第四章 軸承的比較與選用

1、24857-04a 主編 第四章 第四章 第一節(jié)滑 動 軸 承 第二節(jié)滾 動 軸 承 第三節(jié)滑動軸承與滾動軸承的比較及選用 第一節(jié)滑 動 軸 承 一、滑動軸承的結(jié)構(gòu)及分類 二、軸瓦結(jié)構(gòu) 三、滑動軸承的失效形式及材料 四、滑動軸承的潤滑 一、滑動軸承的結(jié)構(gòu)及分類 (一)徑向滑動軸承 1.整體式滑動軸承 2.對開式滑動軸承 A.TIF 4Z1.TIF 一、滑動軸承的結(jié)構(gòu)及分類 圖4-1滑動軸承的受載情況 a)徑向滑動軸承b)推力滑動 1軸瓦2軸頸 圖4-2整體式軸承 1軸承座2軸瓦(軸套) 一、滑動軸承的結(jié)構(gòu)及分類 圖4-3對開式正滑動軸承 1軸承座2軸承蓋3軸瓦4螺栓 一、滑動軸承的結(jié)構(gòu)及分類

2、圖4-4對開式斜滑動軸承 (二)推力滑動軸承 一、滑動軸承的結(jié)構(gòu)及分類 圖4-5推力滑動軸承 a)空心式b)多環(huán)式 1軸頸2軸瓦 二、軸瓦結(jié)構(gòu) 圖4-6軸瓦與軸承襯的結(jié)合形式 A.TIF 二、軸瓦結(jié)構(gòu) 4Z7.TIF 二、軸瓦結(jié)構(gòu) 圖4-7軸套的結(jié)構(gòu)形式 a)一般軸套b)帶檔邊的軸套 圖4-8徑向滑動軸承的軸瓦 二、軸瓦結(jié)構(gòu) 圖4-9油溝布置對油膜承載能力的影響 a)正確b)錯誤 二、軸瓦結(jié)構(gòu) A.TIF 4Z10.TIF 圖4-10油孔和油溝 a)軸向b)周向c)斜向 二、軸瓦結(jié)構(gòu) 圖4-11油室 三、滑動軸承的失效形式及材料 1.主要失效形式 2.軸承材料的性能要求 1)良好的減摩性、耐磨

3、性和抗膠合性。 2)良好的跑合性、順應(yīng)性、嵌藏性和塑性。 3)足夠的抗壓強度和疲勞強度。 4)良好的導(dǎo)熱性、加工工藝性，熱膨脹系數(shù)低，耐腐蝕等。 3.常用軸承材料 (1)軸承合金(可稱巴氏合金)軸承合金有錫銻軸承合金和鉛銻軸承合 金兩類。 (2)青銅在一般機械中，有50的滑動軸承采用青銅材料。 (3)鑄鐵常用的鑄鐵材料有灰鑄鐵和減摩鑄鐵。 三、滑動軸承的失效形式及材料 (4)其他材料除上述常用的三種金屬材料外，軸承材料還可采用多孔 質(zhì)金屬材料和非金屬材料。 表4-1常用軸瓦材料、性能及用途 三、滑動軸承的失效形式及材料 表4-1常用軸瓦材料、性能及用途 三、滑動軸承的失效形式及材料 表4-1常

4、用軸瓦材料、性能及用途 三、滑動軸承的失效形式及材料 2.性能比較：1為最佳；2為良好；3為較好；4為一般；5為最差。 四、滑動軸承的潤滑 (一)潤滑劑及其選用 1.潤滑油及選用 1)在壓強大或有沖擊、變載荷等工作條件下，應(yīng)選用粘度較大的油。 2)滑動速度高時，應(yīng)選用粘度低的油。 3)軸承散熱條件差，工作溫度高，應(yīng)選用粘度較大的油。 4)摩擦表面粗糙或未經(jīng)跑合，應(yīng)選用粘度較大的油。 表4-2滑動軸承常用滑潤油牌號的選擇 四、滑動軸承的潤滑 表示全損耗系統(tǒng)用油。 2.潤滑脂及選用 表4-3滑動軸承潤滑脂(GB/T4911987)的選擇 表4-4滑動軸承的加脂周期 (二)潤滑方法和潤滑裝置 1.油

5、潤滑 四、滑動軸承的潤滑 (1)油杯滴油潤滑圖4-12和圖4-13分別為針閥油杯和芯捻油杯。 (2)浸油潤滑將部分軸承直接浸入油池中潤滑，如圖4-14所示。 四、滑動軸承的潤滑 圖4-12針閥油杯 1杯體2針閥3彈簧4調(diào)節(jié)螺母5手柄 四、滑動軸承的潤滑 A.TIF 四、滑動軸承的潤滑 4Z13.TIF 四、滑動軸承的潤滑 圖4-13芯捻油杯 1油芯2接頭3杯體4杯蓋 四、滑動軸承的潤滑 圖4-14浸油潤滑 (3)飛濺潤滑飛濺潤滑主要用于潤滑如減速器、內(nèi)燃機等機械中的 四、滑動軸承的潤滑 軸承。 圖4-15飛濺潤滑裝置 a)松環(huán)潤滑b)固定環(huán)潤滑c)溝槽環(huán) 1甩油環(huán)2軸承 四、滑動軸承的潤滑 圖

6、4-16壓力循環(huán)潤滑裝置 (4)壓力循環(huán)潤滑如圖4-16所示， 四、滑動軸承的潤滑 壓力循環(huán)潤滑是一種強制潤滑方法。 2.脂潤滑 圖4-17脂潤滑裝置 a)旋盞注油油杯b)壓注油杯 1杯蓋2杯搭 第二節(jié)滾 動 軸 承 一、滾動軸承的結(jié)構(gòu) 二、滾動軸承的主要類型及其特性 三、滾動軸承代號 四、滾動軸承的失效形式及承載能力計算 五、滾動軸承的當(dāng)量動載荷計算 六、角接觸軸承軸向載荷的計算 七、滾動軸承的靜強度計算 八、滾動軸承的組合設(shè)計 一、滾動軸承的結(jié)構(gòu) 圖4-18滾動軸承 1外圈2內(nèi)圈3滾動體4保持槳 一、滾動軸承的結(jié)構(gòu) 圖4-19滾動體形狀 a)球形滾動體b)短圓柱滾子c)圓錐滾子d)鼓形滾子

7、e)長圓柱滾子f)滾針 二、滾動軸承的主要類型及其特性 圖4-20滾動軸承接觸角 a)徑向接觸軸承b)推力軸承c)向心角接觸軸承 二、滾動軸承的主要類型及其特性 表4-5常用滾動軸承的類型、性能特點及應(yīng)用 二、滾動軸承的主要類型及其特性 表4-5常用滾動軸承的類型、性能特點及應(yīng)用 二、滾動軸承的主要類型及其特性 表4-5常用滾動軸承的類型、性能特點及應(yīng)用 三、滾動軸承代號 表4-6滾動軸承代號的構(gòu)成 1.基本代號 (1)內(nèi)徑代號用基本代號右起一、二位數(shù)字表示。 (2)直徑系列代號用基本代號右起第三位數(shù)字表示。 (3)寬(高)度系列代號用基本代號右起第四位數(shù)字表示。 三、滾動軸承代號 表4-7尺

8、寸系列代號 (4)類型代號見表4-5。 2.后置代號 三、滾動軸承代號 (1)內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號同一類型軸承有不同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)時，用規(guī)定的字母 表示其差別。 圖4-21不同尺寸系列的軸承比較 (2)公差等級代號為不同的尺寸精度和旋轉(zhuǎn)精度的特定組合。 三、滾動軸承代號 (3)游隙代號游隙是指軸承在無載荷作用時，一個套圈相對另一個套 圈在某一個方向的可移動距離。 3.前置代號 例4-1說明軸承代號6203、7312AC/P5、33215/P63的含義。 解: 三、滾動軸承代號 5W1.TIF 四、滾動軸承的失效形式及承載能力計算 (一)滾動軸承的失效形式及計算準(zhǔn)則 四、滾動軸承的失效形式及承載能力計算 圖

9、4-22滾動軸承的受力情況 1.疲勞點蝕 四、滾動軸承的失效形式及承載能力計算 2.塑性變形 3.磨損 (二)滾動軸承的承載能力計算 1.滾動軸承的基本額定壽命與可靠度 四、滾動軸承的失效形式及承載能力計算 圖4-23軸承壽命分布曲線 2.基本額定動載荷 四、滾動軸承的失效形式及承載能力計算 圖4-246305軸承的載荷-壽命曲線 3.軸承的壽命計算 四、滾動軸承的失效形式及承載能力計算 表4-8溫度系數(shù) 表4-9溫度系數(shù) 表4-10軸承預(yù)期壽命薦用值L 四、滾動軸承的失效形式及承載能力計算 表4-10軸承預(yù)期壽命薦用值L 五、滾動軸承的當(dāng)量動載荷計算 1)對于僅能承受徑向載荷Fr的圓柱滾子軸

10、承(N0000型)和滾針軸承(NA0 000型)，當(dāng)量動載荷為軸承的徑向載荷Fr，即P=Fr。 2)對于僅能承受軸向載荷Fa的推力球軸承(51000型和52000型)和推力圓 柱滾子軸承(80000型)，當(dāng)量動載荷為軸承的軸向載荷Fa，即P=Fa。 3)對于能同時承受徑向載荷Fr和軸向載荷Fa的深溝球軸承(60000型)、調(diào) 心球軸承與調(diào)心滾子軸承(10000型和20000型)、向心角接觸軸承(70000 型)和圓錐滾子軸承(30000型)，當(dāng)量動載荷的計算公式為 表4-11向心軸承當(dāng)量動載荷的X、Y值 五、滾動軸承的當(dāng)量動載荷計算 表4-11向心軸承當(dāng)量動載荷的X、Y值 六、角接觸軸承軸向載

11、荷的計算 1.內(nèi)部軸向力S的確定 圖4-25角接觸軸承的內(nèi)部軸向力 表4-12內(nèi)部軸向力s的近似計算公式 六、角接觸軸承軸向載荷的計算 圖4-26角接觸球軸承軸向載荷分析 a)正裝b)反裝 2.角接觸軸承軸向載荷Fa的計算 六、角接觸軸承軸向載荷的計算 1)計算兩軸承的內(nèi)部軸向力S1和S2及徑向外載荷Fr1和Fr2畫出軸系的軸 向力分析示意圖。 2)根據(jù)軸承的安裝結(jié)構(gòu)和軸承總軸向力的方向，判斷軸承的“松緊”。 3)確定兩軸承的軸向載荷Fa1和Fa2根據(jù)力的平衡條件得(推導(dǎo)過程略)： 對于被“壓緊”端的軸承，所受的軸向力Faj等于軸系軸向外載荷FA與 被“放松”端軸承內(nèi)部軸向力Ss的矢量和；對于

12、被“放松”端的軸承， 所受的軸向力Fas等于自身的內(nèi)部軸向力Ss，即 七、滾動軸承的靜強度計算 1)對于承受連續(xù)載荷或間斷(沖擊)載荷而不旋轉(zhuǎn)的軸承。 2)在載荷作用下緩慢旋轉(zhuǎn)(有短期過載)的軸承。 3)承受正常載荷但受到短時沖擊的軸承。 表4-13靜強度安全系數(shù) 表4-14當(dāng)量靜載荷計算的、系數(shù) 八、滾動軸承的組合設(shè)計 (一)滾動軸承的軸向定位與固定 1.雙支點單向固定 圖4-27雙支點單向固定 a)正裝場合b)反裝場合c)深溝球軸承支承場合 八、滾動軸承的組合設(shè)計 2.單支點雙向固定 圖4-28單支點雙向固定 a)深溝球軸承支承方式b)兩個置于同一支點的角接觸球軸承支承方式 (二)軸承的預(yù)

13、緊與軸向位置的調(diào)整 (三)滾動軸承的配合 (四)滾動軸承的潤滑與密封 1.滾動軸承的潤滑 八、滾動軸承的組合設(shè)計 表4-15滾動軸承的dn值界限 2.滾動軸承的密封 八、滾動軸承的組合設(shè)計 圖4-29接觸式密封 a)氈圈密封b)皮碗密封 八、滾動軸承的組合設(shè)計 圖4-30非接觸式密封 a)間隙式密封b)迷宮式密封 第三節(jié)滑動軸承與滾動軸承的比較及選用 一、滑動軸承與滾動軸承的比較 二、滑動軸承與滾動軸承的選用 一、滑動軸承與滾動軸承的比較 表4-16滾動軸承與滑動軸承的比較 一、滑動軸承與滾動軸承的比較 表4-16滾動軸承與滑動軸承的比較 二、滑動軸承與滾動軸承的選用 1.選用時應(yīng)考慮的問題

14、(1)機械對軸承性能的要求主要包括承載能力的大小，允許的速度范 圍，起動時摩擦力矩的大小及摩擦功耗，對外界和自身振動的抵抗能 力，起動、停車的頻繁程度，運轉(zhuǎn)時的噪聲水平，徑向精度，安裝結(jié) 構(gòu)要求及其潤滑簡易程度等因素。 (2)軸承對工作環(huán)境和條件的適應(yīng)性主要包括是否高溫、低溫或溫度 變化范圍很大，有無腐蝕性大氣或污染，周圍有無含塵空氣，是否潮 濕或干濕交替，有無廢屑或磨粒污染，有無輻射，是否在真空下工作， 有無近處機械傳來的振動等因素。 (3)經(jīng)濟性主要指軸承的壽命和耐用度，軸承本身及其附屬裝置的費 用，保證軸承正常工作的維護費用等因素。 2.優(yōu)先選用原則 二、滑動軸承與滾動軸承的選用 (1)

15、滑動軸承的優(yōu)先選用原則 1)軸承工作時有大的沖擊和振動或載荷極大。 2)對壽命、可靠性要求很高。 3)定心精度要求很高，工作轉(zhuǎn)速極高。 4)某些特殊的工作環(huán)境(高溫、低溫、腐蝕、輻射等)。 5)軸向尺寸小或軸孔直徑很大，需要部分軸承的場合。 (2)滾動軸承的優(yōu)先選用原則 1)用戶強調(diào)經(jīng)濟性的要求。 2)在工作轉(zhuǎn)速不高的工作范圍內(nèi)。 3)pv值(摩擦功耗的表征值)超過滑動軸承的允許范圍。 4)要求軸向尺寸緊湊，同時承受軸向載荷和徑向載荷。 5)需要經(jīng)常起動、停車的場合。 二、滑動軸承與滾動軸承的選用 3.滑動軸承類型的選擇 1)承受徑向載荷的選擇徑向軸承，承受軸向載荷的選擇推力軸承，同 時承受徑

16、向、軸向載荷的選擇徑向和推力軸承的組合形式。 2)低速、輕載、手動機械，選用整體式滑動軸承。 3)中、高速，載荷大，選用對開式滑動軸承。 4.滾動軸承類型的選擇 (1)考慮所承受載荷的大小、方向、性質(zhì)和轉(zhuǎn)速的高低 1)當(dāng)載荷較大或有沖擊載荷時，宜用滾子軸承；當(dāng)載荷較小時，宜用 球軸承。 2)當(dāng)只受徑向載荷時，或雖同時受徑向和軸向載荷，但以徑向載荷為 主時，選用向心軸承。 二、滑動軸承與滾動軸承的選用 3)當(dāng)轉(zhuǎn)速較高時，宜用球軸承；當(dāng)轉(zhuǎn)速較低時，可用滾子軸承，也可 用球軸承。 (2)考慮剛度、調(diào)整性能、結(jié)構(gòu)尺寸大小、軸承的裝卸和經(jīng)濟性等要求 二、滑動軸承與滾動軸承的選用 圖4-31圓錐滾子軸承的

17、選擇計算 1)當(dāng)要求支承具有較大剛度時，應(yīng)用滾子軸承。 二、滑動軸承與滾動軸承的選用 2)當(dāng)軸的彎曲變形大或軸承孔座同軸度較差時，或跨度大而對支承有 調(diào)心要求時，應(yīng)選用調(diào)心軸承。 3)為便于軸承的拆裝，可選用內(nèi)、外圈可分離的軸承。 4)從經(jīng)濟角度看，球軸承比滾子軸承便宜，精度低的軸承比精度高的 軸承便宜，普通結(jié)構(gòu)軸承比特殊結(jié)構(gòu)軸承便宜。 5.滾動軸承選用的實例 1)初選軸承的類型。 2)確定軸承的尺寸和型號。 3)進行承載能力校核計算，最后確定軸承的型號。 二、滑動軸承與滾動軸承的選用 例4-2圖4-31所示為一減速器輸入軸，已知錐齒輪傳遞的圓周力Ft=10 00N，徑向力Fr=2300N，軸

18、向力Fa=500N，中等沖擊載荷，轉(zhuǎn)速n=1000 r/min，錐齒輪平均分度圓直徑dm=300mm。要求軸徑，軸承預(yù)期壽命L h=20000h，試選軸承型號。 解：1)選擇軸承的類型。由于錐齒輪傳遞軸向力，故選用圓錐滾子軸 承；又已知軸徑d=30mm，初選30206軸承，由軸承的國家標(biāo)準(zhǔn)可知： Cr=43200N，Cor=50500N，e=0.37，Y=1.6。 2)計算支座反力(軸承的徑向載荷)。 3)承載能力校核計算 內(nèi)部軸向力計算。由表4-12得 確定軸向載荷。由于 計算兩軸承的當(dāng)量動載荷。由于 二、滑動軸承與滾動軸承的選用 計算徑向額定動載荷。由于兩支承用相同的軸承，故選用當(dāng)量動載 荷較大的軸承2計算。滾子軸承的=10/3，查表4-8、表4-9，得ft=1.0，f p=1.5，則 1.滑動軸承適用于哪些場合?滑動軸承的常用材料有哪