《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 第4版》 教案 第13章 軸承

PAGEPAGE25第13章軸承基本要求：了解軸承的主要類(lèi)型、結(jié)構(gòu)和材料和潤(rùn)滑方式；掌握非液體摩擦滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)原理及設(shè)計(jì)方法；了解液體摩擦動(dòng)壓潤(rùn)滑形成的機(jī)理和條件。熟悉滾動(dòng)軸承的類(lèi)型和特點(diǎn)、軸承的代號(hào)；掌握滾動(dòng)軸承壽命計(jì)算方法；了解常用密封方式和使用條件；了解滾動(dòng)軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求。重點(diǎn)：非液體摩擦滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算，滾動(dòng)軸承的類(lèi)型、代號(hào)；滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算方法。難點(diǎn)：非液體摩擦滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算，向心球軸承的壽命和承載能力的計(jì)算；滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)。學(xué)時(shí)：課堂教學(xué)：8學(xué)時(shí)。13.1軸承的分類(lèi)軸承分為滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承兩大類(lèi)。13.2滑動(dòng)軸承的類(lèi)型、結(jié)構(gòu)和材料13.2.1滑動(dòng)軸承的特點(diǎn)與應(yīng)用滑動(dòng)軸承的特點(diǎn)：與滾動(dòng)軸承相比,滑動(dòng)軸承的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可制作成剖分式，裝拆方便如內(nèi)燃機(jī)曲柄上的滑動(dòng)軸承；工作平穩(wěn)、可靠，噪聲低；承載能力大，耐沖擊；支承旋轉(zhuǎn)精度高；使用壽命長(zhǎng)；起動(dòng)摩擦阻力較滾動(dòng)軸承大。適用場(chǎng)合：高轉(zhuǎn)速，如高速磨床；高速重載、低速重載、沖擊載荷，如軋鋼機(jī)、天文望遠(yuǎn)鏡、碼頭升船臺(tái)、水泥攪拌機(jī)、破碎機(jī)等；徑向尺寸較?。惶厥夤ぷ鳁l件。13.2.2摩擦狀態(tài)摩擦——是指在外力作用下，一物體相對(duì)另一物體運(yùn)動(dòng)或有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，在其接觸表面間所產(chǎn)生切向阻力（摩擦力）的現(xiàn)象。根據(jù)兩表面之間有油、無(wú)油，油多、油少的不同情況，可能產(chǎn)生以下幾種摩擦狀態(tài)(圖13-1所示)：圖13-1滑動(dòng)摩擦的幾種狀態(tài)1.干摩擦當(dāng)兩摩擦表面間無(wú)任何潤(rùn)滑劑時(shí)，其接觸表面直接接觸發(fā)生的摩擦，稱(chēng)為干摩擦。在此狀態(tài)下，不僅會(huì)造成嚴(yán)重的磨損，使得大量的摩擦功損耗，還會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的溫升。所以，對(duì)滑動(dòng)軸承是不允許出現(xiàn)干摩擦的。2.邊界摩擦兩摩擦表面間有潤(rùn)滑油存在，由于潤(rùn)滑油與金屬表面具有吸附作用（這是因?yàn)樵跐?rùn)滑油中，有一種稱(chēng)之為脂肪酸的元素，是一種極性化合物，它的極性分子的吸附能力很強(qiáng)，能夠牢固的吸附在金屬的表面上）使金屬表面上吸附有一層很薄的油膜——邊界油膜由于邊界油膜很薄，一般＜13.液體摩擦有充足的潤(rùn)滑油，摩擦表面被一層流體（液體）完全隔開(kāi)時(shí)的狀態(tài)。此時(shí)金屬表面不直接接觸，消除了磨損、減小了摩擦損耗，其摩擦性質(zhì)僅取決于流體內(nèi)分子的粘性阻力，是一種比較理想的工作狀態(tài)4.混合摩擦狀態(tài)在一般機(jī)器中，摩擦的表面多處于干摩擦、邊界摩擦和液體摩擦的混合狀態(tài)，稱(chēng)為混合摩擦狀態(tài)。又稱(chēng)非液體摩擦狀態(tài)13.2.3滑動(dòng)軸承的類(lèi)型1.按照承受載荷的方向分：徑向軸承，又稱(chēng)向心滑動(dòng)軸承，主要承受徑向載荷；推力軸承，承受軸向載荷。2.按摩擦狀態(tài)分：液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承：液體動(dòng)壓潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承液體靜壓潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承非液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承3.常用的向心滑動(dòng)軸承有整體式和剖分式兩大類(lèi)。A、整體式軸承如圖13-2所示是一種常見(jiàn)的整體式徑向滑動(dòng)軸承。軸承座用螺栓與機(jī)座聯(lián)接，頂部設(shè)有裝油杯的螺紋孔。軸承孔內(nèi)壓入用減摩材料制成的軸套，軸套上開(kāi)有油孔，在內(nèi)表面上開(kāi)油溝以輸送潤(rùn)滑油。圖13-2整體式徑向滑動(dòng)軸承整體式軸承構(gòu)造簡(jiǎn)單，常用于低速、載荷不大的間歇工作的機(jī)器上。缺點(diǎn)：l）當(dāng)滑動(dòng)表面磨損而間隙過(guò)大時(shí)，無(wú)法調(diào)整軸承間隙；2）軸頸只能從端部裝入，對(duì)于粗重的軸或具有中軸頸的軸安裝不便。B、剖分式如圖13-3所示的剖分式軸承，其結(jié)構(gòu)組成為軸承座；軸承蓋，頂部有油孔；剖分軸瓦瓦上有油孔、油溝；軸承蓋與軸承座用螺柱聯(lián)接。圖13-3剖分式軸承軸瓦寬度與軸頸直徑之比B/d稱(chēng)為寬徑比，它是向心滑動(dòng)軸承的重要參數(shù)之一。對(duì)于液體摩擦滑動(dòng)軸承，常取B/d=0.5～1。對(duì)于非液體摩擦滑動(dòng)軸承，常取B/d=0.8～1.5。4.推力軸承常見(jiàn)的推力軸承止推面的形狀如圖13-4所示。圖13-4推力軸承13.2.4軸瓦及軸承襯材料軸瓦是滑動(dòng)軸承中的重要零件。軸瓦和軸承襯的材料統(tǒng)稱(chēng)為軸承材料。1．對(duì)軸承材料的要求根據(jù)滑動(dòng)軸承的工作情況，其主要失效形式為：1)磨損；2)疲勞損壞；3)軸承襯脫落；4)高溫時(shí)，發(fā)生膠合或“抱軸”。鑒于以上原因，軸瓦材料應(yīng)考慮具有以下幾方面性能：摩擦系數(shù)小導(dǎo)熱性好，熱膨脹性系數(shù)小耐磨性、耐腐蝕性、抗膠合能力強(qiáng)具有良好的塑性、嵌藏性具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度等由于一種材料很難同時(shí)滿(mǎn)足上述各項(xiàng)要求，因此為了滿(mǎn)足軸承的工作要求，改善軸瓦表面的摩擦性質(zhì)，在結(jié)構(gòu)上，常在軸瓦內(nèi)表面上澆鑄或壓合一層或兩層減摩材料——通常稱(chēng)為軸承襯。如圖13-5所示。圖13-5軸承襯2．常用軸承材料A、軸承合金又稱(chēng)白合金、巴氏合金錫銻軸承合金特點(diǎn)：摩擦系數(shù)小，抗膠合性能好，對(duì)油的吸附性強(qiáng)，耐腐蝕性好，易跑合。價(jià)格較貴，機(jī)械強(qiáng)度較差。只能做軸承襯。常用于高速、重載的軸承。鉛銻軸承合金特點(diǎn)：各方面性能與錫銻軸承合金相同，但材料較脆，不宜承受較大的沖擊載荷。一般用于的中速、中載的軸承。B、青銅錫青銅無(wú)錫青銅：鋁青銅鉛青銅特點(diǎn)：強(qiáng)度高，承載能力大，耐磨性、導(dǎo)熱性?xún)?yōu)于軸承合金，可在較高的溫度（250°在一般情況下可分別用于中速重載、中速中載和低速重載的軸承。C、粉末冶金材料特點(diǎn)：用粉末冶金材料（經(jīng)制粉、成型、燒結(jié)等工藝）制成的軸承，具有多孔性組織，孔隙內(nèi)可以貯存潤(rùn)滑油，常稱(chēng)含油軸承。常用于加油不方便的場(chǎng)合。D、鑄鐵主要用于不重要的或低速輕載的軸承E、非金屬材料橡膠軸承——具有較大的彈性，能減輕振動(dòng)使運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。常用于如潛水泵、沙石清洗機(jī)、鉆機(jī)等有泥沙的場(chǎng)合。塑料軸承——具有摩擦系數(shù)低，可塑性、跑合性良好，耐磨、耐蝕。有自潤(rùn)滑性能，可用水、油及化學(xué)溶液潤(rùn)滑。但導(dǎo)熱性較差，膨脹系數(shù)較大，容易變形。13.3非液體摩擦滑動(dòng)軸承的計(jì)算13.3.1設(shè)計(jì)依據(jù)維持邊界油膜不發(fā)生破裂為基本要求。由于邊界油膜的強(qiáng)度和導(dǎo)致油膜破裂的因素很復(fù)雜，所以，目前在工程上，常用簡(jiǎn)單的條件性計(jì)算來(lái)確定非液體摩擦滑動(dòng)軸承的尺寸。13.3.2向心軸承：1、軸承的平均壓強(qiáng)（單位面積上的壓力）p≤[p]目的：為了使軸承不產(chǎn)生過(guò)度磨損。2、軸承的pv值pv≤[pv]目的：為了限制軸承的溫升。13.3.3推力軸承式中F—一軸向載荷，N；v——推力軸頸平均直徑處的圓周速度，m／s；n——軸轉(zhuǎn)速，r／min；d一軸頸內(nèi)徑，mm；z一軸環(huán)數(shù)。13.4滑動(dòng)軸承的潤(rùn)滑13.4.1潤(rùn)滑劑1、滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑的目的主要是減小摩擦功耗，降低磨損率，同時(shí)還可起冷卻、防塵、防銹以及吸振等作用。滑動(dòng)軸承能否正常工作，和選擇潤(rùn)滑劑正確與否有很大關(guān)系。2、潤(rùn)滑劑的種類(lèi)：液體潤(rùn)滑劑——潤(rùn)滑油半固體潤(rùn)滑劑——潤(rùn)滑脂固體潤(rùn)滑劑——如石墨、二硫化鉬等3.、潤(rùn)滑油目前使用的潤(rùn)滑油主要是礦物油。潤(rùn)滑油最重要的物理性能是粘度，也是選擇潤(rùn)滑油的主要依據(jù)。潤(rùn)滑油的選擇：在選用潤(rùn)滑油時(shí)，要考慮速度、載荷和工作情況。載荷大、溫度高的軸承，宜選用粘度大的潤(rùn)滑油。載荷小、速度高的軸承，宜選用粘度小的潤(rùn)滑油。2、潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑脂是用礦物油與各種稠化劑（鈣、鈉、鋁等金屬皂）混合稠化制成。脂的稠度大，不易流失；對(duì)載荷和速度的變化有較大的適應(yīng)范圍；摩擦功耗大，機(jī)械效率低，不宜在高速下使用；物理和化學(xué)性質(zhì)不如潤(rùn)滑油穩(wěn)定，容易變質(zhì)。對(duì)一般參數(shù)的機(jī)器，特別是低速或帶有沖擊的機(jī)器，都可以使用潤(rùn)滑脂。潤(rùn)滑脂的種類(lèi)：鈣基潤(rùn)滑脂：有耐水性，在100℃附近開(kāi)始稠度急劇降低，因此只能在60℃以下使用。是工業(yè)上應(yīng)用最廣的潤(rùn)滑脂；鈉基潤(rùn)滑脂：不耐水，一般用在110～145℃以下范圍；鋰基潤(rùn)滑脂：有一定的耐水性和較好的穩(wěn)定性，適用于－20℃～150℃的范圍。3、固體潤(rùn)滑劑固體潤(rùn)滑劑有：石墨——性能穩(wěn)定，在350℃以上才開(kāi)始氧化，可在水中工作；二硫化鉬（MoS2）——與金屬表面的吸附性強(qiáng)，摩擦系數(shù)低，使用溫度在－60～300℃，遇水則性能下降；聚氟乙烯樹(shù)脂——摩擦系數(shù)低。固體潤(rùn)滑劑一般在超出潤(rùn)滑油使用范圍才考慮使用，如在高溫介質(zhì)中，在低速重載下。13.4.2潤(rùn)滑裝置向軸承供給潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑脂的方法很重要，尤其是油潤(rùn)滑，軸承的潤(rùn)滑狀態(tài)與潤(rùn)滑油的供給方法(圖13-7所示)有關(guān)。潤(rùn)滑油的供給方法：間歇供油、連續(xù)供油。圖13-7潤(rùn)滑油的供給方法潤(rùn)滑脂的供給方法：潤(rùn)滑杯（黃油杯），應(yīng)用最廣的脂潤(rùn)滑裝置；黃油槍。13.5滾動(dòng)軸承的構(gòu)造、類(lèi)型及代號(hào)13.5.1滾動(dòng)軸承的構(gòu)造典型的滾動(dòng)軸承構(gòu)造如圖13-8所示，由四部分組成1.內(nèi)圈；2.外圈；3.滾動(dòng)體（與滑動(dòng)軸承的根本區(qū)別）；4.保持架（防止?jié)L動(dòng)體之間碰撞、摩擦和磨損）；圖12-1滾動(dòng)軸承的構(gòu)造13.5.2滾動(dòng)軸承的材料圖13-8滾動(dòng)軸承構(gòu)造考慮到滾動(dòng)軸承工作時(shí)，內(nèi)、外圈和滾動(dòng)體之間具有較大的接觸應(yīng)力，因而用強(qiáng)度高、耐磨性好的鉻錳高碳鋼制造。如：GCr9、GCr15、GCrl5SiMn等G——表示滾動(dòng)軸承鋼淬火后硬度應(yīng)不低于61～65HRC，工作表面要求磨削拋光。保持架不承受載荷，要求匹配的材料具有減磨性。常用的材料有：低碳鋼板——沖壓后鉚接或焊接而成；鋁合金；酚醛層壓布板；工程塑料等。13.5.3滾動(dòng)軸承的優(yōu)缺點(diǎn)與滑動(dòng)軸承比較,滾動(dòng)軸承的優(yōu)點(diǎn)是：?jiǎn)?dòng)靈敏：滾動(dòng)摩擦阻力矩?。粷L動(dòng)體與內(nèi)、外圈滾道之間的間隙比較小，而且有些軸承可通過(guò)預(yù)緊方法消除，運(yùn)轉(zhuǎn)精度高：軸承的寬度比滑動(dòng)軸承小，可使機(jī)器的軸向結(jié)構(gòu)緊湊；軸承組合結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單；消耗潤(rùn)滑劑少，便于密封，易于維護(hù)；不需要用貴重的有色金屬；滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，由專(zhuān)門(mén)的軸承工廠成批生產(chǎn)，能保證質(zhì)量，成本較低，在使用、安裝、更換等方面又很方便。廣泛的應(yīng)用在中速、中載和一般工作條件下運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器中。與滑動(dòng)軸承比較,滾動(dòng)軸承的缺點(diǎn)：承受沖擊載荷能力較差；高速重載荷下軸承壽命較低；振動(dòng)及噪聲較大；徑向尺寸比滑動(dòng)軸承大。13.5.4滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)內(nèi)容由于滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，其材料、尺寸、型號(hào)等都已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，并且由專(zhuān)門(mén)的、生產(chǎn)工藝自動(dòng)化程度較高的軸承工廠大批的生產(chǎn)著各種類(lèi)型、不同規(guī)格和尺寸的軸承，其設(shè)計(jì)者主要任務(wù)是要熟悉國(guó)家關(guān)于軸承的標(biāo)準(zhǔn)、了解各種軸承的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，并根據(jù)機(jī)器的工作條件等方面的要求，進(jìn)行合理的選用。同時(shí)需要考慮軸承的安裝、布置、調(diào)整、預(yù)緊、固定、配合、潤(rùn)滑、密封、軸的支承剛度等因素。因此滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)包括兩個(gè)方面的內(nèi)容：滾動(dòng)軸承的選擇設(shè)計(jì)——類(lèi)型的選擇、尺寸的選擇與工作能力的計(jì)算；滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)——解決軸承的安裝、布置、預(yù)緊、固定、配合、潤(rùn)滑、密封等問(wèn)題。13.5.5滾動(dòng)軸承的分類(lèi)1.按軸承承受載荷的方向分：1)向心軸承：Fr或Fr+Fa——徑向接觸軸承；2)推力軸承：Fa或Fa+Fr——軸向接觸軸承。2.按滾動(dòng)體形狀分：1)球軸承、2)滾子軸承。圖13-9滾子的類(lèi)型3.按滾動(dòng)體列數(shù)分：?jiǎn)瘟小㈦p列。4.按國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)將軸承分為14類(lèi)，并且用規(guī)定的代號(hào)來(lái)表示。13.5.6滾動(dòng)軸承的基本類(lèi)型、性能和特點(diǎn)1）游隙：滾動(dòng)體與內(nèi)、外圈滾道之間的間隙游隙是軸承的重要性能指標(biāo)，其大小對(duì)軸承的工作壽命、旋轉(zhuǎn)精度、溫升、噪音等性能影響很大。一般需根據(jù)軸承的配合精度、旋轉(zhuǎn)精度、潤(rùn)滑條件、工作溫度等要求來(lái)確定。2）接觸角α：滾動(dòng)體與外拳滾道接觸點(diǎn)的法線與徑向平面間的夾角(圖13-10所示)接觸角是表征軸承結(jié)構(gòu)的參數(shù)，也是反映軸承能否承受軸向載荷能力的重要參數(shù)。向心球軸承角接觸球軸承角接觸滾子軸承推力球軸承圖13-10各類(lèi)軸承的公稱(chēng)接觸角3）角偏差θ在理想的情況下，軸承內(nèi)圈軸線與外圈軸線是重合的，但實(shí)際上，由于各種原因使軸承內(nèi)圈軸線與外圈軸線不重合，發(fā)生相對(duì)傾斜的現(xiàn)象稱(chēng)為角偏差，其夾角稱(chēng)為角偏差。造成傾斜的原因(圖13-11所示)：（1）軸承座孔不平行；（2）軸承座孔不同軸；（3）軸的彎曲變形。圖13-11角偏差4）、極限轉(zhuǎn)速nlim指軸承在一定的載荷及潤(rùn)滑條件下，軸承所允許的最大工作轉(zhuǎn)速。各種軸承的極限轉(zhuǎn)速，可以從手冊(cè)中查取。常用滾動(dòng)軸承的類(lèi)型名稱(chēng)、性能和特點(diǎn)(表13-1所示)表13-1滾動(dòng)軸承的主要類(lèi)型和特性類(lèi)型代號(hào)軸承名稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)性能特點(diǎn)極限轉(zhuǎn)速比允許角偏差10000GB281雙排鋼球，外圈滾道為內(nèi)球面形，具有自動(dòng)調(diào)心性能。主要承受徑向載荷，也能承受不大的雙向軸向載荷中3°類(lèi)型代號(hào)軸承名稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)性能特點(diǎn)極限轉(zhuǎn)速比允許角偏斜20000與調(diào)心球軸承相似。雙排滾子，有較高承載能力。允許角偏斜小于調(diào)心球軸承低1°～2．5°30000能同時(shí)受徑向和單向軸向載荷，承載能力大。內(nèi)、外圈可分離，安裝時(shí)可調(diào)整游隙。成對(duì)使用。允許角偏斜較小中250000只能受單向軸向載荷回轉(zhuǎn)時(shí)，因鋼球離心力與保持架摩擦發(fā)熱，故極限轉(zhuǎn)速較低。套圖可分離低≈0°50000能受雙向的軸向載荷。其他同推力球軸承低≈0°6（0）GB276GB4221結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。主要受徑向載荷，也可承受一定的雙向軸向載荷。高速裝置中可代替推力軸承。摩擦系數(shù)小，極限轉(zhuǎn)速高，價(jià)廉。應(yīng)用范圍最廣高8’～7(6)能同時(shí)受徑向載荷和單向軸向載荷。接觸角α有15°、25°和40°三種，軸向承載能力隨接觸角增大而提高。需成對(duì)使用.高2’～8（9）能承受較大單向軸向載荷，軸向剛度高。極限轉(zhuǎn)速低，不允許軸與外圈軸線有傾斜低≈0°N（2）用以受較大的徑向載荷。內(nèi)、外圈間可作自由軸向移動(dòng)，不能受軸向載荷。滾子與套圈間是線接觸，只允許有很小角位移高2’～NA0000滾針軸承只能承受徑向載荷，承載能力大，徑向尺寸特小低不允許13.5.7滾動(dòng)軸承類(lèi)型的選擇選擇滾動(dòng)軸承類(lèi)型時(shí)，可根據(jù)軸承的工作載荷（大小、性質(zhì)、方向）、轉(zhuǎn)速的高低、軸的剛度及其他使用要求進(jìn)行選擇：根據(jù)上述類(lèi)型的性能特點(diǎn)介紹可歸納如下：球軸承極限轉(zhuǎn)速高于滾子軸承；向心軸承的極限轉(zhuǎn)速高于推力軸承；單列的高于雙列的極限轉(zhuǎn)速；滾子軸承的承載能力高于球軸承；雙列軸承的承載能力高于單列軸承；調(diào)心軸承具有調(diào)心作用，適合于同軸度不高、軸的剛度較小的場(chǎng)合；角接觸軸承能夠承受徑向和軸向雙向載荷；其次，球軸承的價(jià)格低于滾子軸承的價(jià)格。因此，在選擇軸承時(shí)：轉(zhuǎn)速較高、載荷較小時(shí)宜選用球軸承；轉(zhuǎn)速較低、載荷較大或有沖擊載荷時(shí)則選用滾子軸承。同時(shí)受徑向和軸向聯(lián)合載荷，一般選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承；若徑向載荷較大、軸向載荷小時(shí)，可選用深溝球軸承；當(dāng)軸向載荷較大、徑向載荷小時(shí)，可采用推力角接觸球軸承或選用推力球軸承和深溝球軸承的組合結(jié)構(gòu)。當(dāng)兩軸承座孔軸線不對(duì)中或由于加工、安裝誤差和軸撓曲變形大等原因使軸承內(nèi)外圈傾斜角較大時(shí)選用調(diào)心軸承。為便于安裝拆卸和調(diào)整間隙常選用內(nèi)外圈可分離的分離型軸承，如圓錐滾子軸承等。選軸承時(shí)，精度等級(jí)的選擇要注意經(jīng)濟(jì)性球軸承比滾子軸承便宜。13.5.8滾動(dòng)軸承的代號(hào)由于滾動(dòng)軸承有多種類(lèi)型，每一種類(lèi)型的軸承又有不同結(jié)構(gòu)尺寸、不同的制造精度、不同的使用技術(shù)要求。為了便于組織生產(chǎn)和選擇使用，國(guó)家對(duì)滾動(dòng)軸承編制了代號(hào)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBT272—93規(guī)定的軸承代號(hào)由三部分組成：基本代號(hào)是軸承代號(hào)的核心；前置代號(hào)和后置代號(hào)都是軸承代號(hào)的補(bǔ)充，只有在遇到對(duì)軸承結(jié)構(gòu)、形狀、材料、公差等級(jí)、技術(shù)要求等有特殊要求時(shí)才使用，一般情況的可部分或全部省略。一、基本代號(hào)表示軸承的基本類(lèi)型、結(jié)構(gòu)和尺寸，包括三項(xiàng)內(nèi)容：XXXXX↓↓↓類(lèi)型代號(hào)尺寸系列代號(hào)內(nèi)徑代號(hào)1.類(lèi)型代號(hào)：用數(shù)字或字母表示不同類(lèi)型的軸承，如上表所示；2.尺寸系列代號(hào)：由兩位數(shù)字組成。前一位數(shù)字代表寬度系列（向心軸承）或高度系列（推力軸承）；后一位數(shù)字代表直徑系列。（表示外徑大?。?.內(nèi)徑代號(hào)：表示軸承公稱(chēng)內(nèi)徑的大小，用數(shù)字表示。如果內(nèi)徑代號(hào)為00——d=10mm01——12mm02——15mm03——17mm04～96——=（04～99）×5mm二、前置代號(hào)：用字母表示，其代號(hào)及其含義可查手冊(cè)。三、后置代號(hào)：用字母（或加數(shù)字）表示(表12-2所示)后置代號(hào)共有8組，表示時(shí)，分別用“/”分開(kāi)，其順序及含義分別為：表13-2軸承后置代號(hào)排列順序12345678內(nèi)部結(jié)構(gòu)密封、防塵與外部形狀保持架及其材料軸承材料公差等級(jí)游隙配置其他13.6滾動(dòng)軸承的失效形式及選擇計(jì)算13.6.1失效形式滾動(dòng)軸承在中心軸向載荷的作用下，可認(rèn)為載荷由各滾動(dòng)體平均分擔(dān)；滾動(dòng)軸承在純徑向載荷作用下(圖13-12所示)，如果內(nèi)外圈不變形，則只有半圈滾動(dòng)體受載，且各滾動(dòng)體的受載大小也不同。在載荷作用方向上的滾動(dòng)體受力最大。受載最大的滾動(dòng)體的載荷為：式中Fr——軸承所受的徑向力Z——滾動(dòng)體個(gè)數(shù)。圖13-12徑向載荷分布滾動(dòng)軸承的失效形式：1）疲勞破壞2）永久變形3）磨損等。13.6.2滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則對(duì)于一般工作條件下轉(zhuǎn)動(dòng)軸承：壽命計(jì)算、靜強(qiáng)度計(jì)算。對(duì)于轉(zhuǎn)速較低的或作擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)軸承：靜強(qiáng)度計(jì)算；對(duì)于轉(zhuǎn)速較高的軸承：除要作上述計(jì)算外，還應(yīng)作極限轉(zhuǎn)速的計(jì)算。13.6.3滾動(dòng)軸承壽命1、基本概念滾動(dòng)軸承的壽命：指滾動(dòng)軸承工作時(shí)，任一元件發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕前，軸承轉(zhuǎn)過(guò)的總轉(zhuǎn)數(shù)或一定轉(zhuǎn)數(shù)下的工作小時(shí)數(shù)。滾動(dòng)軸承的基本額定壽命：指一批相同的軸承，在同樣的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)有10％的軸承發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕前，軸承轉(zhuǎn)過(guò)的總轉(zhuǎn)數(shù)或一定轉(zhuǎn)數(shù)下的工作小時(shí)數(shù)。用L10表示。滾動(dòng)軸承基本額定動(dòng)載荷：基本額定壽命為一百萬(wàn)轉(zhuǎn)時(shí)軸承所能承受的恒定載荷取為基本額定動(dòng)載荷，用Cr、Ca表示2、滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算公式：大量的試驗(yàn)表明，滾動(dòng)軸承的基本額定壽命L與基本額定動(dòng)載荷C、當(dāng)量動(dòng)載荷P之間的關(guān)系為或h式中ε-壽命指數(shù)，對(duì)于球軸承ε=3；對(duì)于滾子軸承ε=10/3。n- 軸承的轉(zhuǎn)數(shù)，r／min，考慮到軸承在溫度高于100°C下工作，基本額定動(dòng)載荷C有所降低，故引進(jìn)溫度修正系數(shù)fT，考慮到工作中的沖擊和振動(dòng)會(huì)使軸承壽命降低，為此引進(jìn)載荷修正系數(shù)fP。這樣，經(jīng)過(guò)修正后滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算公式為式中fT——溫度系數(shù)fP——載荷系數(shù)13.6.4滾動(dòng)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷將實(shí)際工作載荷轉(zhuǎn)化為與基本額定動(dòng)載荷的載荷形式相同、作用效果相當(dāng)?shù)妮d荷：當(dāng)量動(dòng)載荷。當(dāng)量動(dòng)載荷是一個(gè)假想的載荷，在當(dāng)量動(dòng)載荷作用下，軸承壽命與實(shí)際載荷作用下軸承的壽命相同。當(dāng)量動(dòng)載荷P的計(jì)算式是：對(duì)于向心軸承只承受徑向載荷時(shí)P＝Fr對(duì)于推力軸承（α＝90°）只承受軸向載荷時(shí)P＝Fr對(duì)于能夠承受徑向和軸向載荷的向心軸承、角接觸軸承為式中Fr-徑向載荷，N；Fa-軸向載荷，N；X、Y-徑向動(dòng)載荷系數(shù)和軸向動(dòng)載荷系數(shù)，可由表13—12查取。13.6.5角接觸軸承軸向載荷的計(jì)算1．載荷作用中心角接觸軸承在計(jì)算支反力時(shí)，首先要確定載荷作用中心O，它的位置應(yīng)為各滾動(dòng)體的載荷矢量與軸中心線的交點(diǎn)，如圖13-13所示。角接觸球軸承的載荷作用中心圖13-13載荷作用中心2、角接觸軸承的內(nèi)部軸向力由于角接觸軸承在結(jié)構(gòu)上存在著接觸角α，當(dāng)它承受徑向載荷Fr時(shí)，承載區(qū)內(nèi)各滾動(dòng)體上法向力在軸向方向分力的合力稱(chēng)為內(nèi)部軸向力，用FS表示，各種角接觸軸承的內(nèi)部軸向力FS見(jiàn)表13—13。為了使內(nèi)部軸向力得到平衡，通常角接觸軸承都要成對(duì)使用，對(duì)稱(chēng)安裝。安裝方式有正裝和反裝兩種，如下圖13-14所示。圖13-14角接觸軸承軸向載荷分析3、軸向載荷的計(jì)算軸向載荷的計(jì)算需根據(jù)具體情況由力的平衡關(guān)系進(jìn)行計(jì)算。如圖13-15所示，一對(duì)角接觸軸承采用正裝支承，F(xiàn)r-為作用于軸上的徑向載荷；Fa-為作用于軸上的和軸向載荷；Fr1、Fr2-為兩軸承的徑向支反力；Fs1、Fs2-為兩軸承的徑向支反力作用下，圖13-15一對(duì)角接觸軸承的載荷計(jì)算相應(yīng)產(chǎn)生的內(nèi)部軸向力。各力方向如圖所示。對(duì)1軸承：Fa和Fs2是外力對(duì)2軸承；Fa和Fs1是外力因Fa和Fs1的方向相同,所以：1)如果Fs1＋Fa＞Fs2軸有向右移動(dòng)的趨勢(shì)，使軸承Ⅰ“放松”，軸承Ⅱ“壓緊”Fal＝Fs1Fa2＝Fs1＋Fa2)如果Fs1十Fa＜Fs2軸有向左移動(dòng)的趨勢(shì)，使軸承I“壓緊”，軸承Ⅱ“放松”Fal＝Fs2－FaFa2=Fs213.7滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)13.7.1滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑1)潤(rùn)滑的目的：降低摩擦阻力和減輕磨損；吸振、冷卻；防銹等。2)潤(rùn)滑劑：（1）潤(rùn)滑油（2）潤(rùn)滑脂（3）固體潤(rùn)滑劑3)潤(rùn)滑方式一般根據(jù)速度因數(shù)dn值確定：d——軸頸直徑mm；n——軸的的轉(zhuǎn)速r/min:當(dāng)dn＜（1.5～2）×105用脂潤(rùn)滑，潤(rùn)滑脂的裝填量一般不超過(guò)軸承空間的1/3～l/2當(dāng)dn＞（1.5～2）×105用油潤(rùn)滑：浸油潤(rùn)滑，油面高度不超過(guò)最低滾動(dòng)體中心飛濺潤(rùn)滑；噴油或噴霧潤(rùn)滑，適合于高速軸承13.7.2滾動(dòng)軸承的密封1.密封目的：阻止?jié)櫥瑒┑牧魇?；防止外界灰塵、水分等侵入軸承。2.密封方式：按照其原理不同可分為：1)接觸式密封：氈圈或橡膠圈，適用在線速度較低的場(chǎng)合；2)非接觸式密封：不受速度的限制；3)組合式密封。3.密封裝置的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)見(jiàn)下表13-3表13-3滾動(dòng)軸承的密封13.7.3滾動(dòng)軸承的固定1、兩端單向固定圖13-16兩端單向固定適用條件：普通工作溫度下的較短軸。為允許軸工作時(shí)有少量熱膨脹，軸承安裝時(shí)，端蓋與軸承端面間應(yīng)留有0．2～0．3mm的軸向間隙，間隙量常用墊片或調(diào)整螺釘調(diào)節(jié)。2、一端固定、一端游動(dòng)如圖13-17所示。圖13-17一端固定一端游動(dòng)適用條件：軸較長(zhǎng)、工作溫度較高的場(chǎng)合。13.7.4軸承組合的調(diào)整1、軸承間隙的調(diào)整方法：調(diào)整軸承端蓋與機(jī)座間墊片的厚度；通過(guò)螺釘調(diào)整軸承外圈壓蓋的位置。見(jiàn)下圖圖13-18軸承間隙的調(diào)整2、軸承的預(yù)緊對(duì)于某些可調(diào)游隙式軸承，在安裝時(shí)給予一定的軸向壓緊力（預(yù)緊力），使軸承內(nèi)外圈產(chǎn)生相對(duì)位移，由此消除游隙，并使內(nèi)外圈和滾動(dòng)體接觸處產(chǎn)生彈性預(yù)變形，從而提高軸的旋轉(zhuǎn)精度和支承剛度，這種方法稱(chēng)為預(yù)緊。方法：（1）零用金屬墊片；（2）將軸承套圈磨窄。圖13-19軸承的預(yù)緊3、軸承組合位置（軸系）的調(diào)整(圖13-20所示)目的：使軸上的零件（如齒輪、帶論等）具有準(zhǔn)確的工作位置。方法：調(diào)整端蓋與機(jī)座間的墊片；調(diào)整套杯與機(jī)座間的墊片等。圖13-20軸承組合位置（軸系）的調(diào)整13.7.5滾動(dòng)軸承的配合滾動(dòng)軸承的周向固定和徑向游隙的大小是通過(guò)軸承與軸及軸承座的配合達(dá)到的。與軸頸的配合——基孔制配合與軸承座孔的配合——基軸制配合配合的選擇：應(yīng)考慮載荷的大小、方向和性質(zhì)，以及軸的類(lèi)型、轉(zhuǎn)速和使用條件等因素。一般來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)動(dòng)圈應(yīng)比固定圈的配合要緊一些當(dāng)內(nèi)圈轉(zhuǎn)動(dòng)外圈固定時(shí)——內(nèi)圈與軸的配合常取過(guò)盈配合或過(guò)渡配合，如k6、m6；