9第九章-軸與軸承

中國勞動社會保障出版社第九章軸與軸承滾動軸承§9-2滑動軸承§9-3軸§9-1第九章軸與軸承軸是機器中最基本、最重要的零件之一。各種做回轉(zhuǎn)運動的零件都必須安裝在軸上才能傳遞運動和動力。軸承是支撐轉(zhuǎn)動的軸及軸上零件的部件，用以保證軸的旋轉(zhuǎn)精度，減少軸與軸座之間的摩擦和磨損?！?-1軸一、軸的主要類型及應用特點1．直軸（1）光軸形狀簡單，加工容易，應力集中源較少；軸上零件不易裝配及定位。（2）階梯軸加工復雜，應力集中源較多，容易實現(xiàn)軸上零件裝配及定位。2．曲軸用于將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€往復運動，或?qū)⒅本€往復運動轉(zhuǎn)變?yōu)榛剞D(zhuǎn)運動3．撓性鋼絲軟軸（撓性軸）由幾層緊貼在一起的鋼絲構(gòu)成，可以把回轉(zhuǎn)運動靈活地傳到任何位置。二、直軸的分類及應用特點1．心軸（1）轉(zhuǎn)動心軸工作時只承受彎矩，起支承作用?；疖囕嗇S（2）固定心軸自行車前軸1—螺母2—軸擋3—滾珠4—固定心軸5—軸管6—前叉2．傳動軸汽車傳動軸工作時只承受扭矩，不承受彎矩或承受很小的彎矩，僅起傳遞動力的作用。3．轉(zhuǎn)軸1—圓錐滾子軸承2—小齒輪3—定位套4—大齒輪既承受彎矩又承受扭矩，既起支承作用又起傳遞動力的作用。二級齒輪減速器中間軸1—密封圈2—透蓋3—滾動軸承4—軸5—齒輪6—箱體7—悶蓋三、軸的結(jié)構(gòu)軸頸：軸上被支撐的部位。軸頭：安裝輪轂的部位。1．軸的結(jié)構(gòu)名稱1—密封圈2—透蓋3—滾動軸承4—軸5—齒輪6—箱體7—悶蓋軸身：連接軸頸和軸頭的部位。軸肩軸徑變化處形成的環(huán)形面。軸環(huán)：給軸上零件軸向定位的環(huán)狀圓柱凸臺。2．軸上常見的工藝結(jié)構(gòu)軸的結(jié)構(gòu)形式應便于加工，便于軸上零件的裝配和維修，并且能提高生產(chǎn)率、降低成本。在滿足使用要求的前提下，軸的結(jié)構(gòu)形式應盡量簡化。設計軸的注意事項：（1）軸的結(jié)構(gòu)和形狀應便于加工、裝配和維修。（2）階梯軸的直徑應中間大、兩端小，以便于軸上零件的拆裝。（3）軸端、軸頸與軸肩（或軸環(huán)）的過渡部位應有倒角或過渡圓角，以便于軸上零件的裝配，避免劃傷配合表面，減小應力集中。應盡可能使倒角（或圓角半徑）一致，以便于加工。（5）當軸上有兩個以上鍵槽時，槽寬應盡可能相同，并布置在同一方向上，以便于加工。（4）若軸上需要車螺紋或進行磨削時，應有螺紋退刀槽或砂輪越程槽。1．軸上零件的軸向固定四、軸上零件的固定（1）圓螺母固定可靠、拆裝方便，可承受較大的軸向力，能調(diào)整軸上零件之間的間隙。（2）軸肩與軸環(huán)應使r＜R，或r＜C。結(jié)構(gòu)簡單、定位可靠，能承受較大軸向力。（3）套筒結(jié)構(gòu)簡單、定位可靠，適用于軸上零件間距離較短的場合，當軸的轉(zhuǎn)速很高時不宜采用。（4）軸端擋圈工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單，可承受劇烈振動和沖擊載荷。應采取止動墊片、防轉(zhuǎn)螺釘?shù)确浪纱胧＃?）彈性擋圈結(jié)構(gòu)簡單緊湊、拆裝方便，只能承受很小的軸向力。需要在軸上切槽，這將引起應力集中。（6）軸端擋板結(jié)構(gòu)簡單，常用于心軸上零件的固定和軸端固定。結(jié)構(gòu)簡單，同時起周向固定作用，但承載能力較低，且不適用于高速場合。（7）緊定螺釘與擋圈（8）圓錐面能消除軸與輪轂間的徑向間隙，拆裝方便，可兼做周向固定。常與軸端擋圈聯(lián)合使用，實現(xiàn)零件的雙向固定。2．軸上零件的周向固定（1）平鍵連接加工容易、拆裝方便，但軸向不能固定，不能承受軸向力。（2）花鍵連接接觸面積大、承載能力強、對中性和導向性好，適用于載荷較大、定心要求高的靜、動連接。加工工藝較復雜，成本較高。（3）銷連接軸向、周向都可以固定，常用做安全裝置。不能承受較大載荷，銷孔對軸的強度有削弱作用。（4）緊定螺釘連接結(jié)構(gòu)簡單，不能承受較大載荷，只適用于輔助連接。（5）過盈配合連接

同時有軸向和周向固定作用，對中精度高，選擇不同的配合有不同的連接強度。不適用于重載和經(jīng)常拆裝的場合。1．碳素結(jié)構(gòu)鋼和優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼五、軸的常用材料常用的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼有30、35、40、45、50等，其中45鋼的應用最廣。為改善軸的力學性能，應對其進行正火或調(diào)質(zhì)處理。對于不重要或受力較小的軸，常采用Q235、Q275等碳素結(jié)構(gòu)鋼。用于制造軸的鑄鐵一般為珠光體可鍛鑄鐵和球墨鑄鐵，其流動性能好、吸振性好、耐磨性高、對應力集中敏感性低、價格低廉。但其強度和韌性低，且鑄造質(zhì)量不易控制，一般常用于形狀復雜、尺寸較大的軸。2．合金結(jié)構(gòu)鋼常用的合金結(jié)構(gòu)鋼有20Cr、40Cr、20CrMnTi等。其具有較高的力學性能和較好的熱處理性能，多用于重載、高速或有特殊要求的軸。3．鑄鐵§9-2滾動軸承滾動軸承是將運轉(zhuǎn)的軸與軸座之間的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，從而減少摩擦損失的一種精密的機械元件。滾動軸承具有摩擦阻力小、啟動靈敏、效率高、潤滑簡便、易于互換、裝拆和維護方便、價格較便宜等優(yōu)點，應用非常廣泛。滾動軸承的缺點是：抗沖擊能力較差、高速時易出現(xiàn)噪聲、工作壽命不及液體摩擦的滑動軸承。一、滾動軸承的結(jié)構(gòu)和類型1．滾動軸承的結(jié)構(gòu)球軸承

滾子軸承內(nèi)、外圈上設置有滾道，當內(nèi)、外圈相對旋轉(zhuǎn)時，滾動體沿著滾道滾動。滾動體球

圓柱滾子

圓錐滾子

球面滾子

滾針保持架分隔開兩個相鄰的滾動體，以減少滾動體之間的碰撞和摩擦。保持架深溝球軸承用保持架

圓錐滾子軸承用保持架2．滾動軸承的類型滾動軸承向心軸承徑向接觸軸承主要承受徑向載荷，有些可承受較小的軸向載荷向心角接觸軸承能同時承受徑向載荷和軸向載荷推力軸承軸向接觸軸承只能承受軸向載荷推力角接觸軸承主要承受軸向載荷，也可承受較小的徑向載荷常用滾動軸承的類型和特性二、滾動軸承的代號深溝球軸承，在尺寸方面有大小不同的內(nèi)徑、外徑和寬度，在結(jié)構(gòu)上有帶防塵蓋的軸承和外圈上有止動槽的軸承。深溝球軸承外圈上有止動槽的軸承不同尺寸的軸承

帶防塵蓋的軸承

滾動軸承代號的組成（1）類型代號1．基本代號（2）尺寸系列代號1）尺寸系列代號由兩位數(shù)字組成。2）前一位數(shù)字為寬（高）度系列代號。3）后一位數(shù)字為直徑系列代號。1）寬（高）度系列代號寬（高）度系列代號表示內(nèi)、外徑相同而寬（高）度不同的軸承系列。向心軸承寬度系列代號：8、0、1、2、3、4、5、6推力軸承高度系列代號：7、9、1、2寬（高）度尺寸依次遞增2）直徑系列代號直徑系列代號表示內(nèi)徑相同而具有不同外徑的軸承系列。直徑系列代號：7、8、9、0、1、2、3、4、5。外徑尺寸按序由小到大排列。常用軸承尺寸系列代號（3）內(nèi)徑代號內(nèi)徑d≥10mm的滾動軸承內(nèi)徑代號內(nèi)徑為22、28、32以及≥500mm的軸承，內(nèi)徑代號直接用內(nèi)徑毫米數(shù)表示，與尺寸系列代號之間要用“/”分開。深溝球軸承62/22的內(nèi)徑d=22mm。（4）基本代號示例2．前置代號和后置代號前置代號用字母表示，經(jīng)常用于表示軸承分部件（軸承組件）。如：LN207表示N207軸承的外圈。后置代號用字母（或加數(shù)字）表示，置于基本代號的右邊并與基本代號空半個漢字距（代號中有符號“—”“/”時除外）。后置代號的排列順序（1）公差等級代號1）向心軸承：普通級、6、5、4、2五級。2）圓錐滾子軸承：普通級、6X、5、4、2五級。3）推力軸承：普通級、6、5、4四級。普通級精度最低，2級精度最高，普通級、6（6x）、5、4、2級的精度依次升高。滾動軸承的公差等級代號（2）游隙代號1）游隙：軸承在無載荷的情況下，內(nèi)、外圈間所能移動的最大距離。2）做徑向移動者稱為徑向游隙，做軸向移動者稱為軸向游隙。3）游隙用“C數(shù)字（或字母）”表示。有2、N、3、4、5五組，N為基本游隙，代號中省略。6210/C2表示游隙為2組，6210表示游隙為N組。3．滾動軸承代號示例4．滾動軸承的標記軸承名稱軸承代號標準編號標記示例:滾動軸承30205GB/T297—2015查GB/T297—2015，可知為圓錐滾子軸承，查表可得其外形尺寸。三、滾動軸承類型的選擇作用在軸承上的載荷按方向不同有沿徑向作用的徑向載荷，沿軸向作用的軸向載荷和同時沿徑向、軸向作用的聯(lián)合載荷。1．載荷的類型一般應考慮的因素包括軸承所受載荷的大小、方向和性質(zhì)，軸承的轉(zhuǎn)速以及調(diào)心性能要求。2．滾動軸承類型的基本選用原則四、滾動軸承的固定方式1．軸承內(nèi)圈的軸向固定（1）利用軸肩的單向固定2．利用軸肩和彈性擋圈的雙向固定（4）利用軸肩和圓螺母的雙向固定（3）利用軸肩和軸端擋圈的雙向固定2．軸承外圈的軸向固定3．利用彈性擋圈和座孔臺階的雙向固定（1）利用軸承蓋的單向固定2．利用軸承蓋和座孔臺階的雙向固定接觸應力導致表面出現(xiàn)微觀裂縫。微觀裂縫被滲入其中的潤滑油擠裂而引起疲勞點蝕。疲勞點蝕會使軸承運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生噪聲和振動，從而導致軸承實效。五、滾動軸承的失效、潤滑與密封1．滾動軸承的失效（1）疲勞點蝕（2）塑性變形在過大的靜載荷和沖擊載荷作用下，滾動體、保持架及內(nèi)、外圈套圈的滾道上會出現(xiàn)不均勻的發(fā)生塑性變形的凹坑。這時，軸承的摩擦力矩、振動、噪聲將增加，運轉(zhuǎn)精度降低。這種情況多發(fā)生在轉(zhuǎn)速極低或擺動的軸承上。滾動軸承在密封不可靠以及多塵的運轉(zhuǎn)條件下工作時，易發(fā)生磨粒磨損。滾動軸承在工作時，在滾動體與內(nèi)、外圈之間，特別是滾動體與保持架之間有滑動摩擦，如果潤滑不好，發(fā)熱嚴重，可使?jié)L動體回火，甚至產(chǎn)生膠合磨損。轉(zhuǎn)速越高、磨損越嚴重。（3）磨損2．滾動軸承的潤滑（1）潤滑脂潤滑潤滑脂是一種黏稠的凝膠狀材料，強度高，能承受較大的載荷，而且不易流失，便于密封和維護，一次充脂可以維持較長時間。潤滑脂不適宜在高速條件下工作，適用于軸頸圓周速度不大于5m/s的滾動軸承潤滑。潤滑脂的填充量一般為軸承空間的1/3～2/3，以防摩擦發(fā)熱過大，影響軸承正常工作。潤滑油潤滑適用于軸頸圓周速度和工作溫度較高的場合。溫度高、載荷大的場合，潤滑油的黏度應選大些；反之，潤滑油的黏度應選小些。用潤滑油進行潤滑的方式有浸油潤滑、滴油潤滑和噴霧潤滑等。（2）潤滑油潤滑固體潤滑劑有石墨、二硫化鉬（MoS2）等多個品種，一般在重載或高溫工作條件下使用。（3）固體潤滑3．滾動軸承的密封（1）毛氈圈密封矩形斷面的毛氈圈被安裝在梯形槽內(nèi)，它對軸產(chǎn)生一定的壓力而起到密封作用。用于潤滑脂潤滑。要求環(huán)境清潔，軸頸圓周速度不高于5m/s，工作溫度不高于90℃。（2）皮碗密封如果皮碗密封唇朝里，則主要防止?jié)櫥瑒┬孤蝗绻ね朊芊獯匠?，則主要防止灰塵、雜質(zhì)侵入。用于潤滑脂潤滑或潤滑油潤滑。要求軸頸圓周速度小于7m/s，工作溫度不高于100℃。靠軸與軸承蓋孔之間的細小間隙密封，間隙越小越長，效果越好，間隙一般取0.1～0.3mm，油溝能增強密封效果。用于潤滑脂潤滑。要求環(huán)境干燥、清潔。（3）間隙密封軸向曲路密封（4）曲路密封徑向曲路密封將旋轉(zhuǎn)件與靜止件之間的間隙做成曲路形式，在間隙中填充潤滑油或潤滑脂以增強密封效果。用于潤滑脂潤滑或潤滑油潤滑，密封效果可靠。§9-3滑動軸承滑動軸承是指僅發(fā)生滑動摩擦的軸承。（1）滑動軸承壽命長、適用于高速回轉(zhuǎn)運動。（2）能承受沖擊和振動載荷。（3）運轉(zhuǎn)精度高、工作平穩(wěn)、無噪聲。（4）結(jié)構(gòu)簡單、裝拆方便。（5）承載能力大，可用于重載場合。（6）可實現(xiàn)液體摩擦狀態(tài)。一、滑動軸承的特點、應用及分類1．滑動軸承的特點（1）工作轉(zhuǎn)速極高的軸承。（2）要求軸的支撐位置特別精確的軸承，以及回轉(zhuǎn)精度要求特別高的軸承。（3）特重型的軸承。（4）承受巨大的沖擊和振動載荷的軸承。（5）必須采用對開式結(jié)構(gòu)的軸承。（6）要求徑向尺寸特別小以及特殊工作條件下的軸承。2．滑動軸承的應用（1）根據(jù)所承受載荷的方向，滑動軸承可分為徑向滑動軸承（承受徑向載荷）、推力滑動軸承（承受軸向載荷）。（2）根據(jù)軸組件及軸承裝拆的需要，滑動軸承可分為整體式、對開式和調(diào)心式。3．滑動軸承分類二、滑動軸承的主要結(jié)構(gòu)形式徑向滑動軸承是指承受徑向載荷的滑動軸承，主要有整體式徑向滑動軸承、對開式徑向滑動軸承和調(diào)心式徑向滑動軸承等。1．徑向滑動軸承優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。缺點是軸瓦磨損后，軸承間隙過大時無法調(diào)整。多用于低速、輕載或間歇性工作的機器中。（1）整體式徑向滑動軸承軸承座上面設有安裝潤滑油杯的螺紋孔，在軸瓦上開有油孔，并在軸瓦的內(nèi)表面上開有油槽。1—油杯2—整體軸瓦3—緊定螺釘4—軸承座（2）對開式徑向滑動軸承軸承蓋和軸承座的剖分面做成階梯形，以便對中定位。軸承蓋上的螺孔安裝油杯或油管。上軸瓦上開油孔和油槽，潤滑油通過油孔和油槽流入軸承間隙。對開式徑向滑動軸承裝拆方便，磨損后軸承的徑向間隙可以通過減少結(jié)合面處的墊片厚度來調(diào)整，因此應用較廣。1—軸承蓋2—上軸瓦3—下軸瓦4—軸承座若軸承的寬度較大時，常把軸瓦的支撐面做成球面，與軸承蓋及軸承座的球形內(nèi)表面配合。軸瓦可自動調(diào)位，以適應軸受力彎曲時軸線產(chǎn)生的傾斜，避免軸與軸承兩端局部接觸而產(chǎn)生的磨損。但球面不易加工。（3）調(diào)心式徑向滑動軸承止推滑動軸承是指用來承受軸向載荷的滑動軸承，又稱推力滑動軸承。2．止推滑動軸承止推軸瓦2的底部為球面，以便對中和保證工作表面受力均勻；銷釘6用來防止止推軸瓦隨軸轉(zhuǎn)動。潤滑油由下部油管注入，從上部油管導出。1—軸承座2—止推軸瓦3—襯套4—軸5—徑向軸瓦6—銷釘徑向滑動軸承的軸瓦有整體式和對開式兩種。整體式軸瓦（又稱軸套）用于整體式滑動軸承，對開式軸瓦用于對開式滑動軸承。二、軸瓦的結(jié)構(gòu)及材料1．軸瓦的結(jié)構(gòu)卷制軸瓦整體式軸瓦

整體式軸瓦

（1）整體式軸瓦軸瓦上的油孔與油溝用于潤滑。（2）對開式軸瓦對開式軸瓦由上、下兩半軸瓦組成，結(jié)合面上開有軸向油槽。軸瓦可以采用單層軸瓦和多層軸瓦。常用的多層軸瓦一般為雙層軸瓦，由襯背和襯層組成。襯背是指雙層軸瓦上支持襯層而使軸承具有所需強度和（或）剛度的金屬支撐體，襯層是指雙層軸瓦中的軸承材料部分，其厚度通常大于0.2㎜。2．軸瓦的材料錫基軸承合金常用于高速、重載的軸承。但價格貴且機械強度較差，因此只能作為襯層材料而澆鑄在鋼、鑄鐵或青銅軸瓦上。這種軸承合金在110℃開始軟化，為了安全，一般控制其工作溫度低于70℃。鉛基軸承合金的各方面性能與錫基軸承合金相近，但這種材料較脆，不宜承受較大的沖擊載荷。一般用于中速、中載的軸承。（1）軸承合金青銅可以在較高的溫度下工作。但可塑性差，不易跑合，與之相配的軸頸必須淬硬