轴承的安装及使用

轴承是机器、仪表中的重要支承零件，其主要作用是支承转动（或摆动）的运动部件，保证轴和轴上传动件的回转精度，减少磨擦和磨损。根据工作时磨擦性质的不同，轴承分为滑动轴承和滚动轴承两大类。在日常生活中我们一般见到的轴承大都是滚动轴承。各种轴承一旦失效，将会影响轴的正常运转和轴上零件的正常工作。通过对三相异步电动机的拆装，了解和掌握轴承的相关知识。任务导入任务导入(1)了解轴承的分类和应用。(2)掌握滑动轴承的结构特点。(3)掌握滑动轴承的装配要求。(4)掌握滚动轴承的种类和结构特点。(5)掌握滚动的代号组成及失效形式。任务要求在滑动磨擦下运转的轴承称为滑动轴承。应用:高速、重载、要求剖分结构等场合中，如汽轮机、离心式压缩机、内燃机、大型电机等设备的主要轴承都采用滑动轴承（用一实例说明）；此外，在低速重载、冲击载荷较大的一般机械中，如冲压机械，农业机械和起重设备也广泛采用滑动轴承（用一实例说明）。一、滑动轴承1.滑动轴承的特点、类型及应用1.滑动轴承的工作转速特别高，但在这种转速下，滚动轴承的寿命将大为降低。2.要求对轴的支承特别精确的轴承。因为滑动轴承比滚动轴承中影响精度的零件数要少，故可制造的更精确。3.特重型轴承若采用滚动轴承，单件生产会导致造价很高。4.承受巨大冲击和振动载荷的轴承。由于滑动轴承的轴瓦和轴颈间存在的油层的缓冲和阻尼作用，因而显示出较滚动轴承更优越的工作性能。5.根据装配要求必须做成剖分式的轴承，如曲轴的轴承，在这种场合，滚动轴承就无法满足要求。6.当轴的排列较紧密时，由于空间尺寸的限制，必须用径向尺寸较小的轴承。7.在特殊工作条件下（如水或腐蚀性的介质中等）工作的轴承。因为这时滚动轴承难以胜任。按表面润滑情况，将摩擦分为干摩擦、边界摩擦和液体摩擦三种摩擦状态。干摩擦在两摩擦表面不加任何润滑剂时，所出现的固体表面直接接触的摩擦，称为干摩擦。存在大量摩擦功的损耗和严重磨损，表现为强烈的升温，甚至轴瓦烧坏，因此在滑动轴承中不允许出现干摩擦。干摩擦1.滑动轴承的特点、类型及应用边界摩擦两摩擦表面有润滑油的存在，由于润滑油与摩擦表面的吸附作用，在摩擦金属表面间形成极薄的边界油膜。油膜厚度小于1m，不足以将两金属表面分开，所以相互运动时，两金属表面微观的高峰部分仍将相互搓削，这种状态称为边界摩擦。边界摩擦不能消除表面磨损，但可以减轻磨损。这种状态的摩擦系数0.10.3。1.滑动轴承的特点、类型及应用液体摩擦若两摩擦表面间具有足够的润滑油，而且能满足一定的条件，则在两摩擦表面间可形成厚达几十微米的压力油膜，能将相对运动着的两金属表面隔开，此时，只有液体之间的摩擦，称为液体摩擦，又称液体润滑。液体摩擦摩擦系数很小0.0010.01，能显著减少摩擦和磨损。1.滑动轴承的特点、类型及应用液体摩擦是最理想的情况，汽轮机等长期且高速旋转的机器，应该确保其轴承在液体润滑条件下工作。在一般机器中，摩擦表面多处于干摩擦、边界摩擦和液体摩擦的混合状态，称为混合摩擦（或称为非液体摩擦）。1.滑动轴承的特点、类型及应用2.滑动轴承的典型结构对开式整体式油环轴承推力滑动轴承椭圆轴承和多油楔轴承带锥形表面轴套的轴承铸铁轻载、低速的轴瓦材料轴承合金(巴氏合金)锡基铅基锑锡、铜锡金属硬粒锡基体或铅基体综合性能好机械强度较低价格昂贵轴承合金浇铸在钢或铸铁的轴瓦基体上铜合金锡青铜中速、中载或重载铝青铜低速重载铅青铜高速重载1)金属材料，如轴承合金、铜合金、铝基合金和铸铁等；常用的三大类轴承材料粉末冶金铁或铜粉末混入石墨压制烧结而成，多孔性存油用于载荷平稳、低速和加油不便场合塑料、橡胶、尼龙等摩擦系数小、耐磨、耐腐蚀、承载低、热变形大3)非金属材料2)多孔质金属材料材料组成性能特点应用轴承合金(巴氏合金)Sn,Pb,Sb合金耐磨，导热性，油吸附性好；强度小，价格贵重载，中高速青铜Cu+Sn,Pb,Al较硬，强度高，耐磨；磨合性差重载，中速粉末冶金Fe+石墨Cu+石墨含油轴承；韧性低平稳载荷，无冲击，中低速铸铁HT、KT轴颈硬度轴瓦硬度轻载，低速常用材料性能比较4.润滑特点润滑剂润滑装置润滑剂轴承润滑的目的在于降低功耗，减少磨损，同时还起到冷却、吸振、防锈等作用。轴承能否正常工作，和选用的润滑剂正确与否有很大关系。润滑剂分为液体润滑剂(润滑油)、半固体润滑剂(润滑脂)、固体润滑剂等。在润滑性能上，润滑油一般比润滑脂好，应用最广。但润滑脂具有不易流失等优点，也常用。固体润滑剂除在特殊场合下使用外，目前正在逐步扩大使用范围。液体润滑剂是滑动轴承中应用最广的润滑剂。目前使用的润滑油大部分为石油系润滑油（矿物油）。粘度（动力粘度）：表征液体流动的内摩擦性能，是润滑油最重要的物理性能，也是选择润滑油的主要依据，用表示（单位：Ns/m2，pas）。流动液体内部的摩擦剪应力与的关系表达式：dydu牛顿液体流动定律称粘度。为液体的动力粘度，简比例系数为该点的速度梯度；；为油层中任一点的速度式中dyduu液体润滑剂运动粘度：等于动力粘度与液体密度的比值。即。国际单位为sm2液体润滑剂常用润滑油的主要性质液体润滑剂润滑油的粘度随温度的升高而降低。描述粘度随温度变化情况的线图称为粘温图。润滑油的粘度还随压力的升高而增大，但压力不太大时（如小于10MPa），变化极微，可忽略不计。选用原则：选用润滑油时，要考虑速度、载荷和工作情况。对于载荷大、温度高的轴承宜选用粘度大的油，载荷小、速度高的轴承宜选用粘度较小的轴承。外载大—难形成油膜速度高—摩擦大温度高—油变稀比压大—油易挤出—选粘度高的油—选粘度高的油—选粘度低的油—选粘度高的油润滑脂在特殊情况下，使用润滑脂也可以形成将滑动表面完全分开的一层油膜。由于其流动性极差，故无冷却效果，常用在非液体摩擦轴承中那些要求不高，难以经常供油或者特别低速重载及摇摆运动之处。选择润滑脂的一般原则：①单位压力高和滑动速度低时，选择锥入度小一些的品种，反之选择锥入度大一些的品种；②所用润滑脂的滴点一般应高于轴承工作温度约20-30度，以免工作时润滑脂过多的流失；③在有水淋或潮湿的环境下，应选用防水性强的钙基或铝基润滑脂，在温度较高时，应选用钙钠基或复合钙基润滑脂。固体润滑剂及其它润滑剂固体润滑剂：常用的固体润滑剂为石墨、二硫化钼、二硫化钨的固体粉末状材料。它们主要用作润滑油或润滑脂的添加剂，但也可用树脂或陶瓷材料将其粘结在滑动表面形成干润滑膜或将它们掺入轴瓦材料。水：主要用于橡胶轴承及酚醛胶布轴承的润滑。液态金属：如汞、液态钠、锂、钾等主要用于宇宙飞行器中的某些轴承。气体：空气只能用于特别高速轻载之处。用气体作润滑剂时，轴承的制造工艺要求也要相应提高。润滑特点－润滑装置润滑脂棉线连续滴油手动间歇式滴油国家标准中的三种润滑装置润滑特点－润滑装置3、滑动轴承的失效形式及材料1）、主要失效形式：磨损和胶合（烧瓦）、疲劳破坏2）、对轴承材料的要求1）良好的减摩性、耐擦性和抗胶合性；2）良好的跑合性、顺应性、嵌藏性和塑性；3）足够的抗压强度和疲劳强度；4）良好的导热性、加工工艺性、热彭胀系数低，耐腐蚀等。4.滑动轴承的润滑(一)润滑剂及其选择考虑工作载荷、相对滑动速度、工作温度和特殊工作环境.1、润滑油（1）压力大、温度高、载荷冲击变动大——粘度大的润滑油（2）滑动速度大——粘度较低的润滑油（3）粗糙或未经跑合的表面——粘度较高的润滑油2、润滑脂3、固体润滑剂(二)润滑方法1、油润滑连续供油:间歇供油:油壶或油枪1)滴油润滑2)绳芯润滑3)油环润滑4)浸油润滑5)飞溅润滑6)压力循环润滑2、脂润滑旋盖式油脂杯、黄油枪二、滚动轴承滚动轴承滚动轴承是标准件，其主要作用是支承旋转轴系以减少摩擦、磨损。在进行滚动轴承选型时除了考虑轴承的受力大小、方向和种类以外，还应考虑装配方式以及一些特殊结构对轴系结构设计和运动性能的影响。主要内容滚动轴承组成滚动轴承的种类和应用滚动轴承代号的组成滚动轴承的类型选择滚动轴承失效形式滚动轴承的组合设计1.滚动轴承组成滚动轴承组成典型的滚动轴承结构由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。13内圈外圈滚动体保持架和滑动轴承相比，滚动轴承有许多特点。滚动轴承材料滚动轴承的内外圈和滚动体应具有较高的硬度和接触疲劳强度、良好的耐磨性和冲击韧性，一般用铬锰高碳钢（抗点蚀）制造，常用材料有GCr15、GCr15SiMn、GCr6、GCr9等，淬火后硬度不低于61HRC-65HRC。滚动轴承的工作表面必须经磨削抛光，以提高其接触疲劳强度。保持架选用较软材料制造，常用低碳钢板冲压后铆接或焊接而成。实体保持架则选用铜合金、铝合金、酚醛层压布板或工程塑料等材料（减摩）。为适应某些特殊要求，有些滚动轴承还要附加其他特殊元件或采用特殊结构，如轴承无内圈或外圈、带有防尘密封结构或在外圈上加止动环等。优点：1）起动力矩小，可在负载下起动；2）径向游隙较小，运动精度高；3）轴向宽度较小；4）可同时承受径向、轴向载荷,轴承组合较简单；5）便于密封、易于维护；6）不需有色金属，标准件，成本低。特点缺点：1）承受冲击载荷能力差；2）振动、噪音较大；3）径向尺寸较大；4）有的场合无法使用；2、滚动轴承的种类及应用按轴承所能承受的载荷方向或公称接触角分类：①向心轴承②推力轴承按滚动体种类分类：①球轴承②滚子轴承轴心线向心轴承推力轴承球轴承滚子轴承3.滚动轴承代号组成例：RNU207E前置代号基本代号后置代号类型代号尺寸系列代号02内径代号07内部结构代号密封结构代号保持架代号轴承材料代号公差等级代号游隙代号配置代号其它代号数字或字母表示不同类型的轴承代号举例3.滚动轴承代号组成前置代号•有特殊要求时使用类型代号双列角接触球轴承调心球轴承调心滚子轴承推力调心滚子轴承圆锥滚子轴承双列深沟球轴承推力球轴承双向推力球轴承深沟球轴承角接触球轴承内径代号(代号为：04～99)6212N2208尺寸系列代号为2表示轴承内径85=40mm深沟球轴承圆柱滚子轴承表示轴承内径125=60mm尺寸系列代号为2233315E表示轴承内径155=75mm圆锥滚子轴承尺寸系列代号为33加强型代号举例7306AC/P4——角接触球轴承，α=25°，d=30mm，精度为4级6204——深沟球轴承，(0)2——尺寸系列，d=20mm，精度P0级4.滚动轴承的类型选择选择滚动轴承可从以下几个方面来考虑：①载荷②转速③调心性④刚度⑤安装和拆卸⑥固定还是游动⑦价格必须全面综合考虑轴承的特性和使用性能，才能合理选定轴承的类型及其结构形式。游动轴承轴承类型的选择1、球轴承为点接触、滚子轴承为线接触。承载能力：球轴承＜滚子轴承耐冲击：球轴承＜滚子轴承nlim：球轴承＞滚子轴承∴载荷大、有冲击时选滚子轴承，转速高时选球轴承。2、载荷性质同时Fa、Fr：角接触球轴承或圆锥滚子轴承；Fr大、Fa小：深沟球轴承；Fa大、Fr小：推力角接触轴承；4、轴承装拆、调整方便：内、外圈可分离型如3、QJ类。5、经济性：球轴承比滚子轴承便宜。精度↑——价↑↑；3、轴刚度差、挠曲变形大、座孔不平行、不同轴、多支点轴：调心轴承。举例1）直齿圆柱齿轮轴：2）斜齿轮、锥齿轮、蜗轮轴：3）悬臂圆锥齿轮轴：4）蜗杆轴：分别承受Fa、Fr5）滑轮轴：4类：双列深沟球轴承（∵轴较长）5.滚动轴承失效形式疲劳点蚀塑性变形磨粒磨损和粘着磨损套圈、保持架破裂计算准则疲劳点蚀塑性变形磨粒磨损和粘着磨损套圈、保持架破裂常用三种固定方法：1两端固定2一端固定、一端游动3两端游动轴承组的轴向固定两端固定这是最常见的固定方式两端的轴承各限制一个方向的轴向移动适合于工作温升不高的短轴（跨距L≤400mm）考虑到轴的受热伸长，应留出热补偿间隙0.2~0.3mm调整垫片一端固定、一端游动适合于工作温升高的长轴（跨距L＞400mm）固定支点的轴承内外圈左右均固定，承担双向轴向力游动支点的轴承只承受径向力，不承受轴向力当轴受热伸长时，游动支点随轴一起向外移动，避免轴承受到附加载荷作用，防止轴