《机械设计》第8章-轴承

第8章轴承第一节概述滚动轴承滑动无剖分，中间轴承安装困难适用于高速、高精度、重载及要求剖分的场合可在很恶劣的条件下工作，且调整、安装方便

⑵油膜具有弹性，能缓冲、吸振μ=0.005～0.01⑴摩擦阻力只是润滑油分子间的内摩擦阻力现象：接触面被油膜完全隔开用于汽轮机等长期高速旋转的机器上一、摩擦状态1.流体摩擦状态特点：2.干摩擦、边界摩擦直接接触，μ较大，磨损快3.混合摩擦二特点2.边界润滑轴承，摩擦损耗较大1.结构简单，制造方便。优点：2.精度高、耐冲击、吸振、运转平稳。3.寿命长缺点：1.维修复杂；对润滑条件要求高选用合适的类型、尺寸摩擦阻力小；启动快；效率高安装、润滑、密封优点：设计：标准件安装、维修方便；制造成本低应用广泛滚动轴承滑动轴承滑动轴承的特点、应用及分类

在以下场合，则主要使用滑动轴承：１．工作转速很高，如汽轮发电机。２．要求对轴的支承位置特别精确，如精密磨床。３．承受巨大的冲击与振动载荷，如轧钢机。４．特重型的载荷，如水轮发电机。５．根据装配要求必须制成剖分式的轴承，如曲轴轴承。６．径向尺寸受限制时，如多辊轧钢机。滑动轴承的分类根据所承受载荷的方向、滑动轴承可分为径向轴承、推力轴承两大类。根据轴系和拆装的需要，滑动轴承可分为整体式和剖分式两类。根据颈和轴瓦间的摩擦状态，滑动轴承可分为液体摩擦滑动轴承和非液体摩擦滑动轴承根据工作时相对运动表面间油膜形成原理的不同，液体摩擦滑动轴承又分为液体动压润滑轴承和液体静压润滑轴承，简称动压轴承和静压轴承。滑动轴承面接触，承载能力高，零件数少制造更精确滑动轴承的特点径向尺寸小对于大型轴，滚动轴承不好装拆，可采用滑动轴承剖分结构滑动轴承的特点径向尺寸小。在特殊无润滑介质下也能胜任滑动轴承的特点各类滑动轴承特点：1.径向滑动轴承⑴整体式轴承从轴端装入滑动轴承一般由轴承座、轴瓦、润滑装置、密封装置等部分组成。第二节滑动轴承的结构及材料一、滑动轴承的结构应用：构造简单、成本低，磨损后无法修整。用于低速、轻载的间歇工作机械中安装方法：⑵剖分式剖分面应尽量取在垂直于载荷的直径平面内，通常为180°剖分阶梯状剖分⑶轴瓦结构a)轴瓦的形式与结构b)油孔、油槽和油室2.推力滑动轴承1、对轴承材料的要求2、常用材料金属材料：1）铸铁2）轴承合金3）铜合金4）铝基合金5）多孔质金属材料（粉末冶金）非金属材料——塑料、橡胶良好的减摩、耐磨、抗胶合、导热性；足够的抗压、抗疲劳强度二、材料2.分类减少摩擦、降低磨损、散热、缓冲、密封、防锈液体、半液体、固体、气体4.针入度二、润滑油（脂）的主要性能指标第三节滑动轴承的润滑一、润滑剂的分类1.作用1.粘度η3.油性润滑油粘度特性好是指粘度受温度影响小2.凝点η阻力tη润滑油冷却到不能流动的最高温度湿润或吸附于摩擦表面的性能针入度越小，润滑脂越稠脂的稀稠三、润滑方法和润滑装置针阀油杯芯捻油杯旋套式注油油杯1.限制轴承工作面上的压强p3.限制滑动速度2.限制轴承的pv值推力轴承第四节边界和混合摩擦滑动轴承的计算向心轴承一径向轴承Fa——轴向载荷（Ｎ）

z——推力环的数目d,d0——推力环的内径和外径k——考虑推力环面上有油沟使面积减小的系数，k=0.8~0.9[p]——许用压力（ＭＰａ）二、推力滑动轴承的计算1）验算轴承的平均压力Ｐ２）验算轴承的pV值

n——轴颈转速(r/min)

vm——推力环面的平均速度(m/s)[pv]——pv的许用值(N/mm2.m/s)

dm——推力环面的平均直径,mm3）验算轴承的vm

值一动压轴承的油膜形成1液体动压滑动轴承起动阶段不稳定润滑阶段动力润滑阶段第五节液体摩擦滑动轴承简介2、流体静力润滑

一、滚动轴承的结构第六节滚动轴承的结构、主要类型和代号1.组成及作用2.工作情况滚动体滚动轴承保持架滚道内、外圈多数情况内圈轴颈外圈轴承座、机座软钢、青铜、尼龙内圈、外圈、滚动体保持架GCr15、GCr15SiMn3.材料滚动体的形状⑴接触角α2.几个概念⑵角偏位内圈相对于外圈偏转的角度β——偏转角β使内、外圈轴线不重合——角偏位能自动适应角偏位，并保证正常工作的性能自动调心：⑶极限转速在一定载荷及润滑条件下轴承许可的最高转速球nlim＞滚子nlim

（一般情况）工作转速＜极限转速三滚动轴承的代号尺寸系列代号相同的内径可以有不同的外径与不同的宽度。外径系列代号：特轻(0,1),轻(2),中(3),重(4)

宽度系列代号：一般正常宽度为“0”,通常不标注。

但对圆锥滚子轴承(3类)和调心滚子轴承(2类)不能省略“0”

后置代号——轴承的结构、公差、游隙及材料的特殊要求等（1）内部结构代号C、AC、B——角接触球轴承的接触角（3）公差等级代号/P2、/P4、/P5、/P6、/P6X—普通级可省略精度高低2.仅受径向力向心轴承（60000，N0000，NU00000）7210AC一、载荷性质、大小和方向例如：1.载荷大、有振动和冲击——滚子轴承第七节滚动轴承类型的选择4.同时受有径向力和轴向力N2208/P6载荷小、无振动和冲击——球轴承3.仅受轴向力推力轴承（50000）⑶径向力＜＜轴向力向心、推力轴承组合⑴径向力＞轴向力（60000、70000C、30000）⑵径向力＜轴向力（70000AC、30000B）二、自动调心性能的要求轴变形大时三、转速五、经济性不宜与其他类型的轴承同用，以免影响调心效果注意：四、安装尺寸调心球轴承滚子轴承点击图像看大图一、轴承的固定第八节滚动轴承部件的组合设计两端固定一端固定一端游动二、轴承组合的调整1.游隙的调整非调整：向心球轴承、向心短圆柱滚子轴承、向心球面球轴承调整：圆锥滚子轴承、向心推力球轴承、推力球轴承径向游隙——一个套圈固定，另一个套圈沿径向的最大移动量轴向轴向2.轴承组合位置的调整轴承内圈与轴松————→紧js6，j6，k6，m6，n6松————→紧G7，H7，JS7，J7轴承外圈与轴承座孔基孔制：基轴制：三．滚动轴承的配合滚动轴承是标准件，轴承内圈与轴的配合采用基孔制，轴承外圈与轴承座孔的配合采用基轴制。四．滚动轴承的安装与拆卸（1）轴承的安装冷压法热套法（2）轴承的拆卸（2）轴承的拆卸采用中用工具或压力机拆卸轴承为方便拆卸，轴上定位轴肩的高度应小于轴承内圈的高度。五、滚动轴承的润滑与密封润滑方式：1、脂润滑2、油润滑油浴或飞溅润滑、滴油润滑、喷油润滑、油雾润滑3、固体润滑密封：第九节滚动轴承的计算轴承尺寸使用期限在给定载荷下，不发生失效目的：一、滚动轴承的失效形式点蚀1.疲劳点蚀滚动体——不稳定脉动循环变应力套圈——稳定的脉动循环变应力接触应力噪音振动温度失效受轴向载荷Fa

各滚动体平均分担受径向载荷Fr

上半圈滚动体不受力下半圈滚动体受力静载大、冲击大2.塑性变形3.其他失效形式局部σ＞σs套圈断裂、滚动体破碎、保持架破损、磨损、擦伤、锈蚀失效塑性变形转速很低或作间歇摆动计算准则：一般轴承——疲劳寿命计算（针对点蚀）、静强度计算低速或摆动轴承——只进行静强度计算高速轴承——进行疲劳寿命计算、校验极限转速。1.基本概念向心轴承：Cr二、滚动轴承寿命计算的基本概念及计算公式⑴轴承寿命⑵基本额定寿命L10

——同一批轴承在相同工作条件下工作，其中90%的轴承在产生疲劳点蚀前所能运转的总转数L10（以106r为单位）或一定转速下的工作时数LhL10=1时，轴承所能承受的载荷⑶基本额定动载荷C由试验得到推力轴承：Ca不同型号的轴承基本额定动载荷的值不同，它反映了轴承，承载能力的大小。(4)滚动轴承的当量动载荷径向接触轴承大小和方向恒定径向载荷推力轴承大小和方向恒定的中心轴向载荷基本额定动载荷实际复合载荷径向载荷+轴向载荷当量动载荷假想的径向载荷假想的轴向载荷寿命相同转化转化原则计算寿命时条件不同，不方便比较2轴承的寿命计算公式载荷与寿命的关系当量动载荷基本额定动载荷寿命指数球轴承ε=3滚子轴承ε=10/3轴承的寿命计算公式温度系数当工作t>120℃时，因金属组织硬度和润滑条件等的变化，轴承的基本额定动载荷C有所下降∴引入温度系数ft轴承的寿命计算公式C为所选轴承型号的基本额定动载荷，查表得。可参考表当轴承的预期寿命取定时，可求出轴承应具有的基本额定动载荷-------------选轴承型号和尺寸1.向心轴承（圆柱滚子轴承、滚针轴承）三、滚动轴承的当量载荷Pr（Pa）Y——轴向系数Pr=fp·FrX——径向系数2.推力轴承（α=90°）承受纯径向载荷Fr3.Fr、Fa（深沟球、调心、角接触球、圆锥滚子轴承）fp——载荷系数只受轴向载荷FaPa=fp·FaPr=fp（XFr+YFa)冲击载荷系数载荷性质载荷系数fd举例无冲击或轻微冲击1.0～1.2电机、汽轮机、通风机、水泵等中等冲击或中等惯性力1.2～1.8机床、车辆、动力机械、起重机、造纸机、选矿机、冶金机械、卷扬机械等强大冲击1.8～3.0碎石机、轧钢机、钻探机、振动筛等表12-8径向系数X轴向系数Y

轴承类型单个轴承或串联配置深沟球轴承0.0140.0280.0560.190.220.261.000.562.301.991.71轴向载荷影响的判断系数

是轴承的基本额定静载荷，具体数值可由轴承手册查取四向心角接触轴承轴向力的计算1派生轴向力RS0P0N01派生轴向力圆锥滚子轴承角接触球轴承C型（α=15°)AC型（α=25°)B型（α=40°)S=R/(2Y)S=eRS=0.68RS=1.14R向心角接触轴承的派生轴向力R1R22轴向力A的计算S1R1S2R2假设Fa+S1>S2,1被放松2被压紧ΔSA1=S1=S1+FaA2=S2+ΔS2轴向力A的计算ΔSS1R1S2R2假设Fa+S1<S2,2被放松1被压紧ΔSA2=S2=S2-FaA1=S1+ΔS2轴向力A的计算结论：——实际轴向力A的计算方法1）分析轴上派生轴向力和外加轴向载荷，判定被“压紧”和“放松”的轴承。2）“压紧”端轴承的轴向力等于除本身派生轴向力外，轴上其他所有轴向力代数和。3）“放松”端轴承的轴向力等于本身的派生轴向力轴承：7308AC例1：e=0.68

同轴承，且Pr1＞Pr2，∴按Pr1计算寿命已知：Fr1=1000N，Fr2=2060NFx=880N，n=5000r/min，L´h=2500