第12章支承零件.

第十六章支承零件第六节滚动轴承的工作情况分析、主要失效形式及设计准则本章主要内容第一节概述第二节滑动轴承的类型、结构及材料第三节非液体摩擦滑动轴承的设计第四节液体摩擦动压径向滑动轴承计算简介第五节滚动轴承的类型、结构及代号第七节滚动轴承的类型选择和尺寸选择第八节导轨本章基本要求1、了解轴承结构及滑动轴承的材料2、掌握非液体润滑滑动轴承的设计计算3、掌握液体动力润滑的基本理论4、掌握并能正确选择轴承的类型、代号。5、掌握滚动轴承基本额定寿命、基本额定动负荷的概念6、掌握滚动轴承的当量动负荷、滚动轴承寿命的计算7、掌握角接触球轴承和圆锥滚子轴承的轴向载荷计算8、了解导轨的功用、类型及应满足的要求本章重点难点非液体润滑滑动轴承的设计计算。轴承主要类型、滚动轴承代号的选择。滚动轴承的额定寿命、当量动负荷及其寿命计算。液体动力润滑的理论角接触球轴承和圆锥滚子轴承的轴向载荷计算。本章重点本章难点第一节概述轴承：支承旋转轴和轴上零件的标准部件按承载方向不同分径向轴承推力轴承按摩擦性质不同分：滑动轴承滚动轴承（标准化）导轨：支承和引导移动部件旋转导轨按运动方向不同分直线导轨滚动导轨按摩擦性质不同分滑动导轨第二节滑动轴承的类型、结构及材料一、滑动轴承的结构型式（一）径向滑动轴承1、整体式径向滑动轴承由轴承座、轴套组成图16－1整体式径向滑动轴承1－轴承座；2－轴套；3－螺纹孔；4－油孔；5－油槽第二节滑动轴承的类型、结构及材料一、滑动轴承的结构型式（一）径向滑动轴承2、剖分式径向滑动轴承由轴承座、轴承盖、剖分式轴瓦、双头螺柱组成图16－2剖分式径向滑动轴承1－轴承座2－轴承盖3－剖分式轴瓦4－双头螺栓5－螺纹孔6－油孔7－油槽第二节滑动轴承的类型、结构及材料一、滑动轴承的结构型式（一）径向滑动轴承2、剖分式径向滑动轴承图16－4调心轴承图16－3倾斜式剖分径向滑动轴承第二节滑动轴承的类型、结构及材料一、滑动轴承的结构型式（二）推力滑动轴承推力滑动轴承只能承受轴向载荷。与径向轴承联合使用，可用于同时承受径向和轴向载荷的工作场合。推力滑动轴承由轴承座、止推轴颈组成。常见推力滑动轴承结构形式及尺寸，见表16－1。第二节滑动轴承的类型、结构及材料二、轴瓦的结构轴瓦的两种结构：整体式和剖分式图16－5整体式轴瓦图16－6剖分式轴瓦紧定螺钉固定销钉固定1－轴瓦2－轴承座3－紧定螺钉4－圆柱销图16－7轴瓦的固定第二节滑动轴承的类型、结构及材料二、轴瓦的结构（续）图16－8几种常见的油槽轴向油槽的影响周向油槽的影响图16－9油孔和油槽对轴承承载能力的影响三、轴承的材料（二）轴瓦和轴承衬的材料对轴瓦和轴承衬材料性能的要求：良好的减摩性，耐磨性和抗胶合性；良好的摩擦顺应性、嵌入性、磨合性；足够的强度和抗腐蚀能力；良好的导热性、工艺性、经济性等。（一）轴承盖和轴承座的材料常用灰铸铁当载荷较大和有冲击载荷时，用铸钢。常用轴瓦和轴承衬材料性能及用途见表16－2第二节滑动轴承的类型、结构及材料三、轴承的材料（续）（5）非金属材料最多的是各种塑料。其它如橡胶、木材。（二）轴瓦和轴承衬的材料常用轴瓦和轴承衬材料性能及用途详见表16－2第二节滑动轴承的类型、结构及材料（1）轴承合金（巴氏合金或白合金）用作轴承衬，适用于重载、中高速场合，价格较贵。（2）铜合金常用青铜材料。锡青铜减摩性耐磨性最好，适用重载、中速场合。铅青铜抗粘附能力强，适用于高速、重载轴承。铝青铜的强度及硬度较高，抗粘附能力较差，适用于低速、重载轴承。（3）铸铁（灰铸铁及耐磨铸铁）由于铸铁性脆、磨合性差，故只适用于轻载低速和不受冲击载荷的场合。（4）粉末冶金多孔结构，制成的轴承叫含油轴承。它具有自润滑性。四、滑动轴承润滑剂的选用第二节滑动轴承的类型、结构及材料润滑油常用的固体润滑剂有石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯，多用于一些有特殊要求的轴承。固体润滑剂高速轻载，选粘度较低的润滑油；低速重载，工作温度较高时，选粘度较高的润滑油；非液体摩擦滑动轴承润滑油的选择见表16－3液体摩擦滑动轴承润滑油的选择见表3－1润滑脂通常用在低速重载，工作要求不高以及难于经常供油的滑动轴承中。选用参考表16－4。第三节非液体摩擦滑动轴承的设计一、非液体摩擦径向滑动轴承的计算FppdB式中：B——轴承宽度，单位为mm；[p]——轴承材料的许用压强，单位为MPa，其值见表16—2。已知：轴承所受径向载荷F（N）、轴颈转速n（r/min）及轴颈直径d（mm）。主要失效形式：工作表面的磨损和胶合设计准则：以维持边界油膜不遭破坏作为设计的最低要求方法：目前采用简化的条件性计算限制p以限制磨损！（一）验算轴承的平均压强a(MP)P第三节非液体摩擦滑动轴承的设计一、非液体摩擦径向滑动轴承的计算(续）60100019100FdnFnpvpvdBBvdnv100060限制pv值就是限制轴承的温升。v式中：为许用滑动速度，单位为m/s，其值见表16—2。限制V值就是限制轴承磨损的加剧式中：—轴颈圆周速度，即滑动速度，单位为m/s；—轴承材料的pv许用值，单位为Mpa.m/S，其值见表16-2。pvv（二）验算轴承的值pva(MPm/s)（三）验算滑动速度(对高速轴承）m/s)v(第三节非液体摩擦滑动轴承的设计二、非液体摩擦推力滑动轴承的计算220()4aaFFppAzdd030000()anFpvpvzdd见表16－5（一）验算轴承的平均压强(MPa)P（二）验算轴承的值Pv(MPam/s)第四节液体摩擦动压径向滑动轴承计算简介一、流体动压径向滑动轴承形成流体动压润滑的过程径向滑动轴承形成流体动力润滑的过程如图所示静止起动稳定运转n=0n≈0轴承间隙形成油膜图16－10流体动压径向滑动轴承形成流体动压润滑的过程第四节液体摩擦动压径向滑动轴承计算简介二、径向滑动轴承的主要几何关系图16－11径向滑动轴承的几何关系和油压分布如图，轴颈;轴承孔半径；偏心距；偏位角；最小油膜厚度等)1()1(minreh最小油膜厚度油膜厚度(1cos)(1cos)hr压力最大处的油膜厚度)cos1(00h第四节液体摩擦动压径向滑动轴承计算简介三、径向滑动轴承工作能力计算简介四、轴承设计中的参数选择请自学！第五节滚动轴承的类型、结构及代号一、滚动轴承的基本结构和材料图16－16常用的滚动体滚动轴承的组成图16－15滚动轴承的基本结构1－外圈2－内圈3－滚动体4－保持架第五节滚动轴承的类型、结构及代号二、滚动轴承的主要类型、性能和特点按承受外载荷的不同分向心轴承(主要受径向力）推力轴承(只受轴向力)向心推力轴承(受径向和轴向力)常用滚动轴承的类型、主要性能特点见表16－9向心轴承推力轴承向心推力轴承图16－17三种类型轴承承载情况第五节滚动轴承的类型、结构及代号三、滚动轴承的代号：(GB/T272-93规定)基本代号前置代号后置代号类型代号宽度系列代号直径系列代号内径代号五四三二一☆☆☆☆☆从右数位数（倒数）滚动轴承代号的构成详见表16－10第五节滚动轴承的类型、结构及代号三、滚动轴承的代号：（一）基本代号:2）直径系列：右起第三位数表示。0、1--特轻系列；2--轻系列；3--中系列；4--重系列。4)轴承类型：右起第五位数表示。见表16－91）内径：d=20～480mm的轴承，表示内径除5的商。从右到左分别表示轴承内径、直径系列、宽度系列和类型3）宽度系列：右起第四位数表示。0--正常系列可不标出(调心滚子轴承和圆锥滚子轴承0应标出。图16－18球轴承直径系列间的尺寸对比第五节滚动轴承的类型、结构及代号三、滚动轴承的代号：(GB/T272-93规定)（二）后置代号（用字母、数字表示结构、公差和材料的特殊要求）(1)内部结构代号:如C、AC、B表示角接触球轴承接触角分别为15°、25°、40°(2)公差等级代号:用符号/P2、/P4、/P5、/P6、/P0、/P6x，分别表示2级、4级、5级、6级、6x级、0级。6x级仅使用于圆锥滚子轴承。0级为普通级，不标出。(3)游隙代号：分别用符号/C1、/C2、/C3、/C4、/C5表示轴承径向游隙组别为1组、2组、3组、4组、5组，游隙依次从小到大。常用游隙组为0组，不标出。第五节滚动轴承的类型、结构及代号三、滚动轴承的代号：(GB/T272-93规定)（三）前置代号：（用字母表示轴承的分部件）举例：630808表示内径为40（8×5＝40）3表示中系列，正常宽度系列6表示深沟球轴承，正常结构，0级公差，0组游隙。11表示内径为55（11×5＝55）；2表示轻系列，正常宽度系列7表示角接触球轴承。C表示接触角为25º，正常结构；/P5表示5级公差，0组游隙。？7211C/P5？一、滚动轴承的工作情况分析（一）轴承工作时轴承元件上的载荷分布第六节滚动轴承的工作情况分析、主要失效形式及设计准则1、向心轴承中的径向载荷分布如图16－19所示图16－19向心轴承中的载荷分布2、推力轴承中的载荷分布理论上各滚动体受载相同3、向心推力轴承中的载荷分布应满足：tan25.1/raFF一、滚动轴承的工作情况分析（二）轴承工作时轴承元件上的载荷及应力的变化第六节滚动轴承的工作情况分析、主要失效形式及设计准则图16－20轴承元件上载荷及应力变化a）滚动体或转动套圈上某点承受的载荷和应力变化b）固定套圈在承载区某点承受的载荷和应力变化第六节滚动轴承的工作情况分析、主要失效形式及设计准则二、滚动轴承的失效形式及设计准则疲劳寿命计算塑性变形（低速重载）静强度计算(二）滚动轴承的设计准则（一）失效形式疲劳点蚀其它一、滚动轴承的类型选择纯轴向载荷选用推力轴承承载大小：滚子轴承球轴承第七节滚动轴承的类型选择和尺寸选择大小方向性质类型选择根据载荷确定（一）轴承承受的载荷纯径向载荷选用深沟球轴承、圆柱滚子轴承或滚针轴承.（二）轴承的转速球轴承比滚子轴承极限转速高承载方向径向载荷＋轴向载荷选用深沟球轴承（轴向载荷小）角接触球轴承或圆锥滚子轴承各类滚动轴承的极限转速见表16－9一、滚动轴承的类型选择（续）第七节滚动轴承的类型选择和尺寸选择（三）轴承的调心性能轴承内外圈轴线偏斜时，采用调心轴承。避免使用圆柱滚子轴承和滚针轴承（五）轴承的经济性要求球轴承比滚子轴承便宜。（四）轴承的安装和拆卸轴承应便于安装和拆卸。轴承在长轴上安装时，为便于装拆，选用内圈孔是圆锥形的轴承，将其安装在紧定衬套上。第七节滚动轴承的类型选择和尺寸选择二、滚动轴承的尺寸选择（一）滚动轴承的基本额定寿命和基本额定动载荷基本额定动载荷C：使轴承的基本额定寿命等于106时，轴承所能承受的载荷值。(从轴承样本中查取）向心轴承指纯径向载荷，称径向基本额定动载荷Cr；推力轴承指纯轴向载荷，称为轴向基本额定动载荷Ca。角接触球轴承或圆锥滚子轴承指使套圈间产生纯径向位移的载荷的径向分量，称为基本额定动载荷C。基本额定寿命L10（Lh):规定：按一组轴承中90％的轴承未发生点蚀前的转数（以106为单位）或工作小时数称为基本额定寿命。第七节滚动轴承的类型选择和尺寸选择二、滚动轴承的尺寸选择（二）滚动轴承的当量动载荷rFP：只承受径向载荷的轴承aFP：只承受轴向载荷的轴承arYFXFPrFaF式中：、－轴承所承受的径向、轴向载荷X、Y－径向、轴向动载荷系数，见表16－11)(arpYFXFfP则rpFfP承：对只承受径向载荷的轴apFfP承：对只承受轴向载荷的轴1612pf引入载荷系数，查表－第七节滚动轴承的类型选择和尺寸选择二、滚动轴承的尺寸选择（三）滚动轴承的寿命计算图16－216210轴承的载荷－寿命曲线3球轴承：310滚子轴承：1.基本额定寿命计算第七节滚动轴承的类型选择和尺寸选择二、滚动轴承的尺寸选择（三）滚动轴承的寿命计算610()(10CLP轴承寿命单位为转）6'1060hnLPC基本额定动载荷610()()60hCLhnP以小时表示轴承寿命