《機(jī)械設(shè)計(jì)》第8章-軸承

第8章軸承第一節(jié)概述滾動(dòng)軸承滑動(dòng)無剖分，中間軸承安裝困難適用于高速、高精度、重載及要求剖分的場合可在很惡劣的條件下工作，且調(diào)整、安裝方便

⑵油膜具有彈性，能緩沖、吸振μ=0.005～0.01⑴摩擦阻力只是潤滑油分子間的內(nèi)摩擦阻力現(xiàn)象：接觸面被油膜完全隔開用于汽輪機(jī)等長期高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)器上一、摩擦狀態(tài)1.流體摩擦狀態(tài)特點(diǎn)：2.干摩擦、邊界摩擦直接接觸，μ較大，磨損快3.混合摩擦二特點(diǎn)2.邊界潤滑軸承，摩擦損耗較大1.結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。優(yōu)點(diǎn)：2.精度高、耐沖擊、吸振、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。3.壽命長缺點(diǎn)：1.維修復(fù)雜；對(duì)潤滑條件要求高選用合適的類型、尺寸摩擦阻力?。粏?dòng)快；效率高安裝、潤滑、密封優(yōu)點(diǎn)：設(shè)計(jì)：標(biāo)準(zhǔn)件安裝、維修方便；制造成本低應(yīng)用廣泛滾動(dòng)軸承滑動(dòng)軸承滑動(dòng)軸承的特點(diǎn)、應(yīng)用及分類

在以下場合，則主要使用滑動(dòng)軸承：１．工作轉(zhuǎn)速很高，如汽輪發(fā)電機(jī)。２．要求對(duì)軸的支承位置特別精確，如精密磨床。３．承受巨大的沖擊與振動(dòng)載荷，如軋鋼機(jī)。４．特重型的載荷，如水輪發(fā)電機(jī)。５．根據(jù)裝配要求必須制成剖分式的軸承，如曲軸軸承。６．徑向尺寸受限制時(shí)，如多輥軋鋼機(jī)?；瑒?dòng)軸承的分類根據(jù)所承受載荷的方向、滑動(dòng)軸承可分為徑向軸承、推力軸承兩大類。根據(jù)軸系和拆裝的需要，滑動(dòng)軸承可分為整體式和剖分式兩類。根據(jù)頸和軸瓦間的摩擦狀態(tài)，滑動(dòng)軸承可分為液體摩擦滑動(dòng)軸承和非液體摩擦滑動(dòng)軸承根據(jù)工作時(shí)相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間油膜形成原理的不同，液體摩擦滑動(dòng)軸承又分為液體動(dòng)壓潤滑軸承和液體靜壓潤滑軸承，簡稱動(dòng)壓軸承和靜壓軸承。滑動(dòng)軸承面接觸，承載能力高，零件數(shù)少制造更精確滑動(dòng)軸承的特點(diǎn)徑向尺寸小對(duì)于大型軸，滾動(dòng)軸承不好裝拆，可采用滑動(dòng)軸承剖分結(jié)構(gòu)滑動(dòng)軸承的特點(diǎn)徑向尺寸小。在特殊無潤滑介質(zhì)下也能勝任滑動(dòng)軸承的特點(diǎn)各類滑動(dòng)軸承特點(diǎn)：1.徑向滑動(dòng)軸承⑴整體式軸承從軸端裝入滑動(dòng)軸承一般由軸承座、軸瓦、潤滑裝置、密封裝置等部分組成。第二節(jié)滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)及材料一、滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)應(yīng)用：構(gòu)造簡單、成本低，磨損后無法修整。用于低速、輕載的間歇工作機(jī)械中安裝方法：⑵剖分式剖分面應(yīng)盡量取在垂直于載荷的直徑平面內(nèi)，通常為180°剖分階梯狀剖分⑶軸瓦結(jié)構(gòu)a)軸瓦的形式與結(jié)構(gòu)b)油孔、油槽和油室2.推力滑動(dòng)軸承1、對(duì)軸承材料的要求2、常用材料金屬材料：1）鑄鐵2）軸承合金3）銅合金4）鋁基合金5）多孔質(zhì)金屬材料（粉末冶金）非金屬材料——塑料、橡膠良好的減摩、耐磨、抗膠合、導(dǎo)熱性；足夠的抗壓、抗疲勞強(qiáng)度二、材料2.分類減少摩擦、降低磨損、散熱、緩沖、密封、防銹液體、半液體、固體、氣體4.針入度二、潤滑油（脂）的主要性能指標(biāo)第三節(jié)滑動(dòng)軸承的潤滑一、潤滑劑的分類1.作用1.粘度η3.油性潤滑油粘度特性好是指粘度受溫度影響小2.凝點(diǎn)η阻力tη潤滑油冷卻到不能流動(dòng)的最高溫度濕潤或吸附于摩擦表面的性能針入度越小，潤滑脂越稠脂的稀稠三、潤滑方法和潤滑裝置針閥油杯芯捻油杯旋套式注油油杯1.限制軸承工作面上的壓強(qiáng)p3.限制滑動(dòng)速度2.限制軸承的pv值推力軸承第四節(jié)邊界和混合摩擦滑動(dòng)軸承的計(jì)算向心軸承一徑向軸承Fa——軸向載荷（Ｎ）

z——推力環(huán)的數(shù)目d,d0——推力環(huán)的內(nèi)徑和外徑k——考慮推力環(huán)面上有油溝使面積減小的系數(shù)，k=0.8~0.9[p]——許用壓力（ＭＰａ）二、推力滑動(dòng)軸承的計(jì)算1）驗(yàn)算軸承的平均壓力Ｐ２）驗(yàn)算軸承的pV值

n——軸頸轉(zhuǎn)速(r/min)

vm——推力環(huán)面的平均速度(m/s)[pv]——pv的許用值(N/mm2.m/s)

dm——推力環(huán)面的平均直徑,mm3）驗(yàn)算軸承的vm

值一動(dòng)壓軸承的油膜形成1液體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承起動(dòng)階段不穩(wěn)定潤滑階段動(dòng)力潤滑階段第五節(jié)液體摩擦滑動(dòng)軸承簡介2、流體靜力潤滑

一、滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)第六節(jié)滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)、主要類型和代號(hào)1.組成及作用2.工作情況滾動(dòng)體滾動(dòng)軸承保持架滾道內(nèi)、外圈多數(shù)情況內(nèi)圈軸頸外圈軸承座、機(jī)座軟鋼、青銅、尼龍內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體保持架GCr15、GCr15SiMn3.材料滾動(dòng)體的形狀⑴接觸角α2.幾個(gè)概念⑵角偏位內(nèi)圈相對(duì)于外圈偏轉(zhuǎn)的角度β——偏轉(zhuǎn)角β使內(nèi)、外圈軸線不重合——角偏位能自動(dòng)適應(yīng)角偏位，并保證正常工作的性能自動(dòng)調(diào)心：⑶極限轉(zhuǎn)速在一定載荷及潤滑條件下軸承許可的最高轉(zhuǎn)速球nlim＞滾子nlim

（一般情況）工作轉(zhuǎn)速＜極限轉(zhuǎn)速三滾動(dòng)軸承的代號(hào)尺寸系列代號(hào)相同的內(nèi)徑可以有不同的外徑與不同的寬度。外徑系列代號(hào)：特輕(0,1),輕(2),中(3),重(4)

寬度系列代號(hào)：一般正常寬度為“0”,通常不標(biāo)注。

但對(duì)圓錐滾子軸承(3類)和調(diào)心滾子軸承(2類)不能省略“0”

后置代號(hào)——軸承的結(jié)構(gòu)、公差、游隙及材料的特殊要求等（1）內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號(hào)C、AC、B——角接觸球軸承的接觸角（3）公差等級(jí)代號(hào)/P2、/P4、/P5、/P6、/P6X—普通級(jí)可省略精度高低2.僅受徑向力向心軸承（60000，N0000，NU00000）7210AC一、載荷性質(zhì)、大小和方向例如：1.載荷大、有振動(dòng)和沖擊——滾子軸承第七節(jié)滾動(dòng)軸承類型的選擇4.同時(shí)受有徑向力和軸向力N2208/P6載荷小、無振動(dòng)和沖擊——球軸承3.僅受軸向力推力軸承（50000）⑶徑向力＜＜軸向力向心、推力軸承組合⑴徑向力＞軸向力（60000、70000C、30000）⑵徑向力＜軸向力（70000AC、30000B）二、自動(dòng)調(diào)心性能的要求軸變形大時(shí)三、轉(zhuǎn)速五、經(jīng)濟(jì)性不宜與其他類型的軸承同用，以免影響調(diào)心效果注意：四、安裝尺寸調(diào)心球軸承滾子軸承點(diǎn)擊圖像看大圖一、軸承的固定第八節(jié)滾動(dòng)軸承部件的組合設(shè)計(jì)兩端固定一端固定一端游動(dòng)二、軸承組合的調(diào)整1.游隙的調(diào)整非調(diào)整：向心球軸承、向心短圓柱滾子軸承、向心球面球軸承調(diào)整：圓錐滾子軸承、向心推力球軸承、推力球軸承徑向游隙——一個(gè)套圈固定，另一個(gè)套圈沿徑向的最大移動(dòng)量軸向軸向2.軸承組合位置的調(diào)整軸承內(nèi)圈與軸松————→緊js6，j6，k6，m6，n6松————→緊G7，H7，JS7，J7軸承外圈與軸承座孔基孔制：基軸制：三．滾動(dòng)軸承的配合滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，軸承內(nèi)圈與軸的配合采用基孔制，軸承外圈與軸承座孔的配合采用基軸制。四．滾動(dòng)軸承的安裝與拆卸（1）軸承的安裝冷壓法熱套法（2）軸承的拆卸（2）軸承的拆卸采用中用工具或壓力機(jī)拆卸軸承為方便拆卸，軸上定位軸肩的高度應(yīng)小于軸承內(nèi)圈的高度。五、滾動(dòng)軸承的潤滑與密封潤滑方式：1、脂潤滑2、油潤滑油浴或飛濺潤滑、滴油潤滑、噴油潤滑、油霧潤滑3、固體潤滑密封：第九節(jié)滾動(dòng)軸承的計(jì)算軸承尺寸使用期限在給定載荷下，不發(fā)生失效目的：一、滾動(dòng)軸承的失效形式點(diǎn)蝕1.疲勞點(diǎn)蝕滾動(dòng)體——不穩(wěn)定脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力套圈——穩(wěn)定的脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力接觸應(yīng)力噪音振動(dòng)溫度失效受軸向載荷Fa

各滾動(dòng)體平均分擔(dān)受徑向載荷Fr

上半圈滾動(dòng)體不受力下半圈滾動(dòng)體受力靜載大、沖擊大2.塑性變形3.其他失效形式局部σ＞σs套圈斷裂、滾動(dòng)體破碎、保持架破損、磨損、擦傷、銹蝕失效塑性變形轉(zhuǎn)速很低或作間歇擺動(dòng)計(jì)算準(zhǔn)則：一般軸承——疲勞壽命計(jì)算（針對(duì)點(diǎn)蝕）、靜強(qiáng)度計(jì)算低速或擺動(dòng)軸承——只進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算高速軸承——進(jìn)行疲勞壽命計(jì)算、校驗(yàn)極限轉(zhuǎn)速。1.基本概念向心軸承：Cr二、滾動(dòng)軸承壽命計(jì)算的基本概念及計(jì)算公式⑴軸承壽命⑵基本額定壽命L10

——同一批軸承在相同工作條件下工作，其中90%的軸承在產(chǎn)生疲勞點(diǎn)蝕前所能運(yùn)轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)L10（以106r為單位）或一定轉(zhuǎn)速下的工作時(shí)數(shù)LhL10=1時(shí)，軸承所能承受的載荷⑶基本額定動(dòng)載荷C由試驗(yàn)得到推力軸承：Ca不同型號(hào)的軸承基本額定動(dòng)載荷的值不同，它反映了軸承，承載能力的大小。(4)滾動(dòng)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷徑向接觸軸承大小和方向恒定徑向載荷推力軸承大小和方向恒定的中心軸向載荷基本額定動(dòng)載荷實(shí)際復(fù)合載荷徑向載荷+軸向載荷當(dāng)量動(dòng)載荷假想的徑向載荷假想的軸向載荷壽命相同轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化原則計(jì)算壽命時(shí)條件不同，不方便比較2軸承的壽命計(jì)算公式載荷與壽命的關(guān)系當(dāng)量動(dòng)載荷基本額定動(dòng)載荷壽命指數(shù)球軸承ε=3滾子軸承ε=10/3軸承的壽命計(jì)算公式溫度系數(shù)當(dāng)工作t>120℃時(shí)，因金屬組織硬度和潤滑條件等的變化，軸承的基本額定動(dòng)載荷C有所下降∴引入溫度系數(shù)ft軸承的壽命計(jì)算公式C為所選軸承型號(hào)的基本額定動(dòng)載荷，查表得。可參考表當(dāng)軸承的預(yù)期壽命取定時(shí)，可求出軸承應(yīng)具有的基本額定動(dòng)載荷-------------選軸承型號(hào)和尺寸1.向心軸承（圓柱滾子軸承、滾針軸承）三、滾動(dòng)軸承的當(dāng)量載荷Pr（Pa）Y——軸向系數(shù)Pr=fp·FrX——徑向系數(shù)2.推力軸承（α=90°）承受純徑向載荷Fr3.Fr、Fa（深溝球、調(diào)心、角接觸球、圓錐滾子軸承）fp——載荷系數(shù)只受軸向載荷FaPa=fp·FaPr=fp（XFr+YFa)沖擊載荷系數(shù)載荷性質(zhì)載荷系數(shù)fd舉例無沖擊或輕微沖擊1.0～1.2電機(jī)、汽輪機(jī)、通風(fēng)機(jī)、水泵等中等沖擊或中等慣性力1.2～1.8機(jī)床、車輛、動(dòng)力機(jī)械、起重機(jī)、造紙機(jī)、選礦機(jī)、冶金機(jī)械、卷揚(yáng)機(jī)械等強(qiáng)大沖擊1.8～3.0碎石機(jī)、軋鋼機(jī)、鉆探機(jī)、振動(dòng)篩等表12-8徑向系數(shù)X軸向系數(shù)Y

軸承類型單個(gè)軸承或串聯(lián)配置深溝球軸承0.0140.0280.0560.190.220.261.000.562.301.991.71軸向載荷影響的判斷系數(shù)

是軸承的基本額定靜載荷，具體數(shù)值可由軸承手冊查取四向心角接觸軸承軸向力的計(jì)算1派生軸向力RS0P0N01派生軸向力圓錐滾子軸承角接觸球軸承C型（α=15°)AC型（α=25°)B型（α=40°)S=R/(2Y)S=eRS=0.68RS=1.14R向心角接觸軸承的派生軸向力R1R22軸向力A的計(jì)算S1R1S2R2假設(shè)Fa+S1>S2,1被放松2被壓緊ΔSA1=S1=S1+FaA2=S2+ΔS2軸向力A的計(jì)算ΔSS1R1S2R2假設(shè)Fa+S1<S2,2被放松1被壓緊ΔSA2=S2=S2-FaA1=S1+ΔS2軸向力A的計(jì)算結(jié)論：——實(shí)際軸向力A的計(jì)算方法1）分析軸上派生軸向力和外加軸向載荷，判定被“壓緊”和“放松”的軸承。2）“壓緊”端軸承的軸向力等于除本身派生軸向力外，軸上其他所有軸向力代數(shù)和。3）“放松”端軸承的軸向力等于本身的派生軸向力軸承：7308AC例1：e=0.68

同軸承，且Pr1＞Pr2，∴按Pr1計(jì)算壽命已知：Fr1=1000N，F(xiàn)r2=2060NFx=880N，n=5000r/min，L′h=2500