《分析轴承》课件

分析轮轴承轮轴承是一种常见的机械元件,广泛应用于各种机械设备中。本节将深入了解轮轴承的特点和分析方法,帮助您更好地掌握其工作原理和维护技巧。轴承的作用及分类作用轴承是机械设备中的关键零部件,用于支撑和引导旋转轴,降低摩擦,保护轴承座和轴的损耗。分类轴承主要分为滚动轴承和滑动轴承两大类,根据滚动体的不同又细分为滚珠轴承、滚柱轴承等。特点滚动轴承相比滑动轴承具有摩擦力小、承载能力强、寿命长等优点,广泛应用于机械设备中。轴承的构造轴承由内圈、外圈、滚动体和保持架四大部件组成。内圈和外圈提供了滚动体运动的轨道，保持架则用于保持滚动体的间隔和位置。滚动体负责承担荷载,并在内外圈之间滚动,实现零件的相对运动。整个轴承结构设计精密,各个部件之间配合得当,从而保证轴承能平稳、低噪音地运行,并承受较大的载荷。轴承的材料1钢材轴承的主要材料是优质合金钢,如铬钢、镍铬钢等,具有高强度和耐磨性。2陶瓷陶瓷轴承拥有超高硬度、耐高温和耐腐蚀的特点,在某些特殊场合使用。3塑料塑料轴承轻量化,可用于一些低负荷、低转速的场合,如家用电器等。4复合材料纤维增强塑料等复合材料轴承在某些特殊应用中显示出优异性能。滚动轴承的特点耐久性高滚动轴承由滚动体和轨道组成,与滑动轴承相比具有更优秀的耐久性,能够更好地承担轴向和径向负荷。结构简单滚动轴承构造简单,相对于其他类型轴承更容易维修和保养,使用寿命也较长。润滑要求低与滑动轴承相比,滚动轴承对于润滑油的要求较低,能够在恶劣环境下长期运转。滚动轴承的分类滚珠轴承主要由内圈、外圈和球体组成，广泛应用于机械设备中。具有承载能力强、运转平稳、损耗小等特点。滚柱轴承由内外圈和滚柱组成，适用于承受较大径向载荷的场合。具有承载能力强、寿命长的优点。滚针轴承采用细长的滚针代替滚珠或滚柱，适用于紧凑型和高速场合。具有承载能力高、密封性好的特点。滚子轴承内外圈和滚子均采用锥形设计，可承受径向和轴向载荷。适用于自动调心、高速等场合。滚动轴承的工作原理力传递滚动轴承通过滚动体将力从外圈传递到内圈,从而带动轴或壳体运转。低摩擦滚动体的滚动摩擦远小于滑动摩擦,可以大幅降低轴承的启动和运行阻力。缓冲作用滚动体在轨道上的滚动可以吸收一定的冲击荷载,起到缓冲的作用。滚珠轴承滚珠轴承是滚动轴承的一种,由内外两个轨道圈和滚珠组成。相比其他滚动轴承,滚珠轴承具有较高的精度、较低的摩擦力和良好的高速运转性能。广泛应用于汽车、机床、仪表等领域。滚珠轴承可承受径向和轴向载荷,且保持精度较高、运转较为平稳。同时其结构简单,制造成本低于其他类型轴承。滚柱轴承滚柱轴承的结构滚柱轴承由内圈、外圈和滚柱组成。滚柱轴承能够承受较大的径向载荷和轴向载荷,广泛应用于机械设备中。滚柱轴承的受力特点滚柱轴承在受到径向力和轴向力作用时,滚柱与轴承圈之间产生线接触,分散载荷,提高承载能力。滚柱轴承的应用滚柱轴承广泛应用于汽车、机床、电机等机械设备中,能够承受较大的径向荷载和轴向荷载。滚针轴承滚针轴承是一种重要的滚动轴承,结构紧凑、承载能力强、运转平稳、使用寿命长。它主要由内圈、外圈和许多细长的滚针组成。滚针轴承适用于承担重荷、高速和高精度等场合,广泛应用于柴油机、电机、机床等设备中。滚子轴承滚子轴承是一种重要的滚动轴承类型。其主要结构由外圈、内圈和滚子组成。滚子呈圆柱形，可在内外圈之间滚动，从而减少摩擦力，提高运转效率。滚子轴承适用于承受较大径向力的场合，如发电机、工程机械等。滚子轴承具有承载能力强、刚性好、运转平稳等优点。但其结构复杂、制造工艺要求高、成本相对较高。在实际应用中需根据工作条件和参数进行合理选型。轴承的选择性能匹配选择轴承时需要考虑工作条件如载荷、转速、温度等,选用满足应用需求的合适类型和规格。成本效益除了性能,也要权衡轴承的价格和使用寿命,选择性价比最高的解决方案。便利性轴承的安装、维护和更换都要考虑进去,选择易于操作的产品。环境适应轴承要能够适应工作环境的温度、湿度、腐蚀性等因素,确保长期可靠运行。轴承的安装1安装前准备检查轴承型号、尺寸是否符合要求。清洁安装表面，去除任何污染。使用特殊工具小心安装轴承。2选择安装方法根据轴承类型和工作环境选择热装、冷装或液压装配方式。不同方法适用于不同的轴承。3安装注意事项避免敲打轴承内圈。保持轴承内外圈对接。安装后检查轴承是否能顺畅转动。轴承的润滑1润滑剂的选择根据轴承的工作条件、材料和使用环境选择合适的润滑油脂或润滑油。2润滑方式采用浸没润滑、喷洒润滑或自动加油等方式保证轴承持续得到充分的润滑。3润滑周期定期检查并补充或更换润滑剂,以保持轴承的良好运转状态。4监控润滑情况通过检查润滑剂的颜色、粘度和含杂质等指标,及时发现并解决润滑问题。轴承的保养定期检查定期检查轴承状态,观察轴承运转情况、异常噪声或振动,及时发现问题并采取措施。适当润滑根据轴承类型和工作环境,选择合适的润滑油脂,并按时补充或更换。保持润滑充足且不过量。清洁保养定期清洁轴承外部,去除积尘和杂质,防止进入轴承内部造成损坏。必要时拆卸清洗。正确安装安装时要注意轴承的安装方向、配合间隙等,避免造成内部应力或变形。轴承常见故障及原因过载轴承承受的载荷超出了其设计承载能力,会导致轴承过早损坏。腐蚀水分、化学品或其他腐蚀性物质对轴承造成腐蚀,影响其使用寿命。误差轴和轴承的安装误差会造成承载不均匀,导致轴承过早失效。振动机械振动会加速轴承的磨损和疲劳,导致轴承损坏。轴承的更换1检查轴承定期检查轴承状态2拆卸轴承小心谨慎地拆卸轴承3清洁轴承彻底清洁轴承内部4安装新轴承按正确步骤安装新轴承轴承的正常使用寿命到达时,或者发现轴承出现故障时,必须及时更换。在更换轴承时要先仔细检查轴承的状态,确保能够顺利拆卸。更换时还要注意轴承的清洁和安装步骤,确保新轴承能正常工作。滚动轴承的尺寸标准内径范围(mm)外径范围(mm)宽度范围(mm)根据轴承的使用场合和工作环境,滚动轴承有不同的尺寸规格以满足不同的要求。常见的尺寸系列包括微型、小型、中型和大型轴承,它们的内径、外径和宽度各不相同。轴承的负荷特性轴承在工作过程中会受到各种外部作用力的影响,这些作用力被称为轴承的负荷。轴承的承载能力和使用寿命与负荷特性密切相关。轴承负荷包括径向负荷、轴向负荷和弯矩负荷等,不同类型的轴承对这些负荷有不同的承载能力。合理选择轴承以匹配实际工作负荷是保证轴承可靠运行的关键。负荷类型承载能力径向负荷滚动轴承具有较高的径向承载能力轴向负荷球轴承和滚针轴承具有较高的轴向承载能力弯矩负荷滚柱轴承和纵向滚子轴承对弯矩负荷有较好的承载能力轴承的寿命计算10,000工作小时滚动轴承的额定寿命通常超过10,000小时。90%可靠性预期寿命计算给出了90%的可靠性。20%安全系数为确保安全，通常会给寿命计算增加20%余量。轴承选型的注意事项负荷特性考虑轴承所承受的轴向、径向和冲击负荷特性,选用合适的轴承类型和尺寸。运转速度根据实际的转速范围,选用恰当的轴承,以确保平稳高效的运转。工作环境充分了解轴承所处的温度、湿度、污染度等环境因素,选择符合要求的轴承材料。安装空间考虑轴承的尺寸与机械设备的安装空间,选择可靠性高、占用空间小的轴承。轴承的试验与诊断1试验测试通过标准化的试验评估轴承的性能指标2故障诊断采用先进的诊断技术判断轴承的损坏原因3寿命预测利用检测数据预测轴承的剩余使用寿命准确的轴承性能测试是保证轴承使用安全的关键。通过标准化的试验过程，我们可以客观评估轴承的关键性能指标，如载荷能力、转速特性、噪音振动等。同时，使用先进的诊断技术能够及时发现轴承在使用过程中的故障隐患，为预防性维护提供依据。基于试验数据的分析，我们还能够准确预测轴承的使用寿命，从而优化轴承的更换周期。轴承的失效模式疲劳失效长期使用下，轴承会出现应力集中和材料疲劳，导致轴承表面磨损和剥落。这是轴承最常见的失效模式之一。腐蚀失效在潮湿或化学性环境下,轴承可能遭受腐蚀,导致表面损坏并加速失效。合适的润滑和密封措施至关重要。过载失效超出轴承设计负荷会导致各部件过度磨损,造成轴承失去功能。合理选型并避免超载是关键。齿面失效滚珠轴承在滚动过程中如果出现滑动,可能会导致轨道和滚珠表面发生塑性变形和咬合。轴承的振动特性轴承在运转过程中会产生不同频率和幅度的振动。这些振动特性与轴承的类型、结构、状态和工作条件密切相关。通过分析轴承振动信号可以了解其运转状况,并可以预测潜在的故障。振动频率与轴承的旋转速度、滚动元件个数等相关振动幅度与轴承润滑状态、磨损程度等相关振动波形可反映轴承不同故障模式轴承的温度特性轴承在运行过程中会产生热量,温度的变化直接影响轴承的使用寿命。高温会加速轴承油脂的老化和腐蚀,引起轴承失效。因此,了解轴承的温度特性非常重要,包括轴承温度的变化规律、温度分布、温度测量方法等。如图所示,轴承温度随着时间的推移逐渐升高,到达一个稳定值。超出温度限值可能会导致轴承润滑油失效或结构损坏。因此需要采取有效的散热措施。轴承的密封性密封圈轴承密封圈是防止润滑剂泄漏和外部污染进入的关键部件。其材质选择和安装工艺直接影响轴承的使用寿命。密封类型轴承密封根据结构可分为接触式和非接触式两大类,采用不同设计以满足各种使用环境的需求。性能测试通过密封性能试验,可评估轴承在各种工况下的密封性,为选型与维护提供重要依据。轴承的静刚度特性1K径向刚度衡量轴承对径向载荷的抵抗能力800倾斜刚度衡量轴承对倾斜载荷的抵抗能力600轴向刚度衡量轴承对轴向载荷的抵抗能力轴承的静刚度特性描述了轴承在各个方向上的承载能力。合理选择轴承的静刚度可以确保系统的稳定性和工作寿命。这是轴承选型时需要重点考虑的特性之一。轴承的动刚度特性轴承的动刚度指轴承在轴向、径向以及倾斜方向上的变形阻力,是轴承在动态状态下的刚度特性。动刚度影响因素主要受轴承结构、尺寸、材料及工艺等因素的影响。动刚度越大,轴承变形越小,提高了传动精度。动刚度测试通过动刚度测试仪可以测试轴承在不同荷载、转速下的动刚度特性曲线。轴承的阻尼特性阻尼是轴承在承受外力时产生的能量消耗,它可以抑制轴承结构的振动和震动,提高轴承的稳定性和平稳性。不同类型的轴承由于结构和材料的不同,其阻尼特性也存在显著差异。从图表可以看出,不同类型的轴承在承受外力时,其阻尼系数存在一定差异,滚子轴承的阻尼系数最大,滚珠轴承最小。这些特性应该在轴承选型时考虑进去。轴承的噪音特性20dB噪音级别100Hz主要频率15kHz高频噪音40dB环境噪音滚动轴承在运转过程中会产生一定的噪音。噪音级