精密机械设计 第12章 轴承

轴承§1概述§2滑动摩擦轴承§3滚动摩擦轴承第12章轴承§12-1概述一、组成运动件(轴颈)承导件(轴承)承导件运动件一、组成二、分类:按摩擦性质分滑动摩擦轴承滚动摩擦轴承弹性摩擦轴承流体摩擦轴承运动件(轴颈)承导件(轴承)滑动摩擦支承的组成（1）圆柱支承（2）圆锥支承（3）顶尖支承（4）轴尖支承§12-2滑动摩擦支承（滑动轴承）一.圆柱面支承轴颈结构•向心滑动轴承推力滑动轴承•滑动轴承组成：轴承体、轴瓦及轴承衬、润滑与密封装置•滑动轴承分类：•向心滑动轴承——整体式、剖分式、自动调心式•推力滑动轴承轴承结构1.整体式向心滑动轴承轴承座整体轴套油孔螺纹孔•结构：轴承座、轴套（整体）;轴承座设有安装润滑油杯的螺纹孔，轴套上开有油孔，内表面开有油槽；•特点：结构简单，成本低；但磨损后间隙过大时无法调整;轴颈只能从轴承端部安装和拆卸；•应用：低速、轻载或间歇性工作的机器;2.剖分式向心滑动轴承•结构：轴承座、轴承盖、剖分式轴瓦、螺柱•特点：剖分面作成阶梯状，垂直载荷方向,装拆方便，常在轴瓦表面粘附轴承衬,磨损后可调整间隙;•应用：3.自动调心式向心滑动轴承•结构：轴瓦瓦背制成凸球面,其支承面制成凹球面;•特点：轴瓦能摆动，适应轴的变形;•应用：用于支承挠度较大或多支点的长轴;4.推力滑动轴承•轴上的轴向力应采用推力轴承来承受•止推面：轴端面、轴中段做凸肩或装上推力圆盘•分类：空心式、单环式、多环式轴瓦或轴承衬：轴颈应比轴瓦耐磨•对材料性能的要求:良好的减摩性、耐磨性和抗胶合性良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性足够的强度和抗腐蚀能力良好的导热性、工艺性和经济性等•常用材料：•金属：青铜、轴承合金、粉末冶金、灰铸铁等•非金属：工程塑料、硬木、橡胶、聚四氟乙烯轴承盖、轴承座：灰铸铁，铸钢轴颈：钢二、滑动轴承的材料2.润滑装置润滑油润滑装置：油孔、芯捻或线纱油杯、针阀滴油杯、油杯、飞溅润滑、压力润滑润滑脂润滑装置：旋转油杯、压注油嘴•油槽结构：1.润滑剂作用：减少摩擦、减轻工作表面的磨损、冷却、吸振等;常用润滑剂：润滑油、润滑脂、固体润滑剂润滑滚动轴承组成§12-3滚动摩擦支承1按滚动体形状分球轴承滚子轴承圆柱滚子轴承圆锥滚子轴承球面滚子轴承滚针轴承一、滚动轴承的主要类型2.按受载方向分•按受载方向和公称接触角分：滚动体与套圈接触处的法线与轴承的径向平面之间的夹角•常用滚动轴承1调心球轴承2调心滚子轴承3圆锥滚子轴承4双列深沟球轴承5推力球轴承6深沟球轴承7角接触轴承8推力圆柱滚子轴承N圆柱滚子轴承NA滚针轴承3.主要类型、特点二.滚动轴承类型的选择原则•根据载荷大小、性质、轴承的转速、调心性能、安装和拆卸、价格等确定轴承类型•高速，平稳低载：60000（深沟球轴承）•载荷较大+冲击：滚子轴承•径/轴向载荷较大：较低转速：30000（圆锥滚子）较高转速：70000角接触球轴承•轴向载荷径向载荷：推力+向心组合选择原则：球轴承（高中速、轻载）滚子轴承（中低速、重载）•滚动轴承为标准件：GB/T272-1993前置代号基本代号后置代号尺寸系列代号分部件代号类型代号内径代号直径系列代号宽度系列代号内部结构代号密封与防尘代号公差等级代号字母21345字母(+数字)§12-4滚动轴承的代号1.内径尺寸代号•对于内径大于500mm以上，以及内径为22mm、28mm、32mm的轴承，用公称内径数值直接表示，但在与尺寸系列代号之间用“/”分开基本代号•表示轴承的内径、直径系列、宽度系列、类型，是轴承代号的的基础(右起第1、2位数字)内径代号0001020304～99轴承内径尺寸/mm10121517数字×52.尺寸系列代号(直径系列代号、宽度系列代号)直径系列代号：右起第三位数字•指结构相同、内径相同的轴承使用不同直径的滚动体，在外径和宽度方面的变化系列•0,1—特轻2—轻•3—中4—重宽度系列代号：右起第四位数字，常与直径系列代号同时使用•表示同一内径和外径的轴承可以有不同的宽度•多数正常系列可不标64106310621061103.类型代号具体见p189表12-1代号轴承类型旧代号3圆锥滚子轴承75推力球轴承86深沟球轴承07角接触球轴承6N圆柱滚子轴承2NA滚针轴承4（右起第五位，用数字或字母表示）1.公差等级(精度)代号：•0、6、6x、5、4、2六级精度，逐渐增高•表示成：/P0、/P6x、/P6、/P5、/P4、/P2后置代号•表示轴承内部结构、密封与防尘、保持架及其材料、轴承材料及公差等级等（用字母（+数字）表示）代号省略/P6/P6x/P5/P4/P2公差等级符合标准规定的0级6级6x级5级4级2级示例62036203/P630210/P6x6203/P56203/P46203/P2轴承类型代号含义示例角接触球轴承BCAC=40°=15°=25°7210B7005C7210AC圆锥滚子轴承B接触角加大32310BE加强型N207E2.内部结构代号：3.轴承径向游隙系列代号：/C1、/C2、/C0、/C3、/C4、/C5六组游隙，由小到大0组(/C0)）游隙常用，可省略一、滚动轴承的载荷分布、失效形式及计算准则1.载荷分布①轴承受轴向载荷时，载荷由各滚动体平均分担；②轴承受径向载荷时，上半圈滚动体不受载，下半圈滚动体受载不均匀，最下方的滚动体受载最大。zFFr50zFFr6.40（点接触）——球轴承（线接触）——滚子轴承§12-５滚动轴承的选择计算一般转速的轴承—进行寿命(额定动载荷)计算，防止疲劳点蚀破坏转速极低的轴承—按静强度(额定静载荷)计算，防止塑性变形2.失效形式：3.设计准则：1.疲劳点蚀(n10r/min)2.塑性变形(n10r/min)3.磨损、胶合1.基本概念——寿命①轴承寿命：(106r或h)轴承中任一元件出现疲劳点蚀前，所经历的总转数或总工作小时数②基本额定寿命：用L表示一批相同的轴承，在相同的条件下运转，其中90％的轴承不发生疲劳点蚀前所经历的总转数或总工作小时数90％10％完好二、滚动轴承寿命计算③基本额定动载荷(用C表示)规定轴承在基本额定寿命L为106转时,所能承受的最大载荷;即:在C的作用下，运转106转时，有10％的轴承出现点蚀，90％的轴承完好;额定动载荷越大轴承的承载能力越大轴承同时承受径向载荷Fr和轴向载荷Fa,为了与C在相同的条件下进行比较，引入当量动载荷的概念当量动载荷：一假想载荷，与C同类型，它对轴承的作用与实际载荷的作用等效。用P表示④当量动载荷P•X－径向载荷系数•Y－轴向载荷系数见p196表12-11FaFrarYFXFP=2.当量动载荷P注意：①Fr为轴承所受的径向力，由力矩平衡原理求出。②Fa是轴承所受的轴向力，不仅有外界的轴向载荷，还包括由径向载荷Fr产生的内部轴向力FS。RV1RV2RH1RH2FRFAFT3.寿命计算载荷与额定寿命的关系曲线：PeL=常数式中：e为寿命指数，球轴承e=3，滚子轴承e=10/3•当载荷为额定动载荷C时：L106rPCP11L1轴承的疲劳曲线L2P2rPCLe=610610=eeCLPhPCnLhe=60106或：NnLPChe61060=轴承的额定寿命：式中：P—当量动载荷N，C—额定动载荷Ne—寿命指数（球轴承e=3滚子轴承e=10/3）轴承额定寿命L计算公式rPCL610e=hPfCfnPfCfnLPtPth1667060106ee==C166701/'=ehtPjLnfPfC实际工作条件下，需引入载荷系数fP(见表12-９）修正P,引入温度系数ft对Ｃ值予以修正(见表12-8)．轴承类型角接触向心球轴承圆锥滚子轴承70000C(=150)70000AC(=250）70000B（=400）Fr/(2Y)(Y是Fa/Fre时的轴向系数)FseFr0.68Fr1.14Fr内部轴向力Fs使轴承套圈互相分离三.角接触轴承轴向载荷的计算tgFFFrssi25.1=30000型70000型轴承受径向载荷作用时会产生内部轴向力１．角接触轴承的附加轴向力FS２．成对使用，有两种安装方式（正装、反装）→以抵消内部轴向力和避免轴产生轴向窜动正装反装①判断轴上的全部轴向力合力指向（含外载荷和派生轴向力）,确定放松或压紧端轴承。②压紧端轴承的轴向力等于除去自身派生的轴向力后，其他所有轴向力的代数和；放松端轴承的轴向力就等于本身派生的轴向力。３．计算轴向力A的方法例：某轴选用30311轴承，已知Fr1=4000N，Fr2=5000N，FA=2000N，n=1500r/min，中等冲击，温度100C以下，寿命Lh=5000h，验算是否适用？FAFr2FS2FS1Fr1C10601/6=ehtjLnfPC解：e=0.35Y=1.7C=152kNFS2+FA=1470+2000=3470FS1FS1=Fr1/2Y=1176NFS2=Fr2/2Y=1470NFa2=FS2=1470N轴承1（压紧）轴承2（放松）Fa1=FS2+FA=3470N§12-６滚动轴承部件的结构设计1.轴承的固定一端固定、一端游动（用于长轴，温升较高。）1）两种支承固定方式两端固定用于短轴，温升不高。每个滚动轴承固定一个方向2).内圈的轴向固定方法１轴肩固定２压板固定３圆螺母和止动垫圈固定3).外圈的轴向固定方法１轴承座上的凸台固定２轴承端盖压紧固定３轴承盖和轴承座的凸肩固定2.轴承游隙调整轴承间隙调整•改变轴承端盖处垫片组的厚度•利用圆螺母调整轴承间隙调整•利用螺钉和压板调整轴承间隙调整3.轴承预紧目的:提高轴承的旋转精度和刚度。对某些可调游隙式轴承，在安装时给予一定的轴向压紧力（预紧力），使内外圈产生相对位移而消除游隙，并在套圈和滚动体接触处产生弹性预变形，称为轴承的预紧。轴承预紧加金属垫片磨窄套圈预紧力可以利用金属垫片(a)或磨窄套圈(b)等方法获得。润滑目的：减少摩擦磨损、冷却、吸振、防锈方式：脂；浸油、滴油、喷油、油雾4.润滑与密封密封目的：防尘、防水、防止润滑剂流失方式：接触式密封：毡圈、O形密封圈、唇形密封圈非接触式密封：缝隙密封、迷宫密封接触式密封•毡圈•唇形密封圈非接触式密封•缝隙密封•迷宫密封5.轴承的配合与装拆①滚动轴承的配合•内圈与轴颈：采用基孔制•外圈与座孔：采用基轴制•选择的原则：•紧些的配合旋转精度高、振动小•转动套圈、速度高、受载大、工作温度变化大——选较紧的配合（过盈配合）•不动套圈、常拆轴承——选较松的配合（间隙配合)安装:1)对中小型轴承：手锤轻轻敲入2）对大型轴承：压力机压入或加热后套装3）同时安装内外圈：用专用工具②滚动轴承的装拆滚动轴承的拆卸•轴肩高度应低于内圈厚度→拆卸时不损坏•轴承内圈Ｒ＞轴肩处ｒ•安装轴承轴段不宜过长→易装易拆1）专用工具拆卸2）内外圈分离轴承：压力机、螺钉将外圈顶出。滚动轴承习题--请改错请看答案