滾動(dòng)軸承的類型與選擇.ppt

單元十一 軸承,滾動(dòng)軸承,基本要求： 1能正確地選擇軸承的代號(hào)。 2能根據(jù)選定的軸承合理地設(shè)計(jì)出軸承裝置。 重點(diǎn)和難點(diǎn)： 重點(diǎn)： 1滾動(dòng)軸承的選擇，滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算。 2軸承組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 難點(diǎn)：滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算。,12-1 概述,12-2 滾動(dòng)軸承的類型與選擇,12-3 滾動(dòng)軸承的載荷、應(yīng)力分析及 失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,12-4 滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算,12-5 滾動(dòng)軸承的靜載荷計(jì)算,12-6 滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì),12-7 滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑和密封,12-8 滾動(dòng)軸承例題分析,滾動(dòng)軸承,概述,滾動(dòng)軸承是現(xiàn)代機(jī)器中廣泛應(yīng)用的零件之一，它是依靠主要元件間的滾動(dòng)接觸來(lái)支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件的（例如：轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪與軸）。,概 述,滾動(dòng)軸承的特點(diǎn)：旋轉(zhuǎn)精度高、啟動(dòng)力矩小、是標(biāo)準(zhǔn)件，選用方便。,本章主要講授： 滾動(dòng)軸承的類型和代號(hào)（認(rèn)識(shí)軸承）； 滾動(dòng)軸承的選用（包括類型選擇、尺寸選擇、承載能力驗(yàn)算）； 滾動(dòng)軸承的裝置設(shè)計(jì)。,滾動(dòng)軸承的構(gòu)成：內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體、保持架等,虛擬演示,(各類滾動(dòng)體),類型和代號(hào)1,滾動(dòng)軸承的類型與選擇,一、滾動(dòng)軸承的分類,夾角叫作軸承的接觸角；夾角叫作載荷角。, 按滾動(dòng)體的不同分類：球軸承、滾子軸承；, 按可承受的外載荷分類：向心軸承、推力軸承、向心推力軸承；, 按軸承的結(jié)構(gòu)形式不同分類：,類型和代號(hào)2,滾動(dòng)軸承的類型與選擇,在實(shí)際應(yīng)用中，滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)形式有很多。作為標(biāo)準(zhǔn)的滾動(dòng)軸承，在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中分為13類，其中，最為常用的軸承大約有下列類:,深溝球軸承,圓柱滾子軸承,推力球軸承,角接觸球軸承,圓錐滾子軸承,調(diào)心球軸承,更多的滾動(dòng)軸承,虛擬現(xiàn)實(shí)中的滾動(dòng)軸承,類型和代號(hào)3,二、滾動(dòng)軸承的代號(hào)方法,滾動(dòng)軸承的類型與選擇,滾動(dòng)軸承代號(hào)構(gòu)成：,代號(hào)用于表征滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)、尺寸、類型、精度等，由GB/T272規(guī)定。,前置代號(hào)表示軸承的分部件。,基本代號(hào)表示軸承的類型與尺寸等主要特征。,后置代號(hào)表示軸承的精度與材料的特征。, 類型代號(hào)：常用軸承代號(hào)為3、5、6、7、N五類，詳細(xì)代號(hào)查閱類型代號(hào)表。,類型和代號(hào)4, 內(nèi)徑代號(hào)：內(nèi)徑代號(hào)5=內(nèi)徑，如：08表示軸承內(nèi)徑d=508=40mm。, 公差等級(jí)代號(hào)：公差分2、4、5 、6(6x)、 0級(jí)，共五個(gè)級(jí)別 。,以/P2 、/P4、 /P5、 /P6(/P6x)為代號(hào)，0級(jí)不標(biāo)注 。, 游隙代號(hào)：游隙分1 、2、 0 、3 、4 、5共六個(gè)組別。,以/C1 、/C2、 /C3 、/C4 、/C5為代號(hào)，0組不標(biāo)注。,滾動(dòng)軸承的類型與選擇,特殊情況：, 尺寸系列代號(hào)：表達(dá)相同內(nèi)徑但外徑和寬度不同的軸承。,類型和代號(hào)5,滾動(dòng)軸承的類型與選擇,三、軸承代號(hào)示例,6308：,6深溝球軸承，3中系列，08 內(nèi)徑d=40mm， 公差等級(jí)為0級(jí)，游隙組為0組；,N105/P5：,N圓柱滾子軸承，1特輕系列，05內(nèi)徑d=20mm，公差等級(jí)為 5級(jí)，游隙組為0組；,7214AC/P4：,7角接觸球軸承，2輕系列，14內(nèi)徑d=70mm，公差等級(jí)為4級(jí)，游隙組為0組，公稱接觸角=15；,30213：,3圓錐滾子軸承，2輕系列，13內(nèi)徑d=65mm，0正常寬度(0不可省略)，公差等級(jí)為0級(jí)，游隙組為0組；,6103：,6深溝球軸承，1特輕系列，03內(nèi)徑d=17mm，公差等級(jí)為0級(jí)，游隙組為0組；,注：滾動(dòng)軸承代號(hào)比較復(fù)雜，上述代號(hào)僅為最常用的、最有規(guī)律的部分。 具體應(yīng)用時(shí)，若遇到看不懂的代號(hào)時(shí)，應(yīng)查閱GB/T272-93。,類型代號(hào)表,滾動(dòng)軸承主要類型代號(hào)表,滾動(dòng)軸承的類型與選擇,類型選擇1,滾動(dòng)軸承的類型選擇,選擇軸承的類型和直徑系列,滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)零件，同學(xué)們應(yīng)能在機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)使用的要求 較合理地選擇滾動(dòng)軸承的類型與規(guī)格。,一、滾動(dòng)軸承選擇的一般過(guò)程如下：,類型選擇2,滾動(dòng)軸承的類型與選擇,三、滾動(dòng)軸承類型選擇應(yīng)考慮的問(wèn)題,1軸承的載荷,3軸承的調(diào)心性能,方向：向心軸承用于受徑向力；推力軸承用于受軸向力；向心推力軸承 用于承受徑向力和周向力聯(lián)合作用。,大?。簼L子軸承或尺寸系列較大的軸承能承受較大載荷；球軸承或尺寸 系列較小的軸承則反之。,調(diào)心球軸承和調(diào)心滾子軸承均能滿足一定的調(diào)心要求。,2軸承的轉(zhuǎn)速,球軸承和輕系列的軸承能適應(yīng)較高的轉(zhuǎn)速，滾子軸承和重系列的軸承則反之；推力軸承的極限轉(zhuǎn)速很低。,類型選擇2,滾動(dòng)軸承的類型與選擇,三、滾動(dòng)軸承類型選擇應(yīng)考慮的問(wèn)題,4安裝和拆卸,當(dāng)軸承座沒(méi)有剖分面而且必須沿軸向安裝和拆卸軸承時(shí)，可優(yōu)先選用內(nèi)外圈可分離的軸承（如N類、NA類、3類等）。當(dāng)軸承安裝在長(zhǎng)軸上時(shí)，可以選用內(nèi)圈孔為圓錐孔（用以安裝在緊定襯套上）的軸承（圖12-5），這樣便于裝拆。,圖12-5 安裝在圓錐緊定套上的軸承,工作情況1,一、軸承元件上的載荷分布與應(yīng)力的變化,滾動(dòng)軸承工作時(shí)，并非所有滾動(dòng)體都同時(shí)受載。 滾動(dòng)體同時(shí)受載的程度與軸承所受的徑向力和軸向力的大小有關(guān)，一般以控制約半圈滾動(dòng)體同時(shí)受載為宜。如右圖所示，徑向載荷Fr通過(guò)軸頸作用于內(nèi)圈，由下半圈的滾動(dòng)體將此載荷傳到外圈上（承載區(qū)）。此時(shí)，內(nèi)圈將下沉一個(gè)距離0，不在Fr作用,工作時(shí)，軸承各個(gè)元件上載荷及產(chǎn)生的應(yīng)力是時(shí)時(shí)變化的，而固定套圈受載最大處的工作狀態(tài)最為惡劣。,詳細(xì)分析,滾動(dòng)軸承的載荷、應(yīng)力分析及失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,線上的其它各點(diǎn)，下沉有效變形量應(yīng)是i=0cos(i) ，i=1，2，即有效變形量在Fr作用線兩側(cè)對(duì)稱分布，向兩側(cè)逐漸減小。接觸載荷也是在Fr作用線上的最下面一個(gè)滾動(dòng)體受力最大，向兩側(cè)逐漸減小。,根據(jù)力的平衡原理，所有滾動(dòng)體作用在內(nèi)圈上的反力FNi的向量和必定與徑向載荷Fr相平衡，即,滾動(dòng)軸承的載荷、應(yīng)力分析及失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,二、軸向載荷對(duì)載荷分布的影響,向心推力軸承實(shí)際承受的軸向力Fa取決于產(chǎn)生派生軸向力Fd和外加于軸承的軸向力Fae，其中，派生軸向力Fd是有徑向載荷Fr作用時(shí)產(chǎn)生，如圖所示。,由于滾動(dòng)體與滾道的接觸線與軸承軸線之間夾一個(gè)接觸角，因而各滾動(dòng)體與內(nèi)、外圈的作用力 并不指向半徑方向，它可以分解為一個(gè)徑向分力 和一個(gè)軸向分力 。 。 軸承的派生軸向力 ，,派生軸向力Fd隨著受載的滾動(dòng)體數(shù)目增多而增大。在正常工作時(shí)，軸承內(nèi)至少要有下半圈的滾動(dòng)體受載。,軸承的派生軸向力迫使軸頸（連同軸承內(nèi)圈和滾動(dòng)體）有向右移動(dòng)的趨勢(shì)，這應(yīng)由軸向力Fa來(lái)與之平衡（圖a）。,滾動(dòng)軸承尺寸的選擇2,三、滾動(dòng)軸承的失效形式,套圈和滾動(dòng)體表面的疲勞點(diǎn)蝕是滾動(dòng)軸承最基本和常見(jiàn)的失效形式， 是作為滾動(dòng)軸承壽命計(jì)算的依據(jù)。,點(diǎn) 蝕,膠 合,斷 裂,轉(zhuǎn)速較高而潤(rùn)滑油不足時(shí)引起軸承燒傷； 潤(rùn)滑油不清潔而使?jié)L動(dòng)體和滾道過(guò)度磨損； 裝配不當(dāng)而使軸承卡死、脹破內(nèi)圈、擠碎內(nèi)外圈和保持架等。,滾動(dòng)軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可能出現(xiàn)各種類型的失效，下列為常見(jiàn)的失效形式：,磨 損,除了點(diǎn)蝕以外，軸承還可能發(fā)生其它多種的失效形式。例如：,這些失效形式可以通過(guò)加強(qiáng)裝配過(guò)程管理等措施來(lái)克服。,更多的失效,滾動(dòng)軸承的載荷、應(yīng)力分析及失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,滾動(dòng)軸承的載荷、應(yīng)力分析及失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,四、滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,針對(duì)滾動(dòng)軸承失效形式，迄今為止主要是通過(guò)壽命和強(qiáng)度計(jì)算以保證軸承可靠地工作。設(shè)計(jì)準(zhǔn)則可按以下情況確定：,（1）對(duì)于一般轉(zhuǎn)動(dòng)的軸承，主要是接觸疲勞失效，故以疲勞強(qiáng)度計(jì)算為依據(jù)，稱為軸承的壽命計(jì)算。,（2）對(duì)工作轉(zhuǎn)速很低(n10r/min )或只作低速擺動(dòng)的軸承，主要失效形式是工作表面的塑性變形，故以靜強(qiáng)度計(jì)算為依據(jù)，稱為軸承的靜強(qiáng)度計(jì)算。,（3）對(duì)于工作轉(zhuǎn)速較高的軸承，除了接觸疲勞失效，主要失效形式是工作表面的燒傷，故除了壽命計(jì)算，還要驗(yàn)算極限轉(zhuǎn)速。,滾動(dòng)軸承尺寸的選擇1,滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算,滾動(dòng)軸承的載荷有動(dòng)載荷與靜載荷之分，不同的載荷對(duì)應(yīng)著不同的失 效形式。,滾動(dòng)軸承的壽命主要是指軸承的疲勞壽命，由于疲勞壽命與概率密切 相關(guān)率，因此軸承的壽命必然與可靠性問(wèn)題相關(guān)。,本節(jié)從以下方面講述滾動(dòng)軸承壽命計(jì)算：,滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算,滾動(dòng)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷,向心推力軸承的軸向力計(jì)算,滾動(dòng)軸承尺寸的選擇3,一、滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算,滾動(dòng)軸承的壽命是指軸承的滾動(dòng)體或套圈首次出現(xiàn)點(diǎn)蝕之前，軸承的轉(zhuǎn)數(shù)或相應(yīng)的運(yùn)轉(zhuǎn)小時(shí)數(shù)。顯然，通常談的滾動(dòng)軸承壽命是指滾動(dòng)軸承的疲勞壽命。,與一般結(jié)構(gòu)件的疲勞壽命一樣，滾動(dòng)軸承的疲勞壽命的離散性也是相當(dāng)大的（見(jiàn)右圖）。,基本額定壽命：具有90可靠度時(shí)軸承的壽命，用L10表示。,基本額定動(dòng)載荷：使軸承的基本額定壽命恰好為106轉(zhuǎn)時(shí)，軸承所能承受的載荷值，用字母C表示。,基本額定壽命計(jì)算式,軸承的壽命/（106r）,滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算,滾動(dòng)軸承尺寸的選擇4,二、滾動(dòng)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷,在進(jìn)行軸承壽命計(jì)算時(shí)，應(yīng)把作用在軸承上的實(shí)際載荷轉(zhuǎn)換為與確定軸承 C值的載荷條件相一致當(dāng)量動(dòng)載荷（用字母P表示）。,各類軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷可按下式計(jì)算：,式中：Fr與Fa分別為軸承實(shí)際承受的徑向載荷與軸向載荷,X、Y分別為軸承的徑向動(dòng)載荷系數(shù)與軸向動(dòng)載荷系數(shù)(查表 ）,為了計(jì)及實(shí)際載荷波動(dòng)的影響，可對(duì)當(dāng)量動(dòng)載荷乘上一個(gè)載荷系數(shù) f p 。,滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算,滾動(dòng)軸承尺寸的選擇5,三、向心推力軸承的軸向力計(jì)算,當(dāng)FaeFd2Fd1時(shí)，相當(dāng)于軸承1被“壓緊”，軸承2被“放松”，,軸承1的軸向力為Fa1FaeFd2 軸承2的軸向力為Fa2Fd2,當(dāng)FaeFd2Fd1時(shí)，相當(dāng)于軸承1被“放松”，軸承2被“壓緊”，,軸承1的軸向力為Fa1Fd1 軸承2的軸向力為Fa2Fd2Fae,滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算,滾動(dòng)軸承尺寸的選擇6,向心推力軸承所受軸向力Fa的計(jì)算方法可以歸納為： 由派生軸向力及外加軸向力的計(jì)算與分析，判斷被“放松”或被“壓緊”的軸承；,確定被“放松”軸承的軸向力僅為其本身派生的軸向力；,被“壓緊”軸承的軸向力則為除去本身派生的軸向力后其余各軸向力之合力。,滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算,滾動(dòng)軸承尺寸的選擇7,滾動(dòng)軸承靜載荷計(jì)算,對(duì)于在工作載荷下基本不旋轉(zhuǎn)或緩慢旋轉(zhuǎn)或緩慢擺動(dòng)的軸承，其失效 形式不是疲勞點(diǎn)蝕，而是因滾動(dòng)接觸面上的接觸應(yīng)力過(guò)大而產(chǎn)生的過(guò)大的 塑性變形。,在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)每一種規(guī)格的滾動(dòng)軸承規(guī)定了一個(gè)不應(yīng)超過(guò)得載荷界限基本額定靜載荷，用C0表示。,軸承上作用的徑向載荷Fr與軸向載荷Fa應(yīng)折合成一個(gè)當(dāng)量靜載荷P0,即： P0=X0Fr+Y0Fa,式中：X0、Y0分別為當(dāng)量靜載荷的徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)，可由軸承 手冊(cè)查取。,按軸承靜承載能力選擇軸承的公式為：,式中：S0為靜強(qiáng)度安全系數(shù)，可由設(shè)計(jì)手冊(cè)查取。,滾動(dòng)軸承尺寸的選擇8,滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì),滾動(dòng)軸承尺寸選擇的過(guò)程,由力分析確定軸承所承受的Fr與Fa,軸承裝置的設(shè)計(jì)1,軸承的裝置設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括：軸承的定位和緊固、軸承的配置設(shè)計(jì)、軸承位置的調(diào)節(jié)、軸承的潤(rùn)滑與密封、軸承的配合以及軸承的裝拆等問(wèn)題。,一、滾動(dòng)軸承的定位和緊固,滾動(dòng)軸承的軸向緊固是指將軸承的內(nèi)圈或外圈相對(duì)于軸或軸承座實(shí)施緊固。具體的緊固方法有很多，下面列舉常用的方法。,滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì),軸承裝置的設(shè)計(jì)2,一、滾動(dòng)軸承的配置,軸承的配置問(wèn)題是指：對(duì)于一個(gè)軸系應(yīng)采用幾個(gè)軸承支承、如何支承、如 何配置等問(wèn)題。常用的軸承配置方案有以下三類，每一類又有若干具體方案。,滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì),軸承裝置的設(shè)計(jì)3,三、軸系部件的位置調(diào)整,錐齒輪或蝸桿在裝配時(shí)，通常需要進(jìn)行軸向位置的調(diào)整。為了便于調(diào)整， 可將確定其軸向位置的軸承裝在一個(gè)套杯中，改變套杯在外殼孔中的位置即可 方便地對(duì)軸系部件進(jìn)行整體調(diào)整。,滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì),軸承裝置的設(shè)計(jì)5,四、滾動(dòng)軸承的配合與裝拆,滾動(dòng)軸承的配合是指內(nèi)圈與軸頸、外圈與外殼孔的配合。,滾動(dòng)軸承內(nèi)孔與軸的配合采用基孔制，外徑與外殼孔的配合采用基軸制。,裝拆滾動(dòng)軸承時(shí)，不能通過(guò)滾動(dòng)體來(lái)傳力，以免使?jié)L道或滾動(dòng)體造成損傷。由于軸承的配合較緊，裝拆時(shí)以使用專門的工具為宜。,1滾動(dòng)軸承的配合,2滾動(dòng)軸承的安裝與拆卸,軸承的內(nèi)、外圈屬于薄壁零件，容易變形。當(dāng)它裝入外殼孔或裝在軸上后， 其內(nèi)外圈的不圓度將受到外殼孔及軸頸形狀的影響。,詳細(xì)說(shuō)明,更多圖片,錯(cuò)誤的施力,正確的施力,滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì),軸承裝置的設(shè)計(jì)6,對(duì)于一根軸上兩個(gè)支承的座孔，必須盡可能地保持同心。最好的辦法是采 用整體結(jié)構(gòu)的外殼，并把兩軸承孔一次鏜出；,正確選擇軸承的配合，保證軸承正常運(yùn)轉(zhuǎn)，防止內(nèi)圈與軸、外圈與外殼孔 在工作時(shí)發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；,在安裝軸承的過(guò)程中，應(yīng)確保實(shí)施安裝軸承的力不作用的滾動(dòng)體上，否則 將使軸承損壞；,在進(jìn)行滾動(dòng)軸承的安裝設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意以下問(wèn)題：,滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì),軸承裝置的設(shè)計(jì)4,滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑與密封,1潤(rùn)滑的目的,潤(rùn)滑可以降低滾動(dòng)軸承內(nèi)部的摩擦，減少磨損和發(fā)熱量；,軸承的摩擦發(fā)熱使軸承升溫，油潤(rùn)滑可以到起冷卻作用，從而降低軸承的 工作溫度，延長(zhǎng)使用壽命；,良好的潤(rùn)滑狀態(tài)，可在滾動(dòng)體與滾道間形成一層使兩者隔開(kāi)的油膜，可以 使接觸壓力減??；,軸承零件表面覆蓋一層潤(rùn)滑劑，可以防止表面氧化生銹。,選哪一類潤(rùn)滑方式，這與軸承的速度有關(guān)。選擇潤(rùn)滑方式時(shí)，可查閱各類潤(rùn)滑方式的dn值界限表。,2潤(rùn)滑方式的選擇,軸承常用的潤(rùn)滑方式有油潤(rùn)滑和脂潤(rùn)滑兩類。,3密封,作用：阻止灰塵、水、酸氣和其它雜物進(jìn)入軸承，防止?jié)櫥瑒┝魇А?密封裝置可分為：非接觸式密封和接觸式密封。,例1 如圖所示，某軸軸頸直徑d35mm，轉(zhuǎn)速n=480r/min，兩支承上的徑向載荷Fr11500N，F(xiàn)r21000N，軸向外載荷FA600N，方向如圖。載荷有輕微振動(dòng)，軸承工作溫度t100，要求軸承壽命Lh10000h。試選擇軸承型號(hào)。,例題1,解：,1選擇軸承類型,軸承工作轉(zhuǎn)速不很高，承載也不大，雖有軸向載荷，而相對(duì)于徑向載荷較小，故選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格較低的深溝球軸承。,2求當(dāng)量動(dòng)載荷,由于軸承型號(hào)未定，C、C0、Fa/C0、e、X、Y等值都無(wú)法確定，必須試算。通常先試選軸承型號(hào)。,按d35mm試選深溝球軸承6307，查設(shè)計(jì)手冊(cè)，C25800N，C0=17800N。,例題1續(xù),軸承1的徑向載荷比軸承2大，兩軸承用雙固定式結(jié)構(gòu)，軸向力FA全部由軸承1承受即Fa1FA，故只計(jì)算軸承1即可。,Fa1/C0600/178000.0337，由表12-5可知介于0.0280.056之間，對(duì)應(yīng)的e0.220.26。因Fa1/Fr1600/15000.4e，則 X0.56，Y介于1.991.77之間，由線性插值可得：,載荷有輕微振動(dòng)，查表12-6，fP1.2。則 P1fP(XFr1YFa1)1.2(0.5615001.933600)N 2400N,3求軸承應(yīng)具有的徑向額定動(dòng)載荷，選擇軸承型號(hào),軸承工作溫度t100，查表12-4，ft1。又3。則,例題1續(xù),N15849N,它比所選軸承的徑向額定動(dòng)載荷（C25800N）小得多，顯然過(guò)于保守。故改選6207軸承重復(fù)上述計(jì)算。,選6207型軸承，C19800N，C013500N，F(xiàn)a1/C0600/135000.044，同樣由表12-5可知介于0.0280.056之間，對(duì)應(yīng)的e0.220.26。Fa1/Fr1=600/15000.4e，則X0.56，插值得Y1.83。,P1fP(XFr1YFa1)1.2(0.5615001.83600)N 2325.6N N15358N 計(jì)算所得C值比6207軸承的C值小，故選用6207軸承。,例題2,12-1 滑動(dòng)軸承概述,12-2 滑動(dòng)軸承的典型結(jié)構(gòu),12-3 滑動(dòng)軸承的失效形式及常用材料,12-4 滑動(dòng)軸承軸瓦結(jié)構(gòu),12-5 滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑劑的選擇,12-6 不完全液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算,12-7 液體動(dòng)力潤(rùn)滑徑向滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算,12-8 其它形式滑動(dòng)軸承簡(jiǎn)介,滑動(dòng)軸承,滑動(dòng)軸承概述1,滑動(dòng)軸承概述,軸承的作用是支承軸。軸在工作時(shí)可以是旋轉(zhuǎn)的，也可以是靜止的。,1能承擔(dān)一定的載荷，具有一定的強(qiáng)度和剛度。,2具有小的摩擦力矩，使回轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)動(dòng)靈活。,3具有一定的支承精度，保證被支承零件的回轉(zhuǎn)精度。,根據(jù)軸承中摩擦的性質(zhì)，可分為滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承。,一、軸承應(yīng)滿足如下基本要求：,二、軸承的分類,根據(jù)能承受載荷的方向，可分為向心軸承、推力軸承、向心推力軸承。 (或稱為徑向軸承、止推軸承、徑向止推軸承）。,根據(jù)潤(rùn)滑狀態(tài)，滑動(dòng)軸承可分為：不完全液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承。 完全液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承。,滑動(dòng)軸承概述2,滑動(dòng)軸承概述,四、滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)內(nèi)容,三、滑動(dòng)軸承的特點(diǎn),滾動(dòng)軸承絕大多數(shù)都已標(biāo)準(zhǔn)化，故得到廣泛的應(yīng)用。但是在以下場(chǎng)合，則主要使用滑動(dòng)軸承：,工作轉(zhuǎn)速很高，如汽輪發(fā)電機(jī)。,要求對(duì)軸的支承位置特別精確，如精密磨床。,承受巨大的沖擊與振動(dòng)載荷，如軋鋼機(jī)。,特重型的載荷，如水輪發(fā)電機(jī)。,根據(jù)裝配要求必須制成剖分式的軸承，如曲軸軸承。,在特殊條件下工作的軸承，如軍艦推進(jìn)器的軸承。,徑向尺寸受限制時(shí)，如多輥軋鋼機(jī)。,軸承的型式和結(jié)構(gòu)選擇；軸瓦的結(jié)構(gòu)和材料選擇；軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)；,潤(rùn)滑劑及其供應(yīng)量的確定；軸承工作能力及熱平衡計(jì)算。,徑向滑動(dòng)軸承的典型結(jié)構(gòu)1,滑動(dòng)軸承的典型結(jié)構(gòu),一、徑向滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu),整體式徑向滑動(dòng)軸承,特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉。,應(yīng)用：低速、輕載或間歇性工作的機(jī)器中。,因磨損而造成的間隙無(wú)法調(diào)整。,只能從沿軸向裝入或拆出。,徑向滑動(dòng)軸承的典型結(jié)構(gòu)2,滑動(dòng)軸承的典型結(jié)構(gòu),對(duì)開(kāi)式徑向滑動(dòng)軸承,特 點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可以調(diào)整磨損而造成的 間隙、安裝方便。,應(yīng)用場(chǎng)合：低速、輕載或間歇性工作的機(jī)器中。,對(duì)開(kāi)式軸承(剖分軸套),徑向滑動(dòng)軸承的典型結(jié)構(gòu)3,滑動(dòng)軸承的典型結(jié)構(gòu),三、止推滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu),止推滑動(dòng)軸承由軸承座和止推軸頸組成。常用的軸頸結(jié)構(gòu)形式有：, 空心式：軸頸接觸面上壓力分布較均勻，潤(rùn)滑條件較實(shí)心式的改善。, 單環(huán)式：利用軸頸的環(huán)形端面止推，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，潤(rùn)滑方便，廣泛用 于低速、輕載的場(chǎng)合。, 多環(huán)式：不僅能承受較大的軸向載荷，有時(shí)還可承受雙向軸向載荷。 由于各環(huán)間載荷分布不均，其單位面積的承載能力比單環(huán)式低50%。,空心式,單環(huán)式,多環(huán)式,滑動(dòng)軸承的失效形式及常用材料1,汽車用滑動(dòng)軸承故障原因的平均比率,軸承表面的磨粒磨損、刮傷、咬粘(膠合)、疲勞剝落和腐蝕。,一、滑動(dòng)軸承常見(jiàn)失效形式有：,滑動(dòng)軸承還可能出現(xiàn)氣蝕、電侵蝕、流體侵蝕和微動(dòng)磨損等失效形式。,滑動(dòng)軸承的失效形式及常用材料,詳細(xì)說(shuō)明,滑動(dòng)軸承的失效形式及常用材料2,滑動(dòng)軸承的失效形式及常用材料,二、滑動(dòng)軸承的材料,軸承材料是指在軸承結(jié)構(gòu)中直接參與摩擦部分的材料，如軸瓦和軸承 襯的材料。軸承材料性能應(yīng)滿足以下要求：, 減摩性：材料副具有較低的摩擦系數(shù)。, 耐磨性：材料的抗磨性能，通常以磨損率表示。, 抗咬粘性：材料的耐熱性與抗粘附性。, 摩擦順應(yīng)性：材料通過(guò)表層彈塑性變形來(lái)補(bǔ)償軸承滑動(dòng)表面初始配合不 良的能力。, 嵌入性：材料容納硬質(zhì)顆粒嵌入，從而減輕軸承滑動(dòng)表面發(fā)生刮傷或磨 粒磨損的性能。,此外還應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和抗腐蝕能力、良好的導(dǎo)熱性、工藝性和經(jīng)濟(jì)性。, 磨合性：軸瓦與軸頸表面經(jīng)短期輕載運(yùn)行后，形成相互吻合的表面形狀 和粗糙度的能力（或性質(zhì)）。,滑動(dòng)軸承的失效形式及常用材料3,滑動(dòng)軸承的軸瓦結(jié)構(gòu)1,滑動(dòng)軸承的軸瓦結(jié)構(gòu),一、軸瓦的形式和結(jié)構(gòu),需從軸端安裝和拆卸，可修復(fù)性差。,可以直接從軸的中部安裝和拆卸，可修復(fù)。,節(jié)省材料，但剛度不足，故對(duì)軸承座孔的加工精度要求高 。,具有足夠的強(qiáng)度和剛度，可降低對(duì)軸承座孔的加工精度要求。,強(qiáng)度足夠的材料可以直接作成軸瓦，如黃銅，灰鑄鐵。,軸瓦襯強(qiáng)度不足，故采用多材料制作軸瓦。,鑄造工藝性好，單件、大批生產(chǎn)均可，適用于厚壁軸瓦。,只適用于薄壁軸瓦，具有很高的生產(chǎn)率。,滑動(dòng)軸承的軸瓦結(jié)構(gòu)2,滑動(dòng)軸承的軸瓦結(jié)構(gòu),單材料、整體式 厚壁鑄造軸瓦,多材料、整體式、薄壁軋制軸瓦,多材料、對(duì)開(kāi)式厚壁鑄造軸瓦,多材料、對(duì)開(kāi)式薄壁軋制軸瓦,虛擬現(xiàn)實(shí)中的軸瓦,滑動(dòng)軸承的軸瓦結(jié)構(gòu)3,滑動(dòng)軸承的軸瓦結(jié)構(gòu),二、軸瓦的定位, 目的：防止軸瓦相對(duì)于軸承座產(chǎn)生軸向和周向的相對(duì)移動(dòng)。, 方法：對(duì)于軸向定位有：,對(duì)于周向定位有：,滑動(dòng)軸承的軸瓦結(jié)構(gòu)4,滑動(dòng)軸承的軸瓦結(jié)構(gòu),三、軸瓦的油孔及油槽, 目的：把潤(rùn)滑油導(dǎo)入軸頸和軸承所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副表面。, 原則：盡量開(kāi)在非承載區(qū)，盡量不要降低或少降低承載區(qū)油膜的承載 能力；軸向油槽不能開(kāi)通至軸承端部，應(yīng)留有適當(dāng)?shù)挠头饷妗? 形式：按油槽走向分沿軸向、繞周向、斜向、螺旋線等。,按油槽數(shù)量分單油槽、多油槽等。,單軸向油槽開(kāi)在非承載區(qū) （在最大油膜厚度處）,雙軸向油槽開(kāi)在非承載區(qū) （在軸承剖分面上）,雙斜向油槽 （用于不完全液體潤(rùn)滑軸承）,滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑劑的選擇1,滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑劑的選擇,一、潤(rùn)滑脂及其選擇, 特 點(diǎn)：無(wú)流動(dòng)性，可在滑動(dòng)表面形成一層薄膜。, 適用場(chǎng)合 ：要求不高、難以經(jīng)常供油，或者低速重載以及作擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的 軸承中。, 選擇原則： 當(dāng)壓力高和滑動(dòng)速度低時(shí)，選擇針入度小一些的品種；反之，選擇 針入度大一些的品種。,所用潤(rùn)滑脂的滴點(diǎn)，一般應(yīng)較軸承的工作溫度高約2030，以免 工作時(shí)潤(rùn)滑脂過(guò)多地流失。,在有水淋或潮濕的環(huán)境下，應(yīng)選擇防水性能強(qiáng)的鈣基或鋁基潤(rùn)滑脂。 在溫度較高處應(yīng)選用鈉基或復(fù)合鈣基潤(rùn)滑脂。,潤(rùn)滑脂牌號(hào)表,滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑劑的選擇2,滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑劑的選擇,二、潤(rùn)滑油及其選擇, 特 點(diǎn)： 有良好的流動(dòng)性，可形成動(dòng)壓、靜壓或邊膜界潤(rùn)滑膜。, 適用場(chǎng)合：不完全液體滑動(dòng)軸承和完全液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承。, 選擇原則：主要考慮潤(rùn)滑油的粘度。,轉(zhuǎn)速高、壓力小時(shí)，油的粘度應(yīng)低一些；反之，粘度應(yīng)高一些。,高溫時(shí)，粘度應(yīng)高一些；低溫時(shí)，粘度可低一些。,三、固體潤(rùn)滑劑及其選擇, 特 點(diǎn)：可在滑動(dòng)表面形成固體膜。, 適用場(chǎng)合：有特殊要求的場(chǎng)合，如環(huán)境清潔要求處、真空中或高溫中。, 常用類型：二硫化鉬，碳石墨，聚四氟乙烯等。, 使用方法：涂敷、粘結(jié)或燒結(jié)在軸瓦表面；制成復(fù)合材料，依靠材料自 身的潤(rùn)滑性能形成潤(rùn)滑膜。,潤(rùn)滑油牌號(hào)表,不完全液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算1,不完全液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算,一、失效形式與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則, 工作狀態(tài)：因采用潤(rùn)滑脂、油繩或滴油潤(rùn)滑，故無(wú)法形成完全的承載油 膜，工作狀態(tài)為邊界潤(rùn)滑或混合摩擦潤(rùn)滑。, 失效形式：邊界油膜破裂。, 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：保證邊界膜不破裂。 因邊界膜強(qiáng)度與溫度、軸承材料、軸頸和軸承表面粗糙度、 潤(rùn)滑油供給等有關(guān)，目前尚無(wú)精確的計(jì)算方法，但一般可作 條件性計(jì)算。, 校核內(nèi)容： 驗(yàn)算平均壓力 p p，以保證強(qiáng)度要求。,驗(yàn)算摩擦發(fā)熱pvpv，fpv是摩擦力，限制pv即間接限制摩擦發(fā)熱。,驗(yàn)算滑動(dòng)速度vv ，p，pv的驗(yàn)算都是平均值?？紤]到軸瓦不同心， 受載時(shí)軸線彎曲及載荷變化等的因素，局部的p或pv可能不足，故應(yīng) 校核滑動(dòng)速度v 。,不完全液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算2,不完全液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算,二、徑向滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算, 已知條件：外加徑向載荷F (N)、軸頸轉(zhuǎn)速n(r/mm)及軸頸直徑d (mm), 驗(yàn)算及設(shè)計(jì) ：,驗(yàn)算軸承的平均壓力p (MPa),B軸承寬度，mm（根據(jù)寬徑比B/d確定） p軸瓦材料的許用壓力，MPa。,驗(yàn)算摩擦熱,v軸頸圓周速度，m/s； pv軸承材料的pv許用值，MPam/s,驗(yàn)算滑動(dòng)速度v (m/s),v材料的許用滑動(dòng)速度,選擇配合,p、v、 pv 的選擇,止推滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算,一般可選H9/d9或H8/f7、H7/f6,液體動(dòng)力潤(rùn)滑徑向滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算1,液體動(dòng)力潤(rùn)滑徑向滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算,一、流體動(dòng)力潤(rùn)滑基本方程的建立,對(duì)流體平衡方程（NavierStokes方程）作如下假設(shè)，以便得到簡(jiǎn)化形式的流體動(dòng)力平衡方程。這些假設(shè)條件是 ：, 流體為牛頓流體，即 。, 流體的流動(dòng)是層流，即層與層之間沒(méi)有物質(zhì)和能量的交換；, 忽略壓力對(duì)流體粘度的影響，實(shí)際上粘度隨壓力的增高而增加；, 略去慣性力及重力的影響，故所研究的單元體為靜平衡狀態(tài)或勻速直線 運(yùn)動(dòng)，且只有表面力作用于單元體上；, 流體不可壓縮，故流體中沒(méi)有“洞”可以“吸收”流質(zhì)；, 流體中的壓力在各流體層之間保持為常數(shù)。,液體動(dòng)力潤(rùn)滑徑向滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算2,液體動(dòng)力潤(rùn)滑徑向滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算,在以上假設(shè)下，從兩平板所構(gòu)成的楔形空間中，取某一層液體的一部分作為單元體，通過(guò)建立平衡方程和給定邊界條件，可得一維雷諾方程：,流體動(dòng)力潤(rùn)滑的必要條件是：, 相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩表面間構(gòu)成楔形空間。, 楔形空間中充滿具有粘性的液體。, 兩板相對(duì)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，應(yīng)使液體在粘性力的作用下由楔形空間的大端 流向楔形空間的小端 。,詳細(xì)推導(dǎo),液體動(dòng)力潤(rùn)滑徑向滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算3,液體動(dòng)力潤(rùn)滑徑向滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算,二、徑向滑動(dòng)軸承形成流體動(dòng)力潤(rùn)滑時(shí)的狀態(tài), 軸承的孔徑D和軸頸的直徑d名義尺寸相等；直徑間隙是公差形成的。, 軸頸上作用的液體壓力與F相平衡，在與F垂直的方向，合力為零。, 軸頸最終的平衡位置可用a和偏心距e來(lái)表示。, 軸承工作能力取決于hlim，它與、和F等有關(guān)，應(yīng)保證hlimh。,初 始 狀 態(tài),穩(wěn)定工作狀態(tài),演示,液體動(dòng)力潤(rùn)滑徑向滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算4,液體動(dòng)力潤(rùn)滑徑向滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算,三、徑向滑動(dòng)軸承的幾何關(guān)系和承載量系數(shù),最小油膜厚度：hmin= e r(1-),偏心率， e / , 為直徑間隙， D d,為半徑間隙， R r / 2,r 和 d 分別為軸頸的半徑和直徑。,R 和 D 分別為軸承的半徑和直徑。,e 為偏心距,液體動(dòng)力潤(rùn)滑徑向滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算5,液體動(dòng)力潤(rùn)滑徑向滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算4,液體動(dòng)力潤(rùn)滑徑向滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算,積分一維雷諾方程,并考慮到壓力沿軸承寬度方向的分布，,Cp 承載量系數(shù)，與軸承包角，寬徑比B/d和偏心率有關(guān)。