精密機(jī)械設(shè)計(jì) 第12章 軸承

1、軸 承,§1 概 述,§2滑動(dòng)摩擦軸承,§3 滾動(dòng)摩擦軸承,第12章 軸承,§12-1 概述,一、組成,運(yùn)動(dòng)件(軸頸)承導(dǎo)件(軸承),,承導(dǎo)件,運(yùn)動(dòng)件,一、組成,二、分類:,按摩擦性質(zhì)分,滑動(dòng)摩擦軸承,,滾動(dòng)摩擦軸承,彈性摩擦軸承,流體摩擦軸承,運(yùn)動(dòng)件(軸頸)承導(dǎo)件(軸承),,滑動(dòng)摩擦支承的組成,§12-2滑動(dòng)摩擦支承（滑動(dòng)軸承）,一.圓柱面支承,軸頸結(jié)構(gòu),,向心滑動(dòng)軸承

2、 推力滑動(dòng)軸承,滑動(dòng)軸承組成：軸承體、軸瓦及軸承襯、潤(rùn)滑與密封裝置滑動(dòng)軸承分類：向心滑動(dòng)軸承 —— 整體式、剖分式、自動(dòng)調(diào)心式推力滑動(dòng)軸承,,軸承結(jié)構(gòu),1.整體式向心滑動(dòng)軸承,軸承座整體軸套油孔螺紋孔,結(jié)構(gòu)：軸承座、軸套（整體）;軸承座設(shè)有安裝潤(rùn)滑油杯的螺紋孔，軸套上開有油孔，內(nèi)表面開有油槽；特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低；但磨損后間隙過大時(shí)無法調(diào)整;軸頸只能從軸承端部安裝和拆卸；應(yīng)

3、用：低速、輕載或間歇性工作的機(jī)器;,,,,,2.剖分式向心滑動(dòng)軸承,結(jié)構(gòu)：軸承座、軸承蓋、剖分式軸瓦、螺柱特點(diǎn)：剖分面作成階梯狀，垂直載荷方向,裝拆方便，常在軸瓦表面粘附軸承襯,磨損后可調(diào)整間隙;應(yīng)用：,3.自動(dòng)調(diào)心式向心滑動(dòng)軸承,結(jié)構(gòu)：軸瓦瓦背制成凸球面,其支承面制成凹球面;特點(diǎn)：軸瓦能擺動(dòng)，適應(yīng)軸的變形;應(yīng)用：用于支承撓度較大或多支點(diǎn)的長(zhǎng)軸;,4.推力滑動(dòng)軸承,軸上的軸向力應(yīng)采用推力軸承來承受止推面：軸端面、軸中段做凸肩或

4、裝上推力圓盤,分類：空心式、單環(huán)式、多環(huán)式,軸瓦或軸承襯：軸頸應(yīng)比軸瓦耐磨對(duì)材料性能的要求: 良好的減摩性、耐磨性和抗膠合性 良好的摩擦順應(yīng)性、嵌入性和磨合性 足夠的強(qiáng)度和抗腐蝕能力 良好的導(dǎo)熱性、工藝性和經(jīng)濟(jì)性等常用材料：金屬：青銅、軸承合金、粉末冶金、灰鑄鐵等非金屬：工程塑料、硬木、橡膠、聚四氟乙烯,軸承蓋、軸承座：灰鑄鐵，鑄鋼 軸頸：鋼,二、滑動(dòng)軸承的材料,,,2.潤(rùn)滑裝置,潤(rùn)滑油潤(rùn)滑裝置：油孔、芯捻或線紗油杯、

5、針閥滴油杯、油杯、飛濺潤(rùn)滑、壓力潤(rùn)滑潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑裝置：旋轉(zhuǎn)油杯、壓注油嘴,油槽結(jié)構(gòu)：,1.潤(rùn)滑劑,作用：減少摩擦、減輕工作表面的磨損、冷卻、吸振等;常用潤(rùn)滑劑：潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑脂、固體潤(rùn)滑劑,潤(rùn)滑,滾動(dòng)軸承組成,,§12-3 滾動(dòng)摩擦支承,1 按滾動(dòng)體形狀分,球軸承滾子軸承,圓柱滾子軸承 圓錐滾子軸承 球面滾子軸承 滾針軸承,一、 滾動(dòng)軸承的主要類型,,,2. 按受載方向分,按受載方向和公稱接觸角? 分

6、：,滾動(dòng)體與套圈接觸處的法線與軸承的徑向平面之間的夾角?,常用滾動(dòng)軸承1 調(diào)心球軸承 2 調(diào)心滾子軸承3 圓錐滾子軸承 4 雙列深溝球軸承5 推力球軸承 6 深溝球軸承7 角接觸軸承 8 推力圓柱滾子軸承N 圓柱滾子軸承 NA 滾針軸承,3.主要類型、特點(diǎn),二. 滾動(dòng)軸承類型的選擇原則,根據(jù)載荷大小、性質(zhì)、軸承的轉(zhuǎn)速、調(diào)心性能、安裝和拆卸、價(jià)格等確定軸承類型,高速，平穩(wěn)低載：60000（深溝球軸

7、承）載荷較大+沖擊：滾子軸承徑/軸向載荷較大： 較低轉(zhuǎn)速：30000（圓錐滾子） 較高轉(zhuǎn)速：70000角接觸球軸承軸向載荷>>徑向載荷：推力+向心組合,選擇原則： 球軸承（高中速、輕載） 滾子軸承（中低速、重載）,滾動(dòng)軸承為標(biāo)準(zhǔn)件：GB/T 272-1993,前置代號(hào),基 本 代 號(hào),后置代號(hào),尺寸系列代 號(hào),分部件代號(hào),類型代號(hào),內(nèi)徑代號(hào),直徑系列代號(hào),寬度系列代號(hào),內(nèi)部結(jié)構(gòu)

8、代號(hào),密封與防塵代號(hào),公差等級(jí)代號(hào),字母,2 1,3,4,5,字母(+數(shù)字),§12-4 滾動(dòng)軸承的代號(hào),1. 內(nèi)徑尺寸代號(hào),對(duì)于內(nèi)徑 大于500mm以上，以及內(nèi)徑為22mm、28mm、32mm的 軸承，用公稱內(nèi)徑數(shù)值直接表示，但在與尺寸系列代號(hào)之間 用“/”分開,基本代號(hào),表示軸承的內(nèi)徑、直徑系列、寬度系列、類型，是軸承代號(hào)的的基礎(chǔ),(右起第1、2位數(shù)字),2. 尺寸系列代號(hào) (直徑系列代號(hào)、寬度系列代號(hào)

9、),直徑系列代號(hào)：右起第三位數(shù)字指結(jié)構(gòu)相同、內(nèi)徑相同的軸承使用不同直徑的滾動(dòng)體，在外徑和寬度方面的變化系列0,1—特輕 2—輕 3—中 4—重,寬度系列代號(hào)：右起第四位數(shù)字，常與直徑系列代號(hào)同時(shí)使用表示同一內(nèi)徑和外徑的軸承可以有不同的寬度多數(shù)正常系列可不標(biāo),,,,,6410,6310,6210,6110,3. 類型代號(hào),具體見p189表12-1,（右起第五位，用數(shù)字或字母表示）,1.公差等級(jí)(

10、精度)代號(hào)：0 、 6 、6x 、5、4、2六級(jí)精度，逐漸增高表示成：/P0 、/P6x 、/P6、/P5、/P4、/P2,后置代號(hào),表示軸承內(nèi)部結(jié)構(gòu)、密封與防塵、保持架及其材料、軸承材料及公差等級(jí)等,（用字母（+數(shù)字）表示）,2.內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號(hào)：,3.軸承徑向游隙系列代號(hào)：/C1、 /C2、/C0、 /C3、/C4、/C5六組游隙，由小到大0組( /C0)）游隙常用，可省略,一、滾動(dòng)軸承的載荷分布、失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則,1.載荷分

11、布,①軸承受軸向載荷時(shí)，載荷由各滾動(dòng)體平均分擔(dān)；②軸承受徑向載荷時(shí)，上半圈滾動(dòng)體不受載，下半圈滾動(dòng)體受載不均勻，最下方的滾動(dòng)體受載最大。,（點(diǎn)接觸） —— 球軸承,（線接觸） —— 滾子軸承,§12-５ 滾動(dòng)軸承的選擇計(jì)算,一般轉(zhuǎn)速的軸承 — 進(jìn)行壽命(額定動(dòng)載荷)計(jì)算， 防止疲勞點(diǎn)蝕破壞轉(zhuǎn)速極低的軸承 — 按靜強(qiáng)度(額定靜載荷)計(jì)算，

12、防止塑性變形,2.失效形式：,3.設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：,1.疲勞點(diǎn)蝕 (n>10r/min)2.塑性變形 (n?10r/min)3.磨損 、膠合,1 .基本概念——壽命,①軸承壽命：( 106 r 或 h )軸承中任一元件出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕前，所經(jīng)歷的總轉(zhuǎn)數(shù)或總工作小時(shí)數(shù)②基本額定壽命：用 L　表示 一批相同的軸承，在相同的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，其中90％的軸承不發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕前所經(jīng)歷的總轉(zhuǎn)數(shù)或總工作小時(shí)數(shù),,,90％,10％,完好,

13、二、滾動(dòng)軸承壽命計(jì)算,③基本額定動(dòng)載荷 (用 C 表示),規(guī)定軸承在基本額定壽命L　為106 轉(zhuǎn)時(shí),所能承受的最大載荷;即:在C 的作用下，運(yùn)轉(zhuǎn)106 轉(zhuǎn)時(shí)，有10％的軸承出現(xiàn)點(diǎn)蝕，90％的軸承完好;,額定動(dòng)載荷越大,軸承的承載能力越大,,軸承同時(shí)承受徑向載荷Fr 和軸向載荷 Fa,為了與C在相同的條件下進(jìn)行比較，引入當(dāng)量動(dòng)載荷的概念當(dāng)量動(dòng)載荷：一假想載荷，與C 同類型，它對(duì)軸承的作用與實(shí)際載荷的作用等效。用

14、 P 表示,④當(dāng)量動(dòng)載荷 P,X － 徑向載荷系數(shù)Y － 軸向載荷系數(shù) 見p196表12-11,,2.當(dāng)量動(dòng)載荷 P,注意：①Fr 為軸承所受的徑向力，由力矩平衡原理求出。 ②Fa是軸承所受的軸向力，不僅有外界的軸向載荷，還包括由徑向載荷Fr產(chǎn)生的內(nèi)部軸向力FS。,3.壽命計(jì)算,載荷與額定壽命的關(guān)系曲線： PeL=常數(shù)式中： e為壽命指數(shù)，球軸承 e =3，滾子軸承e =10

15、/3,當(dāng)載荷為額定動(dòng)載荷C 時(shí)：,,,或：,軸承的額定壽命：,式中：P —當(dāng)量動(dòng)載荷 N　，　　　C —額定動(dòng)載荷 N —壽命指數(shù)（球軸承?=3 滾子軸承 ? =10/3）,軸承額定壽命L計(jì)算公式,實(shí)際工作條件下，需引入載荷系數(shù) fP (見表12-９）修正P,引入溫度系數(shù)ft對(duì)Ｃ值予以修正(見表12-8) ．,內(nèi)部軸向力Fs使軸承套圈互相分離,,,,,,三.角接觸軸承軸向載荷的計(jì)算,30000型70000型,軸承受徑向載荷作用時(shí)會(huì)產(chǎn)

16、生內(nèi)部軸向力,１． 角接觸軸承的附加軸向力FS,２．成對(duì)使用，有兩種安裝方式（正裝、反裝） →以抵消內(nèi)部軸向力 和避免軸產(chǎn)生軸向竄動(dòng),正裝,反裝,,①判斷軸上的全部軸向力合力指向（含外載荷和派生軸向力）,確定放松或壓緊端軸承。,②壓緊端軸承的

17、軸向力等于除去自身派生的軸向力后，其他所有軸向力的代數(shù)和；放松端軸承的軸向力就等于本身派生的軸向力。,３．計(jì)算軸向力A的方法,例：某軸選用30311軸承，已知Fr1=4000 N，F(xiàn)r2=5000 N，F(xiàn)A=2000 N，n=1500 r/min ，中等沖擊，溫度100C以下，壽命 Lh=5000h，驗(yàn)算是否適用？,,解： e=0.35 Y=1.7 C=152kN,FS2+ FA=1470+2000=3470> FS1,FS1=F

18、r1/2Y=1176 N,FS2=Fr2/2Y=1470 N,Fa2 = FS2=1470 N,軸承1（壓緊）軸承2（放松）,Fa1 = FS2 + FA = 3470 N,,§12-６ 滾動(dòng)軸承部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),1.軸承的固定,一端固定、一端游動(dòng)（用于長(zhǎng)軸，溫升較高。）,1）兩種支承固定方式,兩端固定用于短軸，溫升不高。,每個(gè)滾動(dòng)軸承固定一個(gè)方向,2).內(nèi)圈的軸向固定方法,１軸肩固定,２壓板固定,３圓螺母和止動(dòng)墊圈固

19、定,3).外圈的軸向固定方法,１軸承座上的凸臺(tái)固定,２軸承端蓋 壓緊固定,３軸承蓋和軸承座的凸肩固定,2.軸承游隙調(diào)整,軸承間隙調(diào)整,改變軸承端蓋處墊片組的厚度,利用圓螺母調(diào)整,,軸承間隙調(diào)整,利用螺釘和壓板調(diào)整,軸承間隙調(diào)整,3.軸承預(yù)緊,目的: 提高軸承的旋轉(zhuǎn)精度和剛度。,對(duì)某些可調(diào)游隙式軸承，在安裝時(shí)給予一定的軸向壓緊力（預(yù)緊力），使內(nèi)外圈產(chǎn)生相對(duì)位移而消除游隙，并在套圈和滾動(dòng)體接觸處產(chǎn)生彈性預(yù)變形，稱為軸承的預(yù)緊。,

20、軸承預(yù)緊,加金屬墊片,磨窄套圈,預(yù)緊力可以利用金屬墊片(a)或磨窄套圈(b)等方法獲得。,潤(rùn)滑 目的：減少摩擦磨損、冷卻、吸振、防銹 方式：脂；浸油、滴油、噴油、油霧,4.潤(rùn)滑與密封,密封,目的：防塵、防水、防止?jié)櫥瑒┝魇?方式：接觸式密封：氈圈、O形密封圈、唇形密封圈 非接觸式密封：縫隙密封、迷宮密封,接觸式密封,氈圈,唇形密封圈,,,,,非接觸式密封,縫隙密封,迷宮密封,5.

21、軸承的配合與裝拆,① 滾動(dòng)軸承的配合內(nèi)圈與軸頸：采用基孔制外圈與座孔：采用基軸制,選擇的原則：緊些的配合旋轉(zhuǎn)精度高、振動(dòng)小轉(zhuǎn)動(dòng)套圈、速度高、受載大、工作溫度變化大 ——選較緊的配合（過盈配合）不動(dòng)套圈、常拆軸承——選較松的配合（間隙配合),安裝:,1)對(duì)中小型軸承：手錘輕輕敲入,2）對(duì)大型軸承：壓力機(jī)壓入或加熱后套裝,3）同時(shí)安裝內(nèi)外圈：用專用工具,②滾動(dòng)軸承的裝拆,滾動(dòng)軸承的拆卸,軸肩高度應(yīng)低于內(nèi)圈厚度→拆卸時(shí)不損