《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》 課件 第12章軸承

第十二章軸承1、徑向滑動軸承的結(jié)構(gòu)2、非液體摩擦徑向滑動軸承的設(shè)計計算3、滾動軸承的結(jié)構(gòu)和類型5、滾動軸承的組合設(shè)計6、滾動軸承的選擇計算本講重點學(xué)習(xí)內(nèi)容：軸承主要用于支承軸及軸上的零件，減輕轉(zhuǎn)動副的摩擦和磨損，保證軸的旋轉(zhuǎn)精度。在各種機(jī)械中得到廣泛使用。4、常用滾動軸承類型的選擇本講重點第十二章軸承第一節(jié)概述第二節(jié)非液體摩擦滑動軸承的結(jié)構(gòu)和材料第三節(jié)滑動軸承的潤滑第四節(jié)非液體摩擦滑動軸承的設(shè)計計算第五節(jié)液體摩擦滑動軸承簡介第六節(jié)滾動軸承的結(jié)構(gòu)和類型第七節(jié)滾動軸承類型的代號及選擇第八節(jié)滾動軸承的組合設(shè)計第九節(jié)滾動軸承的失效形式和選擇計算本講小結(jié)一、軸承的分類、結(jié)構(gòu)和材料（熟悉）三、非液體摩擦滑動軸承的設(shè)計計算（熟練掌握）二、滑動軸承的潤滑（潤滑劑與潤滑裝置）（熟練掌握）四、液體摩擦滑動軸承的工作原理（了解）第一節(jié)概述返回本章根據(jù)工作時的摩擦性質(zhì)，可把軸承分為滾動摩擦軸承(簡稱滾動軸承）滑動摩擦軸承(簡稱滑動軸承)滾動軸承滾動軸承的摩擦阻力較小，起動靈活，機(jī)械效率較高，對軸承的維護(hù)要求較低。但是，其徑向尺寸較大，振動、噪聲較大，承受沖擊載荷的能力較差，高速、重載下壽命較低。在中、低轉(zhuǎn)速以及精度要求較高的場合廣泛應(yīng)用。返回本節(jié)滑動軸承在滑動軸承中，根據(jù)工作表面的摩擦狀態(tài)，軸承分為液體摩擦滑動軸承非液體摩擦滑動軸承返回本節(jié)液體摩擦滑動軸承液體摩擦滑動軸承的兩工作表面不直接接觸，摩擦阻力來自潤滑油的內(nèi)部摩擦。因潤滑油的摩擦因數(shù)很小，所以避免了兩表面的磨損。但是，要形成液體摩擦，滑動軸承必須滿足一定的工作條件，且要有較高的制造精度。液體摩擦滑動軸承多用于高速、精度要求較高或低速重載的工作場合。返回非液體摩擦滑動軸承非液體摩擦滑動軸承因工作表面局部有接觸，摩擦因數(shù)較大，故摩擦表面容易磨損，但該軸承的結(jié)構(gòu)簡單，制造精度要求較低，常在一般轉(zhuǎn)速、載荷不大和精度要求不高的場合使用。返回第二節(jié)非液體摩擦滑動軸承的結(jié)構(gòu)和材料一、徑向滑動軸承的結(jié)構(gòu)二、推力滑動軸承的結(jié)構(gòu)三、軸承的材料工作時只承受徑向載荷的滑動軸承，稱為徑向滑動軸承，這類軸承的結(jié)構(gòu)形式有整體式、剖分式和調(diào)心式三種。由徑向滑動軸承的結(jié)構(gòu)知，軸瓦是軸承與軸頸直接接觸的零件，有整體式與剖分式，如圖所示，分別用于整體式軸承與剖分式軸承。工作時承受軸向載荷的滑動軸承稱為止推滑動軸承，其結(jié)構(gòu)如圖。返回本章軸承材料是指與軸頸直接接觸的軸瓦或軸承襯的材料。由滑動軸承的失效形式可知，軸承材料應(yīng)具有的性能。常用的軸承材料整體式整體式滑動軸承由軸承座1和軸瓦2組成。這種軸承的結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉；但是摩擦表面磨損后，軸頸與軸瓦之間的間隙無法調(diào)整，而且裝拆時軸承或軸必須作軸向移動，使裝拆不便。因此，整體式軸承只用于輕載、間歇工作且不重要的場合。返回本節(jié)剖分式剖分式滑動軸承是滑動軸承中較為常見形式。它主要由軸承座1、軸承蓋2、螺栓3、剖分式軸瓦4等零件組成。套管5是為防止軸瓦轉(zhuǎn)動而設(shè)置的。在軸承蓋與軸承座的剖分面上常做出定位止口，還裝有少量的墊片，以調(diào)整軸頸與軸瓦之間由于磨損而產(chǎn)生的間隙。返回本節(jié)調(diào)心式調(diào)心式滑動軸承利用軸瓦與軸承座間的球面配合使軸瓦可在一定角度范圍內(nèi)擺動，以適應(yīng)軸受力后產(chǎn)生的彎曲變形，從而避免軸與軸承兩端的局部接觸和局部磨損。但球面不易加工，故只用于軸承的寬徑比b/d>1.5～1.75的軸承。返回本節(jié)軸瓦對于重要的軸承，在軸瓦內(nèi)表面還澆鑄一層減摩性能好的襯里，稱為軸承襯。軸承襯的厚度從0.5~6mm不等，可視軸承尺寸大小而選定。為了保證軸承襯與軸瓦結(jié)合牢固，在軸瓦的內(nèi)表面應(yīng)制出溝槽。返回本節(jié)為了便于給軸承加注潤滑油，在軸瓦上做出油孔與油溝，使摩擦表面得到潤滑。剖分式軸瓦常用的油溝形式如圖所示。油孔與油溝注：油孔與油溝的位置應(yīng)設(shè)置在不承受載荷的區(qū)域內(nèi)。為了使?jié)櫥湍芫鶆蚍植荚谡麄€軸頸上，油溝應(yīng)有足夠的長度，通?？扇檩S瓦長度的80％。返回止推滑動軸承的結(jié)構(gòu)返回本節(jié)止推滑動軸承主要由軸承座、襯套、徑向軸瓦、止推軸瓦等組成。軸的端面與止推軸瓦是軸承的主要工作部分，軸瓦的底部與軸承座為球面接觸，可以自動調(diào)整位置，以保證軸承摩擦表面的良好接觸。銷釘是用來防止止推軸瓦隨軸轉(zhuǎn)動的。工作時潤滑油從下部注入，從上部油管導(dǎo)出。軸與軸瓦的接觸部分稱為軸頸，止推滑動軸承軸頸的常見形式如圖所示。止推滑動軸承軸頸的常見形式載荷較小時可采用空心端面止推軸頸(圖a)和環(huán)形止推軸頸(圖b)，載荷較大時采用多環(huán)止推軸頸(圖c)。返回滑動軸承的失效形式5、腐蝕、生銹1、磨損和膠合軸瓦與軸頸之間的摩擦，會使軸瓦表面產(chǎn)生磨損和膠合2、疲勞破壞當(dāng)有沖擊載荷和變載荷時，會使滑動軸承產(chǎn)生的疲勞破壞3、靜強(qiáng)度破壞(塑性變形）過高局部壓力會使滑動軸承產(chǎn)生的靜強(qiáng)度破壞(塑性變形)

4、劃傷當(dāng)潤滑油中混入硬的微粒、鐵屑或其他污物時，會劃傷軸瓦表面腐蝕性物質(zhì)或潤滑油變質(zhì)會使軸瓦腐蝕、生銹等返回本節(jié)滑動軸承應(yīng)具有的性能返回本節(jié)由于軸上的載荷是通過軸承傳到機(jī)座上去的，所以軸承材料應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度才能保證軸承有較大的承載能力。1、足夠的強(qiáng)度(抗壓強(qiáng)度、抗沖擊強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度和抗膠合能力)好的減摩性是指軸承材料具有較小的摩擦因數(shù)；好的耐磨性是指軸承材料抗磨損的能力強(qiáng)；磨合性是指新制造的軸承在機(jī)器試運轉(zhuǎn)時易于磨合，使軸頸與軸承實際接觸面積加大的性能。2、良好的減摩性、耐磨性和磨合性。此外，軸承材料還應(yīng)具有好的導(dǎo)熱性、耐腐蝕性、工藝性以及價格低廉等特點。但是，任何一種材料不可能同時具備上述性能，因而設(shè)計時應(yīng)根據(jù)具體工作條件，按主要性能來選擇軸承材料。滑動軸承的材料返回本節(jié)除了上述幾種材料外，還可采用非金屬材料，如塑料、尼龍、橡膠以及粉末冶金等作為軸瓦材料。1、鑄造軸承合金(又稱巴氏合金)2、鑄造銅合金3、鑄鐵鑄造軸承合金(又稱巴氏合金)它分為錫銻軸承合金和鉛銻軸承合金兩類。這兩類合金分別以錫、鉛作為基體，加入適量的銻銅、銻錫制成。其基體較軟，使材料獲得塑性，硬的銻銅、銻錫晶粒起抗磨作用。因此，這兩類材料減摩性、磨合性好，抗膠合能力強(qiáng)，適用于高速和重載軸承。但合金的機(jī)械強(qiáng)度較低，價格較貴，故只用做軸承襯。返回鑄造銅合金鑄造銅合金是常用的軸瓦材料。這種材料的強(qiáng)度高，減摩性、耐磨性和導(dǎo)熱性都較好，可在較高的溫度(可達(dá)250℃)下工作。但該材料的硬度較高，故要求軸頸也須有較高的硬度。返回鑄鐵鑄鐵的性能不及鑄造軸承合金和鑄造銅合金，但價格低廉，適用于低速、輕載且無沖擊的不重要的軸承。返回第三節(jié)滑動軸承的潤滑返回本章軸承潤滑的目的是減小摩擦功率損耗、減輕磨損、冷卻軸承、吸振和防銹等。為了保證軸承的正常工作和延長軸承壽命，必須正確地選擇潤滑劑和潤滑裝置。一、潤滑劑二、潤滑裝置滑動軸承常用的潤滑劑有潤滑油和潤滑脂，其性能及應(yīng)用見附表B1和附表B2。此外，在不宜使用油和脂的特殊場合，如低速、高溫(通常不超過400℃)等工作條件時，可選用固體潤滑劑，如石墨、二硫化鉬等，也可將固體潤滑劑與潤滑油、潤滑脂混合使用。1、油潤滑軸承的潤滑裝置2、脂潤滑軸承的潤滑裝置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(yīng)用最廣。粘度是潤滑油最主要的性能指標(biāo)。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(biāo)還有凝點、閃點等。選用潤滑油時,通常以粘度為主要指標(biāo)，高速、輕載時應(yīng)選用粘度低的潤滑油，低速、重載時應(yīng)選用粘度高的潤滑油。返回本節(jié)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,故高速不宜用。按所用金屬皂的不同,潤滑脂主要有:鋰基潤滑脂:性能良好,既耐水又耐熱,在-20~150℃范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用鈣基潤滑脂:有較好的耐水性,但不耐熱(使用溫度不超過60℃)鈉基潤滑脂:耐熱性較好(使用溫度可達(dá)115~145℃),但抗水性差鋁基潤滑脂:具有良好的抗水性返回本節(jié)油潤滑軸承的潤滑裝置返回本節(jié)1）對于低速或間歇工作的不重要軸承，可定期用油壺向軸承油孔注油。為防止雜物進(jìn)入軸承，通常在油孔上加裝壓配式壓注油杯或旋套式油杯。

2）對于中速、高速和連續(xù)運轉(zhuǎn)的重要軸承應(yīng)連續(xù)供油，常用的潤滑裝置有：油繩式油杯針閥式油杯油環(huán)非液體摩擦滑動軸承可根據(jù)不同的工作條件選擇潤滑裝置。壓配式壓注油杯和旋套式油杯返回針閥式油杯當(dāng)手柄直立時，針閥桿被提起，油杯底部的油孔被打開，潤滑油通過油孔自動流入軸承。當(dāng)手柄改變成水平位置時，針閥桿在彈簧作用下下壓堵住油孔，供油停止。加油量的多少，可以通過旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺母以改變針閥桿的提升量來加以控制。返回油環(huán)油環(huán)潤滑，在上軸瓦開槽處有一個套在軸頸上的油環(huán)，油環(huán)下部浸在油池中。軸頸旋轉(zhuǎn)時，依靠摩擦力帶動油環(huán)旋轉(zhuǎn)，把油帶到軸頸上，使軸承得到潤滑。這種裝置只能用于軸水平布置且連續(xù)工作、軸頸轉(zhuǎn)速在100～2000r/min范圍內(nèi)的軸承。返回油繩式油杯油繩式油杯，把用毛線或棉線擰成的芯捻浸在油池內(nèi)，利用毛細(xì)管作用，將油不斷地滴入軸承。這種油杯不能調(diào)節(jié)供油量，且軸承工作或不工作，它都在供油。返回脂潤滑軸承的潤滑裝置返回本節(jié)脂潤滑軸承通常是間歇供油，常用的潤滑裝置有：2）旋蓋式油杯：轉(zhuǎn)動杯蓋即可將杯體中的潤滑脂擠入軸承。1）壓配式壓注油杯：可用油槍將潤滑脂注入油杯潤滑軸承第四節(jié)非液體摩擦滑動軸承的設(shè)計計算返回本章非液體摩擦滑動軸承的設(shè)計計算是在確定了其結(jié)構(gòu)尺寸之后進(jìn)行校核性計算。設(shè)計的已知條件：軸頸直徑、轉(zhuǎn)速、載荷情況和工作要求。一、徑向滑動軸承的設(shè)計二、推力滑動軸承的計算1、驗算軸承的壓強(qiáng)p2、驗算軸承的pvm徑向滑動軸承的設(shè)計根據(jù)工作條件和要求，確定軸承的結(jié)構(gòu)，并按表8-1選取軸瓦材料。1、確定軸承結(jié)構(gòu)及軸瓦材料一般情況下取軸承的寬徑比b/d=0.5~1.5，在選定b/d后可由軸徑d計算軸承寬度。2、選取軸承的寬徑比

3、校核軸承的工作能力軸承工作能力計算主要包括:(1)驗算軸承的平均壓強(qiáng)p(2)驗算軸承的pv值

4、確定軸承與軸頸之間的間隙返回本節(jié)例12-1表12-1常用軸承材料的性能及應(yīng)用返回驗算軸承的平均壓強(qiáng)p返回為了防止軸承產(chǎn)生過度磨損，應(yīng)限制軸承的平均壓強(qiáng)，即：式中F是軸承承受的徑向載荷；bd是軸承受壓面在垂直于載荷F方向的投影面積，其中b為軸承寬度，d為軸頸直徑；[p]是軸承材料的許用平均壓強(qiáng)，見表8-1。表12-1常用軸承材料的性能及應(yīng)用返回驗算軸承的pv值返回為了防止軸承工作時產(chǎn)生過高的熱量而導(dǎo)致摩擦面的膠合破壞，應(yīng)限制軸承單位面積的摩擦功率pvμ，其中摩擦因數(shù)μ可近似認(rèn)為是常數(shù)，故pv越大，摩擦功率越大，溫升越高。因此，可通過限制pv值限制單位面積上的摩擦功率，即式中F是軸承承受的徑向載荷；v是軸頸的圓周速度(m/s)n是軸的轉(zhuǎn)速(r/min)[pv]是軸承材料的許用pv值(MPa·m/s)，見表8-1表12-1常用軸承材料的性能及應(yīng)用返回確定軸承與軸頸之間的間隙軸承與軸頸之間的間隙是通過選擇適當(dāng)?shù)妮S、孔配合實現(xiàn)的。因此，需根據(jù)工作條件和使用要求先確定軸承與軸頸間的平均間隙，并根據(jù)此間隙選擇適當(dāng)?shù)呐浜?。軸承與軸頸之間的平均間隙可參考下述經(jīng)驗公式計算。注：上述平均間隙計算公式適用于軸承材料為鑄造軸承合金的軸承。軸承材料為鑄造銅合金時，應(yīng)將上述計算值乘以1.5作為平均間隙值。連續(xù)或往復(fù)運動的通用機(jī)械粗糙的或作間歇運動的機(jī)械返回式中，△是軸承與軸頸之間的平均間隙(mm)；d是軸頸直徑(mm)。軸承與軸頸的配合及其極限間隙見附表12-1。附表12-1返回驗算軸承的壓強(qiáng)p式中，F(xiàn)是軸承承受的軸向載荷；d0、d是軸頸內(nèi)、外徑，一般取d=(1.25～1.8)d0；z是軸環(huán)數(shù)；φ是支承面積減小系數(shù)，有油溝時φ=0.8～0.9，無油溝時φ=1.0；[p]是軸承材料的許用壓強(qiáng)，見表12-2。返回本節(jié)驗算軸承的pvm值式中,vm是軸頸平均直徑處的圓周速度(m/s)；dm是軸頸的平均直徑(nm);[pv]是軸承材料的許用pv值(MPa·m/s)，見表12-2。返回本節(jié)例12-1下一頁已知一起重機(jī)卷筒的滑動軸承所承受的徑向載荷F=105N，軸頸直徑d=85mm，轉(zhuǎn)速n=10r/min，試按非液體摩擦狀態(tài)設(shè)計此軸承。例12-1（續(xù)）返回表12-1常用軸承材料的性能及應(yīng)用返回附表12-1返回第五節(jié)液體摩擦滑動軸承簡介返回本章液體摩擦是滑動軸承的理想摩擦狀態(tài)。根據(jù)軸承獲得液體潤滑原理的不同，液體摩擦滑動軸承可分為液體動壓滑動軸承和液體靜壓滑動軸承一、液體動壓滑動軸承二、液體靜壓滑動軸承1、工作原理2、形成液體動壓潤滑應(yīng)具備的條件液體靜壓滑動軸承是利用油泵將高壓油通過進(jìn)油口送入軸承，強(qiáng)制形成具有一定壓力的油膜，使軸頸與軸承孔表面隔開而獲得液體潤滑。如圖所示為液體靜壓滑動軸承的示意圖液體動壓滑動軸承的工作原理圖b所示軸頸開始轉(zhuǎn)動，由于摩擦阻力的作用，使軸頸沿軸承孔壁爬行，在B點接觸。隨著轉(zhuǎn)速的升高，由于潤滑油的粘性和吸附作用而被帶入楔形間隙，使油受擠而產(chǎn)生壓力。軸頸的轉(zhuǎn)速越高，帶進(jìn)的油量就越多，油壓就越大。如圖所示為徑向滑動軸承。圖a所示軸頸處于靜止?fàn)顟B(tài)，在外載荷F作用下，軸頸與軸承孔在A點接觸，并形成楔形間隙。圖c所示為軸頸達(dá)到工作轉(zhuǎn)速時，油壓在垂直方向的合力與外載荷F平衡，潤滑油把軸頸抬起，隔開摩擦表面而形成液體潤滑。必須指出，液體動壓滑動軸承的軸頸與軸承孔是不同心的。返回本節(jié)形成液體動壓潤滑應(yīng)具備的條件返回本節(jié)2)工作表面有一定的相對速度，而且相對速度方向應(yīng)使?jié)櫥蛷男ㄐ伍g隙的大口流向小口。4)工作表面的表面粗糙度值要小。1)相對運動的兩表面要形成楔形間隙。3)潤滑油具有一定的粘度，并且供油量充足。液體靜壓滑動軸承的示意圖壓力油經(jīng)節(jié)流器同時進(jìn)入幾個對稱的油腔，然后經(jīng)軸承間隙流到軸承兩端和油槽并流回油箱。當(dāng)軸承載荷為零時，各油腔壓力相等，軸頸與軸承孔同心。當(dāng)軸承受到外載荷作用時，油腔壓力發(fā)生變化，這時依靠節(jié)流器的自動調(diào)節(jié)使各油腔壓力與外載荷保持平衡，軸承仍然處于液體摩擦狀態(tài)，但軸頸與軸承孔有少許偏心。返回本節(jié)第六節(jié)滾動軸承的結(jié)構(gòu)和類型返回本章滾動軸承是由專業(yè)工廠進(jìn)行大量生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)件產(chǎn)品，設(shè)計時可根據(jù)載荷的大小與性質(zhì)、轉(zhuǎn)速高低、旋轉(zhuǎn)精度等條件進(jìn)行選用。一、滾動軸承的結(jié)構(gòu)二、常用滾動軸承的類型滾動軸承的類型很多，按其承受載荷的作用方向，常用滾動軸承可分成三大類，即：徑向接觸軸承向心角接觸軸承軸向接觸軸承滾動軸承由外圈、內(nèi)圈、滾動體和保持架組成，其結(jié)構(gòu)如圖所示。三、滾動軸承的代號滾動軸承的結(jié)構(gòu)返回本節(jié)通常內(nèi)圈固定在軸頸上隨軸轉(zhuǎn)動，外圈裝在軸承座孔內(nèi)不轉(zhuǎn)動；但亦有外圈轉(zhuǎn)動、內(nèi)圈不動，或內(nèi)、外圈同時轉(zhuǎn)動的使用情況。滾動體在內(nèi)、外圈的滾道中滾動，保持架將滾動體均勻隔開，以減小滾動體的摩擦和磨損。滾動體的形狀有球形、滾子形等多種，左圖所示是幾種最常用的滾動體。徑向接觸軸承返回本節(jié)軸承主要用于承受徑向載荷，這類軸承有：調(diào)心滾子軸承調(diào)心球軸承圓柱滾子軸承

深溝球軸承

深溝球軸承主要用于承受徑向載荷，也能承受一定的軸向載荷。高速時可代替推力球軸承承受不大的純軸向載荷。軸承內(nèi)、外圈軸線允許的偏轉(zhuǎn)角為2′～10′。返回圓柱滾子軸承結(jié)構(gòu)上分外圈無擋邊和內(nèi)圈無擋邊兩種類型。軸承內(nèi)、外圈沿軸向可作相對移動，屬于分離型軸承。軸承能承受大的徑向載荷，但不能承受軸向載荷。其內(nèi)、外圈軸線允許的偏轉(zhuǎn)角很小，一般為2′～4′，適用于軸的剛性較大、兩軸承孔同軸度好的場合。返回調(diào)心球軸承軸承外圈滾道是以軸承中心為球心的球面，能自動調(diào)心。其允許軸承內(nèi)、外圈軸線的偏轉(zhuǎn)角較大，一般為2°～3°，能承受徑向載荷和較小的軸向載荷。返回調(diào)心滾子軸承軸承能自動調(diào)心，內(nèi)、外圈軸線允許的偏轉(zhuǎn)角為2.5°，能承受大的徑向載荷和小的軸向載荷。返回向心角接觸軸承返回本節(jié)軸承能同時承受徑向與單向軸向載荷。這類軸承有：圓錐滾子軸承角接觸球軸承角接觸球軸承軸承能同時承受徑向和單向軸向載荷，也能承受純軸向載荷。軸承的接觸角，即滾動體與外圈接觸處的法線與垂直于軸承軸心線的平面之間的夾角α，簡稱接觸角，α有15°、25°和40°三種，接觸角越大，軸承承受軸向載荷的能力就越強(qiáng)。軸承應(yīng)成對使用、反向安裝，通常分別裝在兩個支點上。軸承間隙可調(diào)，內(nèi)、外圈軸線允許的偏轉(zhuǎn)角為2′～10′。返回圓錐滾子軸承軸承能同時承受較大的徑向和單向軸向載荷。內(nèi)、外圈沿軸向可以分離，故軸承的裝拆方便，軸承間隙可調(diào)。軸承應(yīng)成對使用、反向安裝，內(nèi)、外圈軸線允許的偏轉(zhuǎn)角為2′。返回軸向接觸軸承返回本節(jié)左圖所示為只能承受單向軸向載荷的推力球軸承。軸承兩個套圈的內(nèi)孔直徑不同。直徑較小的套圈緊配在軸頸上，稱為軸圈；直徑較大的套圈安放在機(jī)座上，稱為座圈。由于套圈上滾道深度淺，當(dāng)轉(zhuǎn)速較高時滾動體的離心力大，軸承對滾動體的約束力不夠，故允許的轉(zhuǎn)速較低。軸承只能承受軸向載荷，亦稱推力軸承。返回本章滾動軸承的代號滾動軸承的類型很多，每種類型又有不同的尺寸、結(jié)構(gòu)和公差等級。為了區(qū)分軸承的類型、結(jié)構(gòu)、尺寸和精度等級，便于組織生產(chǎn)和選用，國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T272-1993)規(guī)定了滾動軸承代號的表示方法，即軸承代號，并把它標(biāo)印在軸承的端面上。例12-2滾動軸承代號的表示方法滾動軸承代號由前置代號、基本代號和后置代號組成，用字母和數(shù)字表示。其中，基本代號是滾動軸承代號的基礎(chǔ)，由類型代號、尺寸系列代號和內(nèi)徑代號組成。對于常用的、結(jié)構(gòu)上無特殊要求的軸承，軸承代號由基本代號和公差等級代號組成。返回本節(jié)類型代號與尺寸系列代號寬度系列是指徑向接觸軸承或向心角接觸軸承的內(nèi)徑相同，而寬度有一個遞增的系列尺寸(遞增次序為8，0，1，…，6)。軸承類型代號用阿拉伯?dāng)?shù)字或大寫拉丁字母表示，尺寸系列代號用阿拉伯?dāng)?shù)字表示。直徑系列是表示同一類型、內(nèi)徑相同的軸承，其外徑有一個遞增的系列尺寸(遞增次序為7，8，9，0，1，…，5)。高度系列是指軸向接觸軸承的內(nèi)徑相同，軸承高度有一個遞增的系列尺寸(遞增次序為7，9，1，2)。尺寸系列是指軸承的寬度系列（高度系列）與直徑系列組合的總稱。軸承類型代號與尺寸系列代號見表12-3，兩者合起來稱為組合代號。返回表12-3返回表12-4返回表12-5返回例12-2說明軸承代號6215、30208/P6x和7310C/P5的含義返回本節(jié)第七節(jié)滾動軸承的代號及類型選擇返回本章滾動軸承類型的選擇設(shè)計滾動軸承時首先要解決的問題就是類型的選擇。一般在選擇滾動軸承類型時，應(yīng)綜合考慮軸承所受載荷的方向、大小和性質(zhì)，軸承的調(diào)心性能，軸承的轉(zhuǎn)速，軸承安裝空間尺寸以及經(jīng)濟(jì)性等因素。以上影響因素可供初選軸承型號參考。3）對于同時承受徑向載荷FR和軸向載荷FA作用的軸承，應(yīng)根據(jù)兩者的比值(FA/FR)來確定：軸承所受載荷的方向、大小和性質(zhì)若FA相對于FR較小，可選用深溝球軸承，或接觸角不大的角接觸球軸承，以及圓錐滾子軸承；反之，可選用接觸角較大的角接觸球軸承；當(dāng)FA比FR大很多時，則應(yīng)考慮采用適宜的徑向接觸軸承與推力軸承相組合的結(jié)構(gòu)類型，如深溝球軸承與推力球軸承的組合等，以分別承受徑向和軸向載荷。

4）在相同外廓尺寸的條件下，一般滾子軸承比球軸承的承載能力大，抗沖擊能力強(qiáng)，故當(dāng)載荷較大或有振動和沖擊時宜選用滾子軸承。2）受純軸向載荷作用時，應(yīng)選用軸向接觸軸承。1）受純徑向載荷作用時，應(yīng)選用徑向接觸軸承。返回本節(jié)軸承的調(diào)心性能對于因支點跨距大而使軸剛性較差，或因兩軸承座孔的同軸度低等原因而使軸撓曲時，應(yīng)選用允許內(nèi)、外圈軸線有較大相對偏斜的調(diào)心軸承。圓柱滾子軸承因?qū)?nèi)、外圈軸線的偏斜極為敏感，故不能用于軸的剛性差或軸承座孔同軸度低的場合。返回本節(jié)軸承的轉(zhuǎn)速當(dāng)軸的轉(zhuǎn)速較高時，還需要考慮軸承的極限轉(zhuǎn)速性能(各種軸承的極限轉(zhuǎn)速nlim見軸承樣本和設(shè)計手冊)，通常在設(shè)計時應(yīng)使軸承的工作轉(zhuǎn)速低于其極限轉(zhuǎn)速。一般說來，球軸承的極限轉(zhuǎn)速要高于滾子軸承；推力軸承的極限轉(zhuǎn)速要低于其他類型的軸承。因此，在高轉(zhuǎn)速下可考慮采用接觸角大的角接觸軸承來代替推力球軸承，在高速、軸向載荷較小時，可采用深溝球軸承代替推力球軸承。另外，在內(nèi)徑相同的同一類型軸承中，外徑越大的軸承，其極限轉(zhuǎn)速越低。返回本節(jié)安裝空間尺寸的限制在選擇滾動軸承的類型時，還需要考慮軸承有無安裝空間尺寸的要求。若軸承的徑向尺寸受到限制，可選用同一類型、相同內(nèi)徑軸承中外徑較小的型號；若軸承的軸向尺寸受到限制，宜選用窄系列的軸承。返回本節(jié)經(jīng)濟(jì)性公差等級越高的軸承，價格越高。當(dāng)公差等級相同時，球軸承比滾子軸承價廉，所以在滿足基本要求的前提下應(yīng)優(yōu)先選用球軸承。同型號、不同公差等級的軸承價格相差很大，故對高精度軸承應(yīng)慎重選用。返回本節(jié)第八節(jié)滾動軸承的組合設(shè)計返回本章為了保證軸承的正常工作，除了合理選擇軸承的類型和尺寸之外，還必須綜合考慮滾動軸承軸系的固定，軸承組合結(jié)構(gòu)的調(diào)整，軸承的配合、潤滑和密封等問題，進(jìn)行軸承的組合設(shè)計。一、滾動軸承軸系的固定二、滾動軸承組合結(jié)構(gòu)的調(diào)整三、滾動軸承的配合四、滾動軸承的裝拆五、滾動軸承的潤滑六、滾動軸承的密封滾動軸承軸系的固定軸系固定的目的是防止軸工作時發(fā)生軸向竄動，保證軸上零件有確定的工作位置。返回本節(jié)1、兩端固定支承2、一端固定一端游動支承檢驗軸系固定與否的標(biāo)志，是看軸受軸向外載荷作用時，力能否有效而且正確地傳到機(jī)架上去。對于徑向接觸軸承與向心角接觸軸承支承的軸系，常用的固定方式有以下兩種。兩端固定支承如圖所示，每一個支承只能限制軸的單向移動，兩個支承合起來才能限制軸的雙向移動。為了補償軸的受熱伸長，對于深溝球軸承，可在軸承外圈與軸承端蓋之間留有補償間隙△=0.25～0.4mm；對于向心角接觸軸承，應(yīng)在安裝時使軸承內(nèi)留有軸向間隙，但間隙不宜過大，否則會影響軸承的正常工作。這種固定方式結(jié)構(gòu)簡單，安裝調(diào)整容易，適用于工作溫度變化不大和較短的軸。返回一端固定一端游動支承返回如圖所示，左支承的軸承內(nèi)、外圈兩側(cè)均固定，從而限制了軸的雙向移動；而右支承軸承外圈兩側(cè)都不固定，當(dāng)軸伸長或縮短時軸承可隨之作軸向游動。為防止軸承從軸上脫落，游動支承軸承內(nèi)圈兩側(cè)應(yīng)固定。這種固定方式的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但工作穩(wěn)定性好，適用于工作溫度變化較大的長軸。滾動軸承組合結(jié)構(gòu)的調(diào)整返回本節(jié)滾動軸承組合結(jié)構(gòu)的調(diào)整包括如圖所示為小錐齒輪軸的軸承組合結(jié)構(gòu)，軸承裝在軸承套杯內(nèi)，通過加減墊片1的厚度來調(diào)整軸承套杯的軸向位置，即可調(diào)整錐齒輪的軸向位置。其中，墊片2用于調(diào)整軸承間隙。軸承間隙的調(diào)整軸系軸向位置的調(diào)整軸承間隙的調(diào)整軸承間隙的大小將影響軸承的旋轉(zhuǎn)精度、軸承壽命和傳動零件工作的平穩(wěn)性，故軸承間隙必須能夠調(diào)整。軸承間隙調(diào)整的方法有兩種1)如圖a所示，靠加減軸承端蓋與箱體間剛性墊片的厚度進(jìn)行調(diào)整。2)如圖b所示，通過調(diào)整螺釘推動壓蓋，從而移動滾動軸承的外圈來進(jìn)行間隙調(diào)整，調(diào)整后用螺母鎖緊。返回軸系軸向位置的調(diào)整例如，蝸桿傳動要求蝸輪的中間平面必須通過蝸桿軸線(圖a)；對于一般的直齒錐齒輪傳動，要求兩錐齒輪的錐頂必須重合(圖b)。軸系軸向位置調(diào)整的目的是使軸上零件有準(zhǔn)確的工作位置。返回滾動軸承的配合返回本節(jié)滾動軸承的配合是指軸承內(nèi)圈與軸頸、軸承外圈與軸承座孔的配合。由于滾動軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，故內(nèi)圈與軸頸的配合采用基孔制，外圈與軸承座孔的配合采用基軸制。工作時，通常內(nèi)圈隨軸一起轉(zhuǎn)動，與軸頸配合要緊；外圈不轉(zhuǎn)動，與軸承座孔配合應(yīng)松。配合的松緊程度根據(jù)軸承工作載荷的大小、性質(zhì)以及轉(zhuǎn)速高低等確定。如轉(zhuǎn)速高、載荷大、沖擊振動比較嚴(yán)重時應(yīng)選用較緊的配合，要求旋轉(zhuǎn)精度高的軸承配合也要緊一些，游動支承外圈與軸承孔的配合則應(yīng)松一些。具體配合可查附表12-2或有關(guān)設(shè)計手冊。附表12-2返回滾動軸承的裝拆返回本節(jié)在軸承組合設(shè)計時，應(yīng)考慮到便于軸承的安裝和拆卸，并且在裝拆過程中不損壞軸承。由于內(nèi)圈與軸頸配合較緊，在安裝軸承時，對中、小型軸承，可在內(nèi)圈端面加墊后用錘子輕輕打入；對尺寸較大的軸承，可在壓力機(jī)上壓入，或把軸承放在油里加熱至80～100℃，然后取出套裝在軸頸上。軸承的拆卸需要專用拆卸工具(如圖所示)。為使拆卸工具的鉤頭鉤住內(nèi)圈，應(yīng)限制軸肩高度。軸肩高度可查附表12-3～附表12-5。滾動軸承的潤滑返回本節(jié)軸承潤滑的主要目的是減小摩擦與磨損、緩蝕、吸振與散熱。根據(jù)工作條件不同，常用的潤滑劑有三類：潤滑油、潤滑脂和固體潤滑劑。其中固體潤滑劑多在高溫、高速及要求防止污染的場合使用，在一般情況下多采用潤滑油和潤滑脂。對于滾動軸承來說，選用哪種方式潤滑，可根據(jù)軸承內(nèi)徑與轉(zhuǎn)速的乘積dn值來確定。當(dāng)dn<(2～3)×105mm·r/min時，選用脂潤滑若dn≥(2～3)×105mm·r/min時，選用油潤滑潤滑脂潤滑潤滑脂潤滑的特點是潤滑脂粘性大，不易流失，便于密封和維護(hù)，且不需要經(jīng)常加油，但是轉(zhuǎn)速較高時，功率損失較大。潤滑脂在軸承中的填充量不要超過軸承與機(jī)座空間的1/3～1/2，否則軸承容易過熱。返回潤滑油潤滑潤滑油潤滑的特點是摩擦阻力小，潤滑可靠和散熱效果好，但需要有較復(fù)雜的密封裝置和供油設(shè)備。當(dāng)采用浸油潤滑時，其油面高度通常不超過軸承中最低滾動體的中心，否則攪油損失大，軸承溫升較高。高速時則應(yīng)采用滴油或油霧潤滑。返回滾動軸承的密封返回本節(jié)軸承的密封是為了防止外部的灰塵、水分及其他雜物進(jìn)入軸承，并阻止軸承內(nèi)潤滑劑的流失。1、接觸式密封2、非接觸式密封3、組合式密封軸承的密封方法很多，通?？蓺w納成三類，即接觸式密封(1)氈圈密封(2)密封圈式密封接觸式密封常見的形式有：返回這類密封的密封件與軸直接接觸起密封作用。工作時軸旋轉(zhuǎn)，密封件不轉(zhuǎn)，密封件與軸之間有摩擦與磨損，故軸的轉(zhuǎn)速較高時不宜采用。氈圈密封如圖所示，將矩形截面氈圈安裝在軸承端蓋的梯形槽內(nèi)，利用氈圈與軸接觸而起密封作用。它適用于環(huán)境清潔、軸頸圓周速度v<5m/s、工作溫度低于90℃的脂潤滑軸承。返回密封圈式密封如圖所示，在軸承蓋內(nèi)放置一個用耐油橡膠、皮革或塑料制成的唇形密封圈，密封圈唇口上套有一環(huán)形螺旋彈簧。安裝時，螺旋彈簧把密封圈唇口箍緊在軸上，使密封效果增強(qiáng)。若密封唇的方向朝內(nèi)(圖a)，其主要目的是封油；反之(圖b)則主要是防塵。這種密封裝置安裝方便、使用可靠，一般用于密封處線速度v<7m/s、工作環(huán)境有灰塵及工作溫度在-40～100℃范圍內(nèi)的脂或油潤滑的軸承。返回非接觸式密封返回這類密封是利用間隙密封，其轉(zhuǎn)動件與固定件之間不接觸，故允許軸有很高的速度。(2)迷宮式密封(1)間隙密封非接觸式密封常見的形式有：間隙密封返回如圖a所示，利用軸與軸承端蓋之間小的徑向間隙(0.1～0.3mm)而獲得密封。間隙越小，軸向?qū)挾仍酱?，密封的效果越好。若在端蓋的內(nèi)孔上再制出幾個環(huán)形槽(圖b)，并填充潤滑脂，可提高其密封效果。這種密封適用于具有干燥、清潔環(huán)境的脂潤滑軸承。迷宮式密封如圖所示，利用軸承端蓋和固定于軸上轉(zhuǎn)動件間的曲路間隙而獲得密封。曲路中的徑向間隙取0.1～0.2mm，軸向間隙取1.5～2mm。若在曲路中填充潤滑脂，可提高密封效果。這種密封可靠，適用于脂潤滑或油潤滑的軸承。返回組合式密封返回這是將上述各種密封方式進(jìn)行組合使用的密封形式，可以充分發(fā)揮其密封性能，提高整體密封效果，如間隙密封和迷宮式密封的組合,氈圈密封與迷宮式密封的組合等等。氈圈密封+迷宮式密封間隙密封+迷宮式密封第九節(jié)滾動軸承的失效形式和選擇計算返回本章一、滾動軸承的失效形式二、軸承的壽命與壽命計算四、角接觸向心軸承軸向載荷的計算五、滾動軸承的靜載荷計算1、疲勞點蝕2、塑性變形3、磨損與膠合軸承靜載荷計算的目的是防止軸承產(chǎn)生過大的塑性變形。三、當(dāng)量動載荷的計算疲勞點蝕返回本節(jié)軸承工作時，作用于軸上的力通過軸承內(nèi)圈、滾動體、外圈傳到機(jī)座上，使?jié)L動體與內(nèi)、外圈滾道的接觸表面產(chǎn)生接觸應(yīng)力。由于內(nèi)、外圈要作相對轉(zhuǎn)動，滾動體沿滾道滾動，所以接觸表面的接觸應(yīng)力近似按脈動循環(huán)規(guī)律變化。疲勞點蝕是具有良好潤滑和密封條件的滾動軸承的主要失效形式。當(dāng)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)達(dá)到一定值后，滾動體或內(nèi)、外圈滾道的表面金屬將發(fā)生剝落，即形成疲勞點蝕，從而使軸承產(chǎn)生振動和噪聲，旋轉(zhuǎn)精度下降，影響機(jī)器的正常工作。塑性變形當(dāng)軸承的轉(zhuǎn)速很低(n<10r/min)或間歇擺動時，一般不會發(fā)生疲勞點蝕，此時軸承往往因受過大的靜載荷或沖擊載荷，使內(nèi)、外圈滾道與滾動體接觸處的局部應(yīng)力超過材料的屈服點而產(chǎn)生塑性變形，形成不均勻的凹坑，使軸承失效。返回本節(jié)磨損與膠合如果潤滑及密封不良,則會引起軸承摩擦表面的磨損。速度過高且散熱不良時會出現(xiàn)膠合。此類失效形式除要進(jìn)行壽命計算外,還應(yīng)驗算極限速度。返回本節(jié)軸承壽命的計算下一頁

滾動軸承的壽命是指軸承中任何一個滾動體或內(nèi)、外圈滾道上出現(xiàn)疲勞點蝕前軸承轉(zhuǎn)過的總轉(zhuǎn)數(shù)，或在一定轉(zhuǎn)速下總的工作小時數(shù)。一批類型、尺寸相同的軸承，由于材料、加工精度、熱處理與裝配質(zhì)量不可能完全相同，即使在同樣條件下工作，各個軸承的壽命也是不同的，壽命最長與最短的相差可達(dá)幾十倍。因此，人們很難預(yù)測單個軸承的具體壽命。為了保證軸承工作的可靠性，在國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定以基本額定壽命作為計算依據(jù)。軸承的基本額定壽命是指一批相同的軸承，在同樣條件下工作，其中有10%的軸承產(chǎn)生疲勞點蝕時轉(zhuǎn)過的總轉(zhuǎn)數(shù)，以L10表示。軸承基本額定壽命的計算式為公式說明軸承壽命的計算（續(xù)）返回本節(jié)實際計算時，人們習(xí)慣以時間作為軸承的壽命。此時，軸承壽命計算的另一表達(dá)式為當(dāng)軸承的工作溫度高于120℃時，會降低軸承的壽命，影響基本額定動載荷；工作中的沖擊和振動也將使軸承實際工作載荷加大，故在用上式計算軸承壽命時，應(yīng)分別引入溫度系數(shù)ft和載荷系數(shù)fP對C值和FP值加以修正。此時，軸承的壽命計算式為式中，Lh是軸承的基本額定壽命(h)；n是軸承轉(zhuǎn)速(r/min)；其余參數(shù)量綱：C(N)；FP(N)溫度系數(shù)ft和載荷系數(shù)fP返回公式說明返回L10:軸承的基本額定壽命(106r)；FP:當(dāng)量動載荷，當(dāng)量動載荷是一個假想載荷，在這個載荷的作用下，軸承的壽命與實際載荷作用下的壽命相同，其值根據(jù)載荷的性質(zhì)而定。ε:是壽命指數(shù)，球軸承ε=3，滾子軸承ε=10/3。C:基本額定動載荷軸承基本額定壽命的計算式為基本額定動載荷基本額定壽命為106r時軸承所承受的最大載荷，稱為軸承的基本額定動載荷，以C表示。軸承在基本額定動載荷作用下，工作106r不發(fā)生疲勞點蝕的可靠度是90％。對于徑向接觸軸承，C是徑向載荷；對于軸向接觸軸承，C是中心軸向載荷；對于向心角接觸軸承，C是載荷的徑向分量。不同類型和不同尺寸軸承的C值可查附表8-3～附表8-5，或查軸承樣本與設(shè)計手冊。返回當(dāng)量動載荷的計算返回3）對于能同時承受徑向和軸向載荷的深溝球軸承、調(diào)心軸承和向心角接觸軸承，當(dāng)量動載荷的計算式為:1）對于僅能承受徑向載荷的圓柱滾子軸承，當(dāng)量動載荷為軸承的徑向載荷FR，即:2）對于只能承受軸向載荷的推力球軸承，當(dāng)量動載荷為軸承的軸向載荷FA，即:式中，F(xiàn)R是軸承所受的徑向載荷；FA是軸承所受的軸向載荷；X是徑向載荷系數(shù)，Y是軸向載荷系數(shù)，X、Y的取值見表8-8。表8-8返回內(nèi)部軸向力返回本節(jié)如圖所示，由于向心角接觸軸承有接觸角α，使得軸承在受到徑向載荷作用時，承載區(qū)內(nèi)每一個滾動體的法向力FQi可分解成徑向分力FRi和軸向分力FSi。各滾動體軸向分力之和FS(FS=∑FSi)將使軸承外圈與內(nèi)圈沿軸向有分離的趨勢，故這類軸承都應(yīng)成對使用，反向安裝。

FS是在徑向載荷作用下產(chǎn)生的軸向力，通常稱為內(nèi)部軸向力，其大小按表12-9所給公式求出，方向(對軸而言)沿軸向由軸承外圈的寬邊指向窄邊。向心角接觸軸承在成對使用時，實際所受的軸向載荷FA除與軸向外載荷FX有關(guān)外，還應(yīng)考慮內(nèi)部軸向力FS的影響。表12-9返回軸向載荷的計算如圖所示為角接觸軸承的兩種安裝方式，其中圖a為面對面安裝或正安裝；圖b為為背對背安裝或反安裝；FX為軸向外載荷。如把內(nèi)部軸向力方向與軸向外載荷方向一致的軸承設(shè)為軸承1，F(xiàn)Sl、FS2分別表示軸承1、2的內(nèi)部軸向力，則兩軸承實際所受的軸向載荷可根據(jù)軸系受力平衡條件求出。當(dāng)時當(dāng)時當(dāng)時根據(jù)以上分析結(jié)果可知下一頁軸向載荷的計算（續(xù)）對于角接觸軸承的任意一種安裝方式，“壓緊”端軸承所受的軸向載荷等于除了其自身的內(nèi)部軸向力以外的其余軸向力的代數(shù)和；“放松”端軸承所受的軸向載荷等于其內(nèi)部軸向力。應(yīng)當(dāng)注意，應(yīng)用這種方法判斷軸承所受的軸向載荷時，其關(guān)鍵是根據(jù)軸承的安裝方式和受力狀況，對軸承的“壓緊”端和“放松”端作出正確的判斷。另外，如果軸向外載荷FX的方向與圖示方向相反，則應(yīng)取“-FX”代入公式計算。返回本節(jié)滾動軸承的靜載荷計算返回本節(jié)1、基本額定靜載荷2、當(dāng)量靜載荷軸承在工作時，如果同時承受徑向載荷與軸向載荷，則應(yīng)按當(dāng)量靜載荷FP0進(jìn)行靜載荷強(qiáng)度計算。當(dāng)量靜載荷的強(qiáng)度條件為基本額定靜載荷C0是軸承靜載荷的計算依