精密机械设计第12章轴承

1、轴 承,1 概 述,2滑动摩擦轴承,3 滚动摩擦轴承,第12章 轴承,12-1 概述,一、组成,运动件(轴颈) 承导件(轴承),承导件,运动件,一、组成,二、分类:,按摩擦性质分,滑动摩擦轴承,滚动摩擦轴承,弹性摩擦轴承,流体摩擦轴承,运动件(轴颈) 承导件(轴承),滑动摩擦支承的组成,12-2滑动摩擦支承（滑动轴承）,一.圆柱面支承,轴颈结构,向心滑动轴承 推力滑动轴承,滑动轴承组成：轴承体、轴瓦及轴承衬、润滑与密封装置 滑动轴承分类： 向心滑动轴承 整体式、剖分式、自动调心式 推力滑动轴承,轴承结构,1.整体式向心滑动轴承,轴承座 整体轴套 油孔 螺纹孔,结构：轴承座、轴套（整体）;轴承座

2、设有安装润滑油杯的螺纹孔，轴套上开有油孔，内表面开有油槽； 特点：结构简单，成本低；但磨损后间隙过大时无法调整;轴颈只能从轴承端部安装和拆卸； 应用：低速、轻载或间歇性工作的机器;,2.剖分式向心滑动轴承,结构：轴承座、轴承盖、剖分式轴瓦、螺柱 特点：剖分面作成阶梯状，垂直载荷方向,装拆方便，常在轴瓦表面粘附轴承衬,磨损后可调整间隙; 应用：,3.自动调心式向心滑动轴承,结构：轴瓦瓦背制成凸球面,其支承面制成凹球面; 特点：轴瓦能摆动，适应轴的变形; 应用：用于支承挠度较大或多支点的长轴;,4.推力滑动轴承,轴上的轴向力应采用推力轴承来承受 止推面：轴端面、轴中段做凸肩或装上推力圆盘,分类：空

3、心式、单环式、多环式,轴瓦或轴承衬：轴颈应比轴瓦耐磨 对材料性能的要求: 良好的减摩性、耐磨性和抗胶合性 良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性 足够的强度和抗腐蚀能力 良好的导热性、工艺性和经济性等 常用材料： 金属：青铜、轴承合金、粉末冶金、灰铸铁等 非金属：工程塑料、硬木、橡胶、聚四氟乙烯,轴承盖、轴承座：灰铸铁，铸钢 轴颈：钢,二、滑动轴承的材料,2.润滑装置,润滑油润滑装置：油孔、芯捻或线纱油杯、针阀滴油杯、油杯、飞溅润滑、压力润滑 润滑脂润滑装置：旋转油杯、压注油嘴,油槽结构：,1.润滑剂,作用：减少摩擦、减轻工作表面的磨损、冷却、吸振等; 常用润滑剂：润滑油、润滑脂、固体润滑剂,润滑,

4、滚动轴承组成,12-3 滚动摩擦支承,1 按滚动体形状分,球轴承 滚子轴承,圆柱滚子轴承 圆锥滚子轴承 球面滚子轴承 滚针轴承,一、 滚动轴承的主要类型,2. 按受载方向分,按受载方向和公称接触角 分：,滚动体与套圈接触处的法线与轴承的径向平面之间的夹角,常用滚动轴承 1 调心球轴承 2 调心滚子轴承 3 圆锥滚子轴承 4 双列深沟球轴承 5 推力球轴承 6 深沟球轴承 7 角接触轴承 8 推力圆柱滚子轴承 N 圆柱滚子轴承 NA 滚针轴承,3.主要类型、特点,二. 滚动轴承类型的选择原则,根据载荷大小、性质、轴承的转速、调心性能、安装和拆卸、价格等确定轴承类型,高速，平稳低载：60000（深

5、沟球轴承） 载荷较大+冲击：滚子轴承 径/轴向载荷较大： 较低转速：30000（圆锥滚子） 较高转速：70000角接触球轴承 轴向载荷径向载荷：推力+向心组合,选择原则： 球轴承（高中速、轻载） 滚子轴承（中低速、重载）,滚动轴承为标准件：GB/T 272-1993,前置代号,基 本 代 号,后置代号,尺寸系列 代 号,分部件代号,类型代号,内径代号,直径系列代号,宽度系列代号,内部结构代号,密封与防尘代号,公差等级代号,字母,2 1,3,4,5,字母(+数字),12-4 滚动轴承的代号,1. 内径尺寸代号,对于内径 大于500mm以上，以及内径为22mm、28mm、32mm的 轴承，用公称内

6、径数值直接表示，但在与尺寸系列代号之间 用“/”分开,基本代号,表示轴承的内径、直径系列、宽度系列、类型，是轴承代号的的基础,(右起第1、2位数字),2. 尺寸系列代号 (直径系列代号、宽度系列代号),直径系列代号：右起第三位数字 指结构相同、内径相同的轴承使用不同直径的滚动体，在外径和宽度方面的变化系列 0,1特轻 2轻 3中 4重,宽度系列代号：右起第四位数字，常与直径系列代号同时使用 表示同一内径和外径的轴承可以有不同的宽度 多数正常系列可不标,6410,6310,6210,6110,3. 类型代号,具体见p189 表12-1,（右起第五位，用数字或字母表示）,1.公差等级(精度)代号：

7、 0 、 6 、6x 、5、4、2六级精度，逐渐增高 表示成：/P0 、/P6x 、/P6、/P5、/P4、/P2,后置代号,表示轴承内部结构、密封与防尘、保持架及其材料、轴承材料及公差等级等,（用字母（+数字）表示）,2.内部结构代号：,3.轴承径向游隙系列代号： /C1、 /C2、/C0、 /C3、/C4、/C5六组游隙，由小到大 0组( /C0)）游隙常用，可省略,一、滚动轴承的载荷分布、失效形式及计算准则,1.载荷分布,轴承受轴向载荷时，载荷由各滚动体平均分担； 轴承受径向载荷时，上半圈滚动体不受载，下半圈滚动体受载不均匀，最下方的滚动体受载最大。,（点接触） 球轴承,（线接触） 滚子

8、轴承,12- 滚动轴承的选择计算,一般转速的轴承 进行寿命(额定动载荷)计算， 防止疲劳点蚀破坏 转速极低的轴承 按静强度(额定静载荷)计算， 防止塑性变形,2.失效形式：,3.设计准则：,1.疲劳点蚀 (n10r/min) 2.塑性变形 (n10r/min) 3.磨损 、胶合,1 .基本概念寿命,轴承寿命：( 106 r 或 h ) 轴承中任一元件出现疲劳点蚀前，所经历的总转数或总工作小时数 基本额定寿命：用 L表示 一批相同的轴承，在相同的条件下运转，其中90的轴承不发生疲劳点蚀前所经历的总转数或总工作小时数,90,10,完好,二、滚动轴承寿命计算,基本额定动载荷 (用 C 表示),规定轴

9、承在基本额定寿命L为106 转时,所能承受的最大载荷; 即:在C 的作用下，运转106 转时，有10的轴承出现点蚀， 90的轴承完好;,额定动载荷越大,轴承的承载能力越大,轴承同时承受径向载荷Fr 和轴向载荷 Fa,为了与C在相同的条件下进行比较，引入当量动载荷的概念 当量动载荷：一假想载荷，与C 同类型，它对轴承的作用与实际载荷的作用等效。用 P 表示,当量动载荷 P,X 径向载荷系数 Y 轴向载荷系数 见p196表12-11,2.当量动载荷 P,注意： Fr 为轴承所受的径向力，由力矩平衡原理求出。 Fa是轴承所受的轴向力，不仅有外界的轴向载荷，还包括由径向载荷Fr产生的内部轴向力FS。,

10、3.寿命计算,载荷与额定寿命的关系曲线： PeL=常数 式中： e为寿命指数， 球轴承 e =3，滚子轴承e =10/3,当载荷为额定动载荷C 时：,或：,轴承的额定寿命：,式中：P 当量动载荷 N，C 额定动载荷 N 寿命指数（球轴承=3 滚子轴承 =10/3）,轴承额定寿命L计算公式,实际工作条件下，需引入载荷系数 fP (见表12-）修正P,引入温度系数ft对值予以修正(见表12-8) ,内部轴向力Fs使轴承套圈互相分离,三.角接触轴承轴向载荷的计算,30000型 70000型,轴承受径向载荷作用时会产生 内部轴向力, 角接触轴承的附加轴向力FS,成对使用，有两种安装方式（正装、反装）

11、以抵消内部轴向力 和避免轴产生轴向窜动,正装,反装,判断轴上的全部轴向力合力指向（含外载荷和派生轴向力）,确定放松或压紧端轴承。,压紧端轴承的轴向力等于除去自身派生的轴向力后，其他所有轴向力的代数和；放松端轴承的轴向力就等于本身派生的轴向力。,计算轴向力A的方法,例：某轴选用30311轴承，已知Fr1=4000 N，Fr2=5000 N，FA=2000 N，n=1500 r/min ，中等冲击，温度100C以下，寿命 Lh=5000h，验算是否适用？,解： e=0.35 Y=1.7 C=152kN,FS2+ FA=1470+2000=3470 FS1,FS1=Fr1/2Y=1176 N,FS2

12、=Fr2/2Y=1470 N,Fa2 = FS2=1470 N,轴承1（压紧）轴承2（放松）,Fa1 = FS2 + FA = 3470 N,12- 滚动轴承部件的结构设计,1.轴承的固定,一端固定、一端游动 （用于长轴，温升较高。）,1）两种支承固定方式,两端固定 用于短轴，温升不高。,每个滚动轴承固定一个方向,2).内圈的轴向固定方法,轴肩固定,压板固定,圆螺母和止动垫圈固定,3).外圈的轴向固定方法,轴承座上 的凸台固定,轴承端盖 压紧固定,轴承盖和轴承座 的凸肩固定,2.轴承游隙调整,轴承间隙调整,改变轴承端盖处垫片组的厚度,利用圆螺母调整,轴承间隙调整,利用螺钉和压板调整,轴承间隙调

13、整,3.轴承预紧,目的: 提高轴承的旋转精度和刚度。,对某些可调游隙式轴承，在安装时给予一定的轴向压紧力（预紧力），使内外圈产生相对位移而消除游隙，并在套圈和滚动体接触处产生弹性预变形，称为轴承的预紧。,轴承预紧,加金属垫片,磨窄套圈,预紧力可以利用金属垫片(a)或磨窄套圈(b)等方法获得。,润滑 目的：减少摩擦磨损、冷却、吸振、防锈 方式：脂；浸油、滴油、喷油、油雾,4.润滑与密封,密封,目的：防尘、防水、防止润滑剂流失,方式：接触式密封：毡圈、O形密封圈、唇形密封圈 非接触式密封：缝隙密封、迷宫密封,接触式密封,毡圈,唇形密封圈,非接触式密封,缝隙密封,迷宫密封,5.轴承的配合与装拆, 滚动轴承的配合 内圈与轴颈：采用基孔制 外圈与座孔：采用基轴制,选择的原则： 紧些的配合旋转精度高、振动小 转动套圈、速度高、受