第12讲支承与导轨

§3-3仪表支承和导轨支承：保持构件之间相对转动的零件为保持机构中作确定的规律运动，各相邻构件之间必须用支承和导轨相联接。导轨：保持构件之间相对移动的零件(1)滑动摩擦支承和导轨(2)滚动摩擦支承和导轨(3)弹性摩擦支承和导轨(4)流体摩擦支承和导轨按摩擦性质来分§3-3仪表支承和导轨支承由两个基本部分组成：(1)运动件：转动或在一定角度范围内摆动的部分，也称轴颈。(2)承导件：固定部分，用以约束运动件使其只能转动或摆动，也称轴承一、常用支承§3-3仪表支承和导轨(一）滑动摩擦支承——是最常用的支承形式圆柱支承圆锥支承顶针支承轴尖支承球形支承圆柱支承的特点是：(1)摩擦力矩较大(2)接触面积较大，承载能力大，耐磨损(3)随着轴颈与轴承的磨损，随间隙增大，置中精度降低。圆柱支承是由圆孔形轴承和圆柱形轴颈组成，二者都是圆柱面，轴颈绕轴承的中心转动。§3-3仪表支承和导轨1.圆柱支承1)轴颈结构§3-3仪表支承和导轨轴颈直径大于1mm的做成整体式(a、b)小于1mm的做成装配式（c）§3-3仪表支承和导轨2）轴承结构§3-3仪表支承和导轨2）轴承结构1、2——支承座3——螺栓4、5——轴瓦3）轴承的材料§3-3仪表支承和导轨整体式轴颈按轴的要求进行选材。为了减小摩擦和磨损，轴颈应淬火，硬度50～60HRC轴颈和轴承一般采用不同的材料：轴颈：碳素结构钢：45#碳素工具钢：T8A、T10A§3-3仪表支承和导轨轴承：铜合金，减摩、耐磨性能良好，适用于压强大、转速高场合铸铁，适用于压强小、转速低场合塑料，耐磨损、耐腐蚀、自润滑、绝缘，负荷小、低温、低速石墨，自润滑性，摩擦小，耐磨损，化学性能稳定，线胀系数小，常用于流量计类仪表中宝石，摩擦因数小，硬度高、耐磨抗压，但加工困难，主要用于精密、小型仪表中§3-3仪表支承和导轨4)摩擦力矩的计算①支承只承受径向载荷Fr:②支承只承受轴向载荷Fa:(a)当止推面是轴肩时：(b)当止推面是轴颈的顶部半径为r的球体时：§3-3仪表支承和导轨5）轴颈强度计算因圆周速度很低，一般计算轴颈弯曲强度和压强即可①压强的计算p=Q/dl≤[p]—可以获得按允许压强确定轴颈直径的设计式②弯曲强度的计算σF=10Ql1/d3≤[σ]F—可以获得按弯曲强度确定轴颈直径的设计式§3-3仪表支承和导轨2.圆锥支承圆锥支承的结构和特点圆锥支承是由圆锥形的轴颈和具有圆锥孔的轴承组成。优点：圆锥支承一般处在垂直状态下工作，承受轴向载荷§3-3仪表支承和导轨锥面配合，能够自动对心——置中精度和方向精度高当轴颈或轴承孔磨损后，可借助轴向位移和调整间隙，保持原来的精度缺点：摩擦力矩大，转运灵活性差，对温度变化敏感，制造复杂，成本高。3.顶针支承§3-3仪表支承和导轨顶针支承的结构和特点顶针支承是由圆锥形的轴颈（顶尖）和具有扩孔90°圆柱孔的轴承组成。顶针的圆锥角通常取60°§3-3仪表支承和导轨顶针支承可以达到较高的对心精度，而且轴承有一定偏斜，顶针也能正常工作。顶针支承由于接触面积小，而接触应力较大，接触处润滑油容易被挤出，所以只适合于低速、轻载的场合。顶针支承的轴颈常用T10、T12碳素工具钢制造，HRC50～60轴承材料常选用青铜和黄铜。§3-3仪表支承和导轨4.轴尖支承轴尖支承的结构和特点轴尖支承是由轴尖1和轴承2组成。轴尖是一个半径很小的球面，圆锥形的轴颈的圆锥角取60°；轴承是一个半径稍大的内球面，轴承内圆锥孔的圆锥角取90°§3-3仪表支承和导轨轴尖支承运转灵敏，摩擦力矩小，但同轴度不高。适用于受力很小、转速很低的场合。轴尖支承既可在垂直状态下工作，也可以在水平状态下工作。轴尖的材料通常采用硬度为60HRC的T8A、T10A、T12A等。轴承的材料有各种人造宝石、玛瑙、特种玻璃。§3-3仪表支承和导轨5.球支承球支承的结构和特点球支承由球形轴颈与具有内锥面的轴承组成。球支承的运动件除可以绕本身轴线转动外，还可以在通过轴线任意平面内摆动一定角度。所以常被用作各种螺钉的支承以及仪器的支架、天线等结构。§3-3仪表支承和导轨（二）滚动摩擦支承标准型滚动轴承非标准滚动型轴承填入式滚珠轴承刀口支承与滑动摩擦支承相比较，滚动摩擦支承的优点是摩擦阻力小，承载能力高而磨损小，对心精度和运动精度高、对温度变化不敏感、具有互换性等。缺点是外廓尺寸大，安装结构复杂，承受冲击、振动能力差，转速高时会有噪声，成本高。滚动轴承基本可分为两大类：§3-3仪表支承和导轨1.标准滚动轴承1）标准滚动轴承的基本构造1－外圈,2－滚动体,3－内圈,4－保持架滚动体沿内、外圈上特制的滚道滚动。保持架把滚动体均匀地分隔，避免滚动体相互碰撞和磨损。通常内圈安装在轴颈上，外圈安装在支承构件的孔中。§3-3仪表支承和导轨2）标准滚动轴承的类型滚动轴承按承受载荷的方向分为：推力轴承向心轴承向心推力轴承FrFaFrFa§3-3仪表支承和导轨圆柱滚子圆锥滚子球面滚子滚针球轴承滚子轴承按滚动体形状分3.滚动轴承的代号前置代号基本代号共5位后置代号表滚动轴承代号的排列顺序注：代表字母；代表数字2.基本代号：表示轴承的基本类型、结构和尺寸。类型代号----右起第5位，为0时则省略。1.前置代号----成套轴承分部件代号。滚动轴承的类型很多，而各类轴承又有不同的结构、尺寸、公差等级、技术要求等，为便于组织生产和选用，规定了滚动轴承的代号，宽(高)度系列代号直径系列代号类型代号尺寸系列代号或加成套轴承分部件代号§3-3仪表支承和导轨6深沟球轴承L直线轴承5推力球轴承U外球面球轴承4双列深沟球轴承NA滚针轴承3圆锥滚子轴承N圆柱滚子轴承29推力调心滚子轴承9推力圆锥滚子轴承2调心滚子轴承8推力滚子轴承1调心球轴承7角接触球轴承0双列角接触球轴承代号轴承类型代号轴承类型滚动轴承主要类型代号表§3-3仪表支承和导轨调心滚子轴承20000C圆锥滚子轴承30000推力球轴承50000a)单向b)双向深沟球轴承60000角接触球轴承70000推力圆柱滚子轴承80000圆柱滚子轴承N0000滚针轴承a)NA0000b)RNA0000调心球轴承10000§3-3仪表支承和导轨§3-3仪表支承和导轨内径相同，而直径系列代号不同的四种轴承的比较。尺寸系列代号----右起第3、4位。宽(高)度系列代号直径系列代号前置代号基本代号后置代号表滚动轴承代号的排列顺序（）类型代号尺寸系列代号注：代表字母；代表数字或加成套轴承分部件代号000300400200内径代号----基本代号右起第1、2位。宽(高)度系列代号直径系列代号前置代号基本代号后置代号表滚动轴承代号的排列顺序（）类型代号尺寸系列代号注：代表字母；代表数字或加成套轴承分部件代号§3-3仪表支承和导轨§3-3仪表支承和导轨3.后置代号----用字母（或加数字）表示。内部结构表轴承后置代号排列顺序后置代号组含义1密封与防尘结构代号238保持架及材料游隙特殊轴承公差等级配置其它7456宽(高)度系列代号直径系列代号前置代号基本代号后置代号表滚动轴承代号的排列顺序（）类型代号尺寸系列代号或加成套轴承分部件代号§3-3仪表支承和导轨滚动轴承代号示例62203轴承内径d=17mm直径系列代号，2(轻)系列宽度系列代号，2(宽)系列深沟球轴承公差等级为0级;游隙组为0组；N105/P5公差等级5级轴承内径d=25mm直径系列代号，1(特轻)系列圆柱滚子轴承游隙组为0组；§3-3仪表支承和导轨滚动轴承是标准零件，要求设计者应能在机械设计过程中，根据使用的要求较合理地选择滚动轴承的类型与规格。4.滚动轴承选择的一般过程根据载荷性质选择轴承的类型和直径系列按轴径确定轴承内径不进行承载能力验算NYEND合格吗？校核承载能力Y有严格要求吗？N§3-3仪表支承和导轨§3-3仪表支承和导轨寿命计算公式通过试验得出如图所示6208轴承的载荷—寿命曲线。曲线上对应于Lh=106的载荷为:29.5KN。载荷--寿命曲线的公式：rPCL610寿命指数：---球轴承---滚子轴承310/3ε=0123451015L∞(106)29.5252015105PKNP---动载荷§3-3仪表支承和导轨hPCnLh60106用小时表示：基本额定动载荷：NnLPCh610'60L′h--预期寿命§3-3仪表支承和导轨5.滚动轴承尺寸选择的过程由力分析确定轴承所承受的Fr与Fa计算当量动载荷P=fP(XFr+YFa)明确轴承的工作转速n与预计寿命L10PnLC/16101060计算轴承应满足的基本额定动载荷由轴承样本（手册）查取合适的轴承§3-3仪表支承和导轨6.滚动轴承的失效形式1）疲劳点蚀2）塑性变形3）磨损