軸承汽車機械基礎

1、軸承 聯(lián)軸器,1 滑動摩擦與滾動摩擦 2 滾動軸承 3 滑動軸承,6.7 軸承,軸承是支承軸及軸上零件的重要零件, 主要用來減輕軸與支承間的摩擦與磨損, 并保持軸的回轉精度和安裝位置。 軸承根據(jù)工作的摩擦性質(zhì), 可分為滑動摩擦軸承(簡稱滑動軸承)和滾動摩擦軸承(簡稱滾動軸承)兩類。 滾動軸承具有摩擦系數(shù)小， 已標準化, 設計、 使用、 潤滑、 維護方便等一系列優(yōu)點, 因此在一般機械中廣泛應用,滾動軸承是標準化產(chǎn)品, 在一般機械設計中主要是根據(jù)具體的載荷、 轉速、 旋轉精度和工作條件等要求, 選擇類型和尺寸合適的滾動軸承, 并進行軸承的組合設計,2 滾動軸承,一）、 滾動軸承的結構 滾動軸承的典

2、型結構如圖所示, 通常由外圈1、 內(nèi)圈2、 滾動體3和保持架4組成。 內(nèi)圈裝在軸頸上, 外圈裝在軸承座孔內(nèi), 多數(shù)情況下內(nèi)圈與軸一起轉動, 外圈保持不動。 工作時, 滾動體在內(nèi)外圈間滾動, 保持架將滾動體均勻地隔開, 以減少滾動體之間的摩擦和磨損,滾動軸承的構造,實物,滾動體的種類,滾動體有球、 圓錐滾子、 圓柱滾子、 鼓形滾子和滾針等幾種形狀, 如圖所示。 滾動軸承的內(nèi)、 外圈和滾動體采用強度高、 耐磨性好的含鉻合金鋼制造, 保持架多用軟鋼沖壓而成, 也有采用銅合金或塑料保持架的,實物,二）、 滾動軸承的類型 滾動軸承中, 滾動體與外圈接觸處的法線與垂直于軸承軸心線的徑向平面之間的夾角稱為接

3、觸角, 如圖所示， 它是滾動軸承的一個重要參數(shù)。 1. 按滾動軸承承載方向分類 (1) 向心軸承： 主要承受或只承受徑向載荷, 其接觸角為045； (2) 推力軸承： 主要承受或只承受軸向載荷, 其接觸角為4590。 (3) 向心推力軸承,滾動軸承的接觸角,2. 按滾動軸承滾動體形狀分類 滾動軸承可分為球軸承和滾子軸承， 而滾子軸承又分為圓錐滾子軸承、 圓柱滾子軸承等。 3. 按滾動軸承工作時能否調(diào)心分類 滾動軸承可分為剛性軸承和調(diào)心軸承。 常用滾動軸承的主要類型、 尺寸系列代號及性能特點見表,常用滾動軸承的主要類型、尺寸系列代號及性能特點（略,滾動軸承的代號及選用,1 滾動軸承的代號 由于滾

4、動軸承已標準化, 為了便于生產(chǎn)和使用, 國家有關標準規(guī)定了滾動軸承的代號。 代號的構成情況見表,滾動軸承代號的構成,A. 基本代號 國家標準規(guī)定, 滾動軸承的基本代號由三部分構成， 如圖 所示。 (1) 內(nèi)徑代號： 用自右至左第1、 2位數(shù)字表示， 表示方法見表,滾動軸承的基本代號,常用軸承的內(nèi)徑代號,2) 直徑系列代號: 即結構相同、 內(nèi)徑相同的軸承在外徑和寬度方面的變化系列, 用右起第3位數(shù)字表示。 直徑系列代號見表 。 各系列之間的尺寸對比如圖 所示。,向心軸承和推力軸承的常用尺寸系列代號,直徑系列對比,3) 寬(高)度系列: 即結構、 內(nèi)徑和直徑都相等的軸承, 在寬度方面的變化系列,

5、用右起第4位數(shù)字表示。 向心軸承和推力軸承的寬度系列代號見表 。 寬度系列為0系列時, 多數(shù)軸承此代號不標出(調(diào)心滾子軸承、 圓錐滾子軸承除外)。 (4) 類型代號: 軸承類型代號用數(shù)字或字母表示, 見表 。 圓柱滾子軸承、 滾針軸承分別用N、 NA表示, 其余都為數(shù)字表示。 用字母表示時, 類型代號與右邊的數(shù)字代號之間空半個漢字的寬度,1 3 5 6 7N,調(diào)心球軸承,圓錐滾子軸承,推力球軸承,深溝球軸承,角接觸球軸承,圓柱滾子軸承,B. 前置、 后置代號 前置、 后置代號是軸承在結構形式、 尺寸、 公差、 技術要求等有改變時, 在其基本代號前后添加的補充代號。 (1) 前置代號: 前置代號

6、用字母表示, 如圓柱滾子軸承代號LN207中的L表示可分離軸承的內(nèi)圈或外圈。 (2) 后置代號: 后置代號用字母和數(shù)字表示軸承的結構、 公差及材料的特殊要求等內(nèi)容, 與左邊的基本代號空半個漢字(代號中有“”、 “/”符號的除外)。 后置代號中部分軸承內(nèi)部結構的代號見表,部分軸承內(nèi)部結構的代號,例 ：說明滾動軸承代號7208 AC和6308/P63的意義。 解 (1,3 、 滑動軸承,1 滑動軸承的特點與應用 工作時軸套和軸頸的支承面間形成直接或間接滑動摩擦的軸承稱為滑動軸承。 滑動軸承工作面間一般有潤滑油膜且為面接觸, 所以滑動軸承具有承載能力大、 抗沖擊、 噪聲低、 工作平穩(wěn)、 回轉精度高、

7、 高速性能好等獨特的優(yōu)點,滑動軸承主要應用于以下場合: 工作轉速極高的軸承； 要求軸的支承位置特別精確、 回轉精度要求特別高的軸承； 特重型軸承； 承受巨大沖擊和震動載荷的軸承； 必須采用剖分結構的軸承； 要求徑向尺寸特別小以及特殊工作條件的軸承。 滑動軸承在內(nèi)燃機、 汽輪機、 鐵路機車、 軋鋼機、 金屬切削機床以及天文望遠鏡等設備中應用很廣泛,B. 按潤滑狀態(tài)分類 (1) 流體潤滑軸承: 摩擦表面完全被流體膜分隔開, 表面間的摩擦為流體分子間的內(nèi)摩擦。 (2) 非流體潤滑軸承: 摩擦表面間為邊界潤滑或混合潤滑。 C. 按流體膜的形成原理分類 常見的滑動軸承有流體動壓潤滑軸承、 流體靜壓潤滑軸

8、承和流體動靜壓潤滑軸承,D. 按潤滑材料分類 常見的滑動軸承有液體潤滑軸承、 氣體潤滑軸承、 塑性體潤滑軸承、 固體潤滑軸承和自潤滑軸承。 和滾動軸承相比, 在某些工作條件下, 滑動軸承有著顯著的優(yōu)越性, 不能為滾動軸承所代替,2 滑動軸承的類型 A. 按承受載荷方向分類 (1) 徑向軸承: 只承受徑向載荷。 (2) 推力軸承: 只承受軸向載荷。 (3) 組合軸承: 同時承受徑向載荷和軸向載荷,整體式徑向軸承,二、 滑動軸承的結構與材料,1 滑動軸承的結構形式 滑動軸承一般由軸承座、 軸瓦、 潤滑裝置和密封裝置等組成,A. 徑向滑動軸承 1) 整體式滑動軸承 下圖所示為典型的整體式滑動軸承,

9、由軸承座和軸瓦組成。 整體式滑動軸承結構簡單、 成本低、 但無法調(diào)節(jié)軸頸和軸承孔間的間隙, 當軸承磨損到一定程度時必須更換。 裝拆這種軸承時軸或軸承必須作軸向移動, 很不方便, 故多用于輕載、 低速、 間歇工作的簡單機械中, 其結構已標準化,軸承模型,2) 剖分式滑動軸承 圖所示為典型的剖分式滑動軸承, 由軸承座、 軸承蓋、 對開軸瓦、螺栓等組成。軸瓦和軸承座均為剖分式結構, 在軸承蓋與軸承座的剖分面上制有階梯形定位口, 便于安裝時定心。 軸瓦直接支承軸頸, 因而軸承蓋應適度壓緊軸瓦, 以使軸瓦不能在軸承孔中轉動。 軸承蓋頂端制有螺紋孔, 以便安裝油杯或油管,剖分式徑向軸承,模型,調(diào)心式徑向軸

10、承,3) 調(diào)心式滑動軸承 調(diào)心式滑動軸承的軸瓦位置可以調(diào)整以適應軸頸, 從而避免軸瓦發(fā)生急劇磨損, 如下圖所示,a) 實心端面止推軸頸; (b) 空心端面止推軸頸; (c) 環(huán)狀軸頸; (d) 多環(huán)軸頸,B. 推力軸承 圖所示為常見的推力軸承, 其工作面有實心端面、 空心端面、 單環(huán)工作面和多環(huán)工作面,2 滑動軸承軸瓦的結構形式 滑動軸承中的軸瓦結構有兩種形式, 一是整體式結構(見圖), 二是剖分式結構(見圖)。 對于大型軸瓦, 為節(jié)約貴重的減摩材料和便于修理, 常制成雙金屬軸瓦, 即以鋼、 鑄鐵或青銅做瓦背, 再在瓦背上澆鑄一薄層減摩材料(軸承襯)以提高軸瓦的工作性能。 金屬軸瓦一般是鑄造的

11、, 在某些工業(yè)部門中, 由于生產(chǎn)批量較大, 常用附有薄層減摩材料的鋼帶(厚約1.52.5 mm)制成。 此外, 在瓦背上澆鑄軸承襯時, 為了使軸承襯貼附牢固, 應在瓦背上預制燕尾形或螺紋形溝槽, 如圖所示,整體式軸瓦 (a) 無油溝軸套; (b) 有油溝軸套,整體式軸瓦 (a) 無油溝軸套; (b) 有油溝軸套,剖分式軸瓦,軸瓦瓦背溝槽形狀,軸瓦應開設供油孔及油溝, 以便潤滑油進入軸承并流到整個工作面上。 通常油溝的軸向長度約為軸瓦寬度的80%, 如圖所示, 以便在軸瓦兩端留出封油部分, 防止?jié)櫥偷牧魇А?軸瓦的油溝一般應開設在非壓力區(qū)或剖分面上。 滑動軸承殼體和軸瓦的結構尺寸, 可參看有關

12、手冊、 圖冊中的經(jīng)驗數(shù)據(jù)和公式， 并結合設計要求確定,油溝的形式,3 軸承材料 常用的軸承材料有三類: (1) 金屬材料: 如軸承合金、 灰鑄鐵、 減摩鑄鐵等； (2) 金屬陶瓷: 如含油軸承； (3) 非金屬材料: 如酚醛塑料、 尼龍等。 常用軸瓦材料的性能及其應用見表（略,三、滑動軸承的潤滑,潤滑對減少滑動軸承的摩擦和磨損以及保證軸承正常工作具有重要意義。 它除了可以降低功耗外, 還具有冷卻、 防塵、 防銹和緩沖吸震等作用, 直接影響軸承的工作能力和使用壽命。 因此, 設計滑動軸承時, 必須注意合理選擇潤滑劑及潤滑裝置,1 潤滑劑 常用的潤滑劑一般為潤滑油、 潤滑脂, 在特殊工況下, 還可

13、采用固體潤滑劑及水和空氣等。 A. 潤滑油 潤滑油是最常用的潤滑劑, 有動、 植物油, 礦物油和合成油, 其中以礦物油應用最廣。 粘度是潤滑油最主要的性能指標。 粘度是潤滑油抵抗變形的能力, 表征液體流動的內(nèi)摩擦性能, 粘度大的液體內(nèi)摩擦阻力大, 承載后油不易被擠出, 有利于油膜形成。 通常粘度隨溫度升高而減低。 除粘度之外, 潤滑油的性能指標還有凝點、 閃點等。 選用潤滑油時, 通常以粘度為主要指標, 具體選用見表（略,2. 潤滑脂 潤滑脂是由潤滑油添加各種稠化劑(如鈣、 鈉、 鋁、 鋰等金屬皂)和穩(wěn)定劑而成的膏狀潤滑劑。 其特點是稠度大不易流失, 密封簡單, 不需經(jīng)常添加, 但摩擦損耗大,

14、 故高速不宜用。 按所用金屬皂的不同, 潤滑脂主要有: (1) 鈣基潤滑脂: 有較好的耐水性, 但不耐熱(使用溫度不超過60)； (2) 鈉基潤滑脂: 耐熱性較好(使用溫度可達115145), 但抗水性差； (3) 鋁基潤滑脂: 具有良好的抗水性； (4) 鋰基潤滑脂: 性能良好, 既耐水又耐熱, 在-20150范圍內(nèi)廣泛應用,常用潤滑脂的主要性能和用途,潤 滑,作用: 減少摩擦、降低溫升和防止腐蝕 潤滑不良軸承溫升劇增，加速軸承的磨損，影響主軸組件的正常工作 潤滑劑的選用和潤滑方式?jīng)Q定于軸承的類型、速度和工作負荷,滾動軸承潤滑脂或潤滑油潤滑 速度較低時，溫升較低脂潤滑 速度較高時油潤滑 按軸

15、承的速度因數(shù)ndm選擇 ndm較低時脂潤滑 ndm較高時油潤滑,1脂潤滑,優(yōu)點：潤滑脂的粘度大，不易流失，不需要經(jīng)常更換，密封簡單 缺點：摩擦阻力大，機械效率低，流動性差，導熱系數(shù)小 適用于ndm值較低的場合，特別適用于立式或套筒式主軸組件，可防止漏油 常用的油脂有：理基潤滑脂 精密主軸潤滑脂,2潤滑油,主軸軸承速度較高時，宜采用潤滑油 優(yōu)點：摩擦阻力小，冷卻效果好，具有沖洗作用 為了保證滾動體與滾道接觸面上有足夠壓強的油膜，應使?jié)櫥驮谳S承工作溫度下的粘度為（1223）10-6m2/s,潤滑方式：飛濺、滴油、循環(huán)、油霧和噴射等 主要根據(jù)軸承的速度因素ndm值選擇，可參考表4-8,1）飛濺潤滑

16、,利用齒輪或專門葉片等的旋轉，使?jié)櫥惋w濺 一般濺油齒輪浸入油中高度為1/2齒高至齒高的23倍，圓周速度為36ms，以免引起潤滑不充分或過大的空載損失 油的粘度一般在50C時為（2030）10-6m2/s。常用N46或N68機械油 適用于要求不高的機床上,2）滴油潤滑,采用滴油器或絨線間斷地供給少量潤滑油 應通過試驗找出溫度最低的滴油量，一般每小時供油1100g 適用于需油量不大的場合 常用N46或N68機械油,3）循環(huán)潤滑,用專門油泵經(jīng)油管供油進行強制循環(huán)潤滑 同時具有潤滑和冷卻作用；油容易過濾，清潔度較好，能保證充分而均勻地輸出潤滑油，是一種比較完善的潤滑方法 適用于高速重載主軸組件 角接

17、觸軸承有泵油效應，油從小口進入 常用N46或N68機械油,4）油霧潤滑,利用壓縮空氣，通過專門的霧化系統(tǒng)形成含少量油的油霧噴入軸承，起到潤滑和冷卻作用 沒有油的攪拌損失，油的溫升小 以空氣氣流作為冷卻劑，冷卻效果好 需要專門設備，價格較高，用于高速主軸 油的粘度一般在40C時為（1837）10-6m2/s,5）噴射潤滑,軸承周圍安裝34個噴嘴，將壓力為 0.4MPa的油注射到保持架與軸承圈空隙中 周期性供油 特別適用于轉速極高的主軸 設備復雜，價格更高 油的粘度一般在40C時為(815)10-6m2/s,三、主軸組件的密封,作用: 1.防止灰塵、屑未和切削液等進入軸承，以減少腐蝕和磨損； 2.防止?jié)櫥屯饴Ｗo環(huán)境，避免污染,適用場合： 脂潤滑，要求環(huán)境清潔，軸頸圓周速度v45 m/s，工作溫度不超過90,適用場合： 脂或油潤滑，軸頸圓周速度v1015m/s，工作溫度: -40100,防漏油,防灰塵,1、接觸式密封,二、滾動軸承的密封,滾動軸承的潤滑和密封,軸承裝置的設計,軸承裝置的設計,唇形密封圈,軸承裝置的設計