机械设计基础第14章

第十四章轴承第一节滑动轴承的类型及典型结构第二节轴瓦结构和轴承的材料第三节滑动轴承的磨擦状态及润滑第四节非液体磨擦滑动轴承的计算第五节液体磨擦滑动轴承简介第六节滚动轴承的类型、代号及选用第七节滚动轴承的失效形式和设计准则第八节滚动轴承的寿命计算第九节滚动轴承的静负荷计算第十节滚动轴承的极限转速第十一节滚动轴承的组合设计第十二节轴承的润滑及密封机械设计基础14轴承的作用是支承轴及轴上转动的零件，使其回转并保持一定的旋转精度。滑动轴承滚动轴承14第一节轴承轴承的作用是支承轴及轴上转动的零件，使其回转并保持一定的旋转精度。一、滑动轴承的类型按轴承所承受载荷的方向不同，可分为向心轴承和推力轴承。•向心轴承只能承受径向载荷，轴承上的反作用力与轴的中心线垂直；•推力滑动轴承只能承受轴各载荷，轴承上的反作用力与轴的中心线方向一致。14二、滑动轴承的典型结构㈠向心滑动轴承141414㈡推力滑动轴承14第二节轴瓦结构和轴承的材料一、轴瓦结构㈠轴瓦的整体结构14㈡轴承衬和瓦背的结合形式烧结、喷涂和轧制浇注刷镀14㈢油孔、油沟和油室141414二、滑动轴承的材料性能有以下要求：1)足够的冲击强度，抗压强度和疲劳强度；2)低的磨擦系数和高的耐磨性；3)良好的顺应性和嵌藏性；4)良好的磨合性；5)对润滑剂分子有较强的亲合能力；6)有良好的导热性能，有利于散热；7)有良好的抗胶合能力；8)良好的抗腐蚀性能和加工性能。主要失效形式是磨损和因材料强度不足而出现的疲劳破坏。14㈠金属材料主要有轴承合金（白合金或巴氏合金）、青铜、铸铁等。㈡粉末治金材料将不同金属的粉末加工石墨后经压制、烧结而成的轴承材料。㈢非金属材料主要有塑料、尼龙、硬木、石墨、橡胶等。优点在于磨擦系数小，有足够的抗压强度和疲劳强度，较好的耐磨性和磨合性，良好的塑性和嵌藏性，良好的抗胶合性能和耐腐蚀性能。14第三节滑动轴承的磨擦状态及润滑一、滑动轴承的磨擦状态14二、润滑剂及其性能指标㈠润滑剂的作用主要作用是减小磨擦和磨损，降低磨擦表面的温度。㈡润滑剂的种类分为所态、液态、半固体和固体润滑剂。⒈润滑油——有矿物油、动、植物油等。⒉润滑脂——在润滑油中加入增稠剂制成。14㈢润滑剂的性能指标⒈润滑油的性能指标⑴动力粘度ηyu14⑵运动粘度ν/⒉润滑脂的性能指标⑴锥入度——衡量润滑脂粘稠程度的指标。⑵滴点——在规定条件下，将润滑脂加热至从容器口中滴下第一滴时的温度，称为该润滑脂的滴点。14第四节非液体磨擦滑动轴承的计算非液体磨擦滑动轴承的磨擦表面是处于边界磨擦和混合磨擦状态。磨损达到一定程度，都会引起边界膜破裂。一、向心滑动轴承的计算㈠轴承的平均压强主要用于速度较低、载荷不大，工作要求不高，难于维护等条件下工件的轴承。pBdFp1414㈡相对滑动速度㈢轴承的pv值vdnv100060pvdnBdFpv10006014二、推力滑动轴承的计算平均速度为pZkddFpa)(4202pvZkddnFpvam)(3000001000602)(0nddvm14第五节液体磨擦滑动轴承简介液体磨擦滑动轴承按其承载油膜形成机理的不同分为：液体静压轴承依靠润滑系统泵入具有足够压力的粘性流体液体动压轴承由磨擦表面的相对运动将粘性流体带入楔形间隙14一、动压承载油膜形成条件14二、液体动压向心轴承最小油膜厚度)(21minZZRRSh14第六节滚动轴承的类型、代号及选用一、滚动轴承的构造14二、滚动轴承的类型和特点14三、滚动轴承的代号14四、滚动轴承类型选择㈠载荷条件⒈载荷的方向⒉载荷大小⒊载荷性质㈡转速条件㈢调心性能㈣安装、调整性能㈤经济性14第七节滚动轴承的失效形式和设计准则一、工作情况分析㈠运动分析滚动轴承内外圈间有相对运动，滚动体既有自转又围绕轴承中心公转。㈡受力分析⒈径向接触轴承中的作用力分布14⒉角接触轴承中的作用力分布作用于第i个滚动体上的法向反力Fi可分解：各轴向分力之和即是轴承的内部轴向力㈢应力分析滚动体与旋转套圈受变化的脉动接触应力，固定套圈上最下端一点受最大脉动接触应力。tanrisiFFtan25.1rsisFFF14二、滚动轴承的失效形式和计算准则㈠失效形式㈡设计准则⑴对回转的滚动轴承，最主要的失效形式是疲劳点蚀破坏；⑵对低速轴承或摆动轴承，要求控制其塑性变形，应进行静强度计算。⑶对高速轴承，主要是由于发热而引起的磨损，烧伤失效，除需要进行寿命计算外，还应验算极限转速。⒈点蚀⒉塑性变形⒊磨损14第八节滚动轴承的寿命计算一、基本额定寿命和基本额定动载荷㈠寿命——滚动轴承任一元件的材料首次出现疲劳点蚀前的总转速或在某一给定的恒定转速下的运转小时数。㈡基本额定寿命——一批相同型号的轴承，在同样的工作条件下，90%在疲劳点蚀前能运转的总转数或在给定转速下所能运转的总工作时数。㈢基本额定负荷——轴承的基本额定寿命为一百万转时所能承受的最大负荷为轴承的基本额定动负荷(Cr)14二、当量动负荷轴承的寿命与在实际负荷作用下的寿命相等。其计算公式为：对径向接触轴承对轴向接触轴承arYFXFParFPFP)90()0(14三、角接触轴承轴向力的计算141)如此轴有向右移趋势，根据力的平衡原理得：所以，作用于两轴承上的总轴向力分别为212221sAssssAsFFFFFFFF21sAsFFFAsssasaFFFFFFF122211142)如此轴有向左移趋势，根据力的平衡原理得：所以，作用于两轴承上的总轴向力分别为21sAsFFFAsssssAsFFFFFFFF121211222111saAsssaFFFFFFF14四、滚动轴承的寿命计算rCLP11014由此得寿命公式若以工作时数表示寿命，得轴承寿命计算后应满足整理后可得hhLL)10(6rPCfLrpPCfnnPCfLrprph1667060106116670hprLfnPC1414第九节滚动轴承的静负荷计算一、额定静负荷轴承受载后，在应力最大的滚动体与滚道接触产生的永久塑性变形量之和为滚动体直径的万分之一时，所承受的负荷称为滚动轴承的额定静负荷，以Cr0表示。二、当量静负荷为一假定的负荷，在此负荷下，滚动轴承和套圈接触处产生的塑性变形量和与实际的复合负荷作用下产生的塑性变形量相等，以P0表示，公式为arFYFXP0001414三、静负荷的计算静负荷的计算公式为000000SPCSCPrr或14第十节滚动轴承的极限转速极限转速是指滚动轴承在一定的负荷、润滑条件下所允许的最高转速，以nlim表示。验算公式为滚动轴承手册中所列的极限转速是在①负荷较小；②润滑与冷却条件正常；③向心轴承只受纯径向负荷，推力轴承只受纯轴向负荷；④轴承的精度为P0级的条件下给出的。不符合以上条件时，修正计算可将上式改写为limnnlim21nffn1414第十一节滚动轴承的组合设计一、轴承的配置正安装（又称面对面配置）两滚动轴承外圈窄端面相对。反安装（又称背对背配置）两滚动轴承外圈窄端面相背。14二、滚动轴承支承的轴系结构㈠双支点单向固定支承14㈡单支点双向固定支承14㈢双支点游动支承14三、滚动轴承的固定㈠周向固定周向固定的作用是保证轴承受力后，轴承的内圈与轴颈，外圈与座孔之间不致产生相对圆周运动。㈡轴向固定轴向固定的作用是保证轴上零件受到轴向力作用时，轴和轴承不致产生轴向相对位移。14四、滚动轴承支承的调整㈠轴向间隙的调整14㈡轴系位置的调整1414五、滚动轴承的游隙和预紧㈠轴承的游隙14㈡滚动轴承的预紧⒈定位预紧14⒉定压预紧14六、轴承的装拆14第十二节轴承的润滑及密封一、润滑方式及选择㈠滚动轴承的润滑常用的润滑方式有油润滑和脂润滑。油润滑中又有油浴（浸油）、滴油、喷油（循环油）和油雾润滑等。㈡滑动轴承的润滑液体磨擦轴承采用压力循环润滑。用循环供油系统供应充足的油量来润滑和冷却轴承。14二、润滑剂的选择㈠滚动轴承润滑剂的选择14㈡滑动轴承润滑剂的选择14a)压配式注油杯b)旋套式注油杯c)黄油杯d)油嘴14e)油心式注油杯f)针阀式注油杯14g)油环h)油浴润滑14三、轴承的密封㈠毡圈密封14㈡皮碗密封14㈢O型密封圈14㈣油沟密封14㈤挡圈密封14㈥甩油密封