第6章_4軸承_汽車機(jī)械基礎(chǔ)

1、軸承 聯(lián)軸器,1 滑動(dòng)摩擦與滾動(dòng)摩擦 2 滾動(dòng)軸承 3 滑動(dòng)軸承,6.7 軸承,軸承是支承軸及軸上零件的重要零件, 主要用來(lái)減輕軸與支承間的摩擦與磨損, 并保持軸的回轉(zhuǎn)精度和安裝位置。 軸承根據(jù)工作的摩擦性質(zhì), 可分為滑動(dòng)摩擦軸承(簡(jiǎn)稱滑動(dòng)軸承)和滾動(dòng)摩擦軸承(簡(jiǎn)稱滾動(dòng)軸承)兩類。 滾動(dòng)軸承具有摩擦系數(shù)小， 已標(biāo)準(zhǔn)化, 設(shè)計(jì)、 使用、 潤(rùn)滑、 維護(hù)方便等一系列優(yōu)點(diǎn), 因此在一般機(jī)械中廣泛應(yīng)用。,滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品, 在一般機(jī)械設(shè)計(jì)中主要是根據(jù)具體的載荷、 轉(zhuǎn)速、 旋轉(zhuǎn)精度和工作條件等要求, 選擇類型和尺寸合適的滾動(dòng)軸承, 并進(jìn)行軸承的組合設(shè)計(jì)。,2 滾動(dòng)軸承,（一）、 滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu) 滾動(dòng)軸

2、承的典型結(jié)構(gòu)如圖所示, 通常由外圈1、 內(nèi)圈2、 滾動(dòng)體3和保持架4組成。 內(nèi)圈裝在軸頸上, 外圈裝在軸承座孔內(nèi), 多數(shù)情況下內(nèi)圈與軸一起轉(zhuǎn)動(dòng), 外圈保持不動(dòng)。 工作時(shí), 滾動(dòng)體在內(nèi)外圈間滾動(dòng), 保持架將滾動(dòng)體均勻地隔開(kāi), 以減少滾動(dòng)體之間的摩擦和磨損。,滾動(dòng)軸承的構(gòu)造,實(shí)物,滾動(dòng)體的種類,滾動(dòng)體有球、 圓錐滾子、 圓柱滾子、 鼓形滾子和滾針等幾種形狀, 如圖所示。 滾動(dòng)軸承的內(nèi)、 外圈和滾動(dòng)體采用強(qiáng)度高、 耐磨性好的含鉻合金鋼制造, 保持架多用軟鋼沖壓而成, 也有采用銅合金或塑料保持架的。,實(shí)物,（二）、 滾動(dòng)軸承的類型 滾動(dòng)軸承中, 滾動(dòng)體與外圈接觸處的法線與垂直于軸承軸心線的徑向平面之間

3、的夾角稱為接觸角, 如圖所示， 它是滾動(dòng)軸承的一個(gè)重要參數(shù)。 1. 按滾動(dòng)軸承承載方向分類 (1) 向心軸承： 主要承受或只承受徑向載荷, 其接觸角為045； (2) 推力軸承： 主要承受或只承受軸向載荷, 其接觸角為4590。 (3) 向心推力軸承,滾動(dòng)軸承的接觸角,2. 按滾動(dòng)軸承滾動(dòng)體形狀分類 滾動(dòng)軸承可分為球軸承和滾子軸承， 而滾子軸承又分為圓錐滾子軸承、 圓柱滾子軸承等。 3. 按滾動(dòng)軸承工作時(shí)能否調(diào)心分類 滾動(dòng)軸承可分為剛性軸承和調(diào)心軸承。 常用滾動(dòng)軸承的主要類型、 尺寸系列代號(hào)及性能特點(diǎn)見(jiàn)表。,常用滾動(dòng)軸承的主要類型、尺寸系列代號(hào)及性能特點(diǎn)（略）,滾動(dòng)軸承的代號(hào)及選用,1 滾動(dòng)軸

4、承的代號(hào) 由于滾動(dòng)軸承已標(biāo)準(zhǔn)化, 為了便于生產(chǎn)和使用, 國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了滾動(dòng)軸承的代號(hào)。 代號(hào)的構(gòu)成情況見(jiàn)表。,滾動(dòng)軸承代號(hào)的構(gòu)成,A. 基本代號(hào) 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定, 滾動(dòng)軸承的基本代號(hào)由三部分構(gòu)成， 如圖 所示。 (1) 內(nèi)徑代號(hào)： 用自右至左第1、 2位數(shù)字表示， 表示方法見(jiàn)表 。,滾動(dòng)軸承的基本代號(hào),常用軸承的內(nèi)徑代號(hào),(2) 直徑系列代號(hào): 即結(jié)構(gòu)相同、 內(nèi)徑相同的軸承在外徑和寬度方面的變化系列, 用右起第3位數(shù)字表示。 直徑系列代號(hào)見(jiàn)表 。 各系列之間的尺寸對(duì)比如圖 所示。 ,向心軸承和推力軸承的常用尺寸系列代號(hào),直徑系列對(duì)比,(3) 寬(高)度系列: 即結(jié)構(gòu)、 內(nèi)徑和直徑都相等的軸承

5、, 在寬度方面的變化系列, 用右起第4位數(shù)字表示。 向心軸承和推力軸承的寬度系列代號(hào)見(jiàn)表 。 寬度系列為0系列時(shí), 多數(shù)軸承此代號(hào)不標(biāo)出(調(diào)心滾子軸承、 圓錐滾子軸承除外)。 (4) 類型代號(hào): 軸承類型代號(hào)用數(shù)字或字母表示, 見(jiàn)表 。 圓柱滾子軸承、 滾針軸承分別用N、 NA表示, 其余都為數(shù)字表示。 用字母表示時(shí), 類型代號(hào)與右邊的數(shù)字代號(hào)之間空半個(gè)漢字的寬度。,1 3 5 6 7N,調(diào)心球軸承,圓錐滾子軸承,推力球軸承,深溝球軸承,角接觸球軸承,圓柱滾子軸承,B. 前置、 后置代號(hào) 前置、 后置代號(hào)是軸承在結(jié)構(gòu)形式、 尺寸、 公差、 技術(shù)要求等有改變時(shí), 在其基本代號(hào)前后添加的補(bǔ)充代號(hào)。

6、 (1) 前置代號(hào): 前置代號(hào)用字母表示, 如圓柱滾子軸承代號(hào)LN207中的L表示可分離軸承的內(nèi)圈或外圈。 (2) 后置代號(hào): 后置代號(hào)用字母和數(shù)字表示軸承的結(jié)構(gòu)、 公差及材料的特殊要求等內(nèi)容, 與左邊的基本代號(hào)空半個(gè)漢字(代號(hào)中有“”、 “/”符號(hào)的除外)。 后置代號(hào)中部分軸承內(nèi)部結(jié)構(gòu)的代號(hào)見(jiàn)表 。,部分軸承內(nèi)部結(jié)構(gòu)的代號(hào),例 ：說(shuō)明滾動(dòng)軸承代號(hào)7208 AC和6308/P63的意義。 解 (1),3 、 滑動(dòng)軸承,1 滑動(dòng)軸承的特點(diǎn)與應(yīng)用 工作時(shí)軸套和軸頸的支承面間形成直接或間接滑動(dòng)摩擦的軸承稱為滑動(dòng)軸承。 滑動(dòng)軸承工作面間一般有潤(rùn)滑油膜且為面接觸, 所以滑動(dòng)軸承具有承載能力大、 抗沖擊、

7、 噪聲低、 工作平穩(wěn)、 回轉(zhuǎn)精度高、 高速性能好等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。,滑動(dòng)軸承主要應(yīng)用于以下場(chǎng)合: 工作轉(zhuǎn)速極高的軸承； 要求軸的支承位置特別精確、 回轉(zhuǎn)精度要求特別高的軸承； 特重型軸承； 承受巨大沖擊和震動(dòng)載荷的軸承； 必須采用剖分結(jié)構(gòu)的軸承； 要求徑向尺寸特別小以及特殊工作條件的軸承。 滑動(dòng)軸承在內(nèi)燃機(jī)、 汽輪機(jī)、 鐵路機(jī)車、 軋鋼機(jī)、 金屬切削機(jī)床以及天文望遠(yuǎn)鏡等設(shè)備中應(yīng)用很廣泛。,B. 按潤(rùn)滑狀態(tài)分類 (1) 流體潤(rùn)滑軸承: 摩擦表面完全被流體膜分隔開(kāi), 表面間的摩擦為流體分子間的內(nèi)摩擦。 (2) 非流體潤(rùn)滑軸承: 摩擦表面間為邊界潤(rùn)滑或混合潤(rùn)滑。 C. 按流體膜的形成原理分類 常見(jiàn)的滑動(dòng)

8、軸承有流體動(dòng)壓潤(rùn)滑軸承、 流體靜壓潤(rùn)滑軸承和流體動(dòng)靜壓潤(rùn)滑軸承。,D. 按潤(rùn)滑材料分類 常見(jiàn)的滑動(dòng)軸承有液體潤(rùn)滑軸承、 氣體潤(rùn)滑軸承、 塑性體潤(rùn)滑軸承、 固體潤(rùn)滑軸承和自潤(rùn)滑軸承。 和滾動(dòng)軸承相比, 在某些工作條件下, 滑動(dòng)軸承有著顯著的優(yōu)越性, 不能為滾動(dòng)軸承所代替。,2 滑動(dòng)軸承的類型 A. 按承受載荷方向分類 (1) 徑向軸承: 只承受徑向載荷。 (2) 推力軸承: 只承受軸向載荷。 (3) 組合軸承: 同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷。,整體式徑向軸承,二、 滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)與材料,1 滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)形式 滑動(dòng)軸承一般由軸承座、 軸瓦、 潤(rùn)滑裝置和密封裝置等組成。,A. 徑向滑動(dòng)軸承 1) 整

9、體式滑動(dòng)軸承 下圖所示為典型的整體式滑動(dòng)軸承, 由軸承座和軸瓦組成。 整體式滑動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 成本低、 但無(wú)法調(diào)節(jié)軸頸和軸承孔間的間隙, 當(dāng)軸承磨損到一定程度時(shí)必須更換。 裝拆這種軸承時(shí)軸或軸承必須作軸向移動(dòng), 很不方便, 故多用于輕載、 低速、 間歇工作的簡(jiǎn)單機(jī)械中, 其結(jié)構(gòu)已標(biāo)準(zhǔn)化。,軸承模型,2) 剖分式滑動(dòng)軸承 圖所示為典型的剖分式滑動(dòng)軸承, 由軸承座、 軸承蓋、 對(duì)開(kāi)軸瓦、螺栓等組成。軸瓦和軸承座均為剖分式結(jié)構(gòu), 在軸承蓋與軸承座的剖分面上制有階梯形定位口, 便于安裝時(shí)定心。 軸瓦直接支承軸頸, 因而軸承蓋應(yīng)適度壓緊軸瓦, 以使軸瓦不能在軸承孔中轉(zhuǎn)動(dòng)。 軸承蓋頂端制有螺紋孔, 以便

10、安裝油杯或油管。,剖分式徑向軸承,模型,調(diào)心式徑向軸承,3) 調(diào)心式滑動(dòng)軸承 調(diào)心式滑動(dòng)軸承的軸瓦位置可以調(diào)整以適應(yīng)軸頸, 從而避免軸瓦發(fā)生急劇磨損, 如下圖所示。,(a) 實(shí)心端面止推軸頸; (b) 空心端面止推軸頸; (c) 環(huán)狀軸頸; (d) 多環(huán)軸頸,B. 推力軸承 圖所示為常見(jiàn)的推力軸承, 其工作面有實(shí)心端面、 空心端面、 單環(huán)工作面和多環(huán)工作面。,2 滑動(dòng)軸承軸瓦的結(jié)構(gòu)形式 滑動(dòng)軸承中的軸瓦結(jié)構(gòu)有兩種形式, 一是整體式結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖), 二是剖分式結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖)。 對(duì)于大型軸瓦, 為節(jié)約貴重的減摩材料和便于修理, 常制成雙金屬軸瓦, 即以鋼、 鑄鐵或青銅做瓦背, 再在瓦背上澆鑄一薄層減摩

11、材料(軸承襯)以提高軸瓦的工作性能。 金屬軸瓦一般是鑄造的, 在某些工業(yè)部門中, 由于生產(chǎn)批量較大, 常用附有薄層減摩材料的鋼帶(厚約1.52.5 mm)制成。 此外, 在瓦背上澆鑄軸承襯時(shí), 為了使軸承襯貼附牢固, 應(yīng)在瓦背上預(yù)制燕尾形或螺紋形溝槽, 如圖所示。,整體式軸瓦 (a) 無(wú)油溝軸套; (b) 有油溝軸套,整體式軸瓦 (a) 無(wú)油溝軸套; (b) 有油溝軸套,剖分式軸瓦,軸瓦瓦背溝槽形狀,軸瓦應(yīng)開(kāi)設(shè)供油孔及油溝, 以便潤(rùn)滑油進(jìn)入軸承并流到整個(gè)工作面上。 通常油溝的軸向長(zhǎng)度約為軸瓦寬度的80%, 如圖所示, 以便在軸瓦兩端留出封油部分, 防止?jié)櫥偷牧魇А?軸瓦的油溝一般應(yīng)開(kāi)設(shè)在非壓

12、力區(qū)或剖分面上。 滑動(dòng)軸承殼體和軸瓦的結(jié)構(gòu)尺寸, 可參看有關(guān)手冊(cè)、 圖冊(cè)中的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和公式， 并結(jié)合設(shè)計(jì)要求確定。,油溝的形式,3 軸承材料 常用的軸承材料有三類: (1) 金屬材料: 如軸承合金、 灰鑄鐵、 減摩鑄鐵等； (2) 金屬陶瓷: 如含油軸承； (3) 非金屬材料: 如酚醛塑料、 尼龍等。 常用軸瓦材料的性能及其應(yīng)用見(jiàn)表（略）。,三、滑動(dòng)軸承的潤(rùn)滑,潤(rùn)滑對(duì)減少滑動(dòng)軸承的摩擦和磨損以及保證軸承正常工作具有重要意義。 它除了可以降低功耗外, 還具有冷卻、 防塵、 防銹和緩沖吸震等作用, 直接影響軸承的工作能力和使用壽命。 因此, 設(shè)計(jì)滑動(dòng)軸承時(shí), 必須注意合理選擇潤(rùn)滑劑及潤(rùn)滑裝置。,1

13、 潤(rùn)滑劑 常用的潤(rùn)滑劑一般為潤(rùn)滑油、 潤(rùn)滑脂, 在特殊工況下, 還可采用固體潤(rùn)滑劑及水和空氣等。 A. 潤(rùn)滑油 潤(rùn)滑油是最常用的潤(rùn)滑劑, 有動(dòng)、 植物油, 礦物油和合成油, 其中以礦物油應(yīng)用最廣。 粘度是潤(rùn)滑油最主要的性能指標(biāo)。 粘度是潤(rùn)滑油抵抗變形的能力, 表征液體流動(dòng)的內(nèi)摩擦性能, 粘度大的液體內(nèi)摩擦阻力大, 承載后油不易被擠出, 有利于油膜形成。 通常粘度隨溫度升高而減低。 除粘度之外, 潤(rùn)滑油的性能指標(biāo)還有凝點(diǎn)、 閃點(diǎn)等。 選用潤(rùn)滑油時(shí), 通常以粘度為主要指標(biāo), 具體選用見(jiàn)表（略）。,2. 潤(rùn)滑脂 潤(rùn)滑脂是由潤(rùn)滑油添加各種稠化劑(如鈣、 鈉、 鋁、 鋰等金屬皂)和穩(wěn)定劑而成的膏狀潤(rùn)滑劑

14、。 其特點(diǎn)是稠度大不易流失, 密封簡(jiǎn)單, 不需經(jīng)常添加, 但摩擦損耗大, 故高速不宜用。 按所用金屬皂的不同, 潤(rùn)滑脂主要有: (1) 鈣基潤(rùn)滑脂: 有較好的耐水性, 但不耐熱(使用溫度不超過(guò)60)； (2) 鈉基潤(rùn)滑脂: 耐熱性較好(使用溫度可達(dá)115145), 但抗水性差； (3) 鋁基潤(rùn)滑脂: 具有良好的抗水性； (4) 鋰基潤(rùn)滑脂: 性能良好, 既耐水又耐熱, 在-20150范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用。,常用潤(rùn)滑脂的主要性能和用途,潤(rùn) 滑,作用: 減少摩擦、降低溫升和防止腐蝕 潤(rùn)滑不良軸承溫升劇增，加速軸承的磨損，影響主軸組件的正常工作 潤(rùn)滑劑的選用和潤(rùn)滑方式?jīng)Q定于軸承的類型、速度和工作負(fù)荷,滾動(dòng)

15、軸承潤(rùn)滑脂或潤(rùn)滑油潤(rùn)滑 速度較低時(shí)，溫升較低脂潤(rùn)滑 速度較高時(shí)油潤(rùn)滑 按軸承的速度因數(shù)ndm選擇 ndm較低時(shí)脂潤(rùn)滑 ndm較高時(shí)油潤(rùn)滑,1脂潤(rùn)滑,優(yōu)點(diǎn)：潤(rùn)滑脂的粘度大，不易流失，不需要經(jīng)常更換，密封簡(jiǎn)單 缺點(diǎn)：摩擦阻力大，機(jī)械效率低，流動(dòng)性差，導(dǎo)熱系數(shù)小 適用于ndm值較低的場(chǎng)合，特別適用于立式或套筒式主軸組件，可防止漏油 常用的油脂有：理基潤(rùn)滑脂 精密主軸潤(rùn)滑脂,2潤(rùn)滑油,主軸軸承速度較高時(shí)，宜采用潤(rùn)滑油 優(yōu)點(diǎn)：摩擦阻力小，冷卻效果好，具有沖洗作用 為了保證滾動(dòng)體與滾道接觸面上有足夠壓強(qiáng)的油膜，應(yīng)使?jié)櫥驮谳S承工作溫度下的粘度為（1223）10-6m2/s,潤(rùn)滑方式：飛濺、滴油、循環(huán)、油霧

16、和噴射等 主要根據(jù)軸承的速度因素ndm值選擇，可參考表4-8。,（1）飛濺潤(rùn)滑,利用齒輪或?qū)ｉT葉片等的旋轉(zhuǎn)，使?jié)櫥惋w濺 一般濺油齒輪浸入油中高度為1/2齒高至齒高的23倍，圓周速度為36ms，以免引起潤(rùn)滑不充分或過(guò)大的空載損失 油的粘度一般在50C時(shí)為（2030）10-6m2/s。常用N46或N68機(jī)械油 適用于要求不高的機(jī)床上,（2）滴油潤(rùn)滑,采用滴油器或絨線間斷地供給少量潤(rùn)滑油 應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)找出溫度最低的滴油量，一般每小時(shí)供油1100g 適用于需油量不大的場(chǎng)合 常用N46或N68機(jī)械油,（3）循環(huán)潤(rùn)滑,用專門油泵經(jīng)油管供油進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)潤(rùn)滑 同時(shí)具有潤(rùn)滑和冷卻作用；油容易過(guò)濾，清潔度較好，能

17、保證充分而均勻地輸出潤(rùn)滑油，是一種比較完善的潤(rùn)滑方法 適用于高速重載主軸組件 角接觸軸承有泵油效應(yīng)，油從小口進(jìn)入 常用N46或N68機(jī)械油,（4）油霧潤(rùn)滑,利用壓縮空氣，通過(guò)專門的霧化系統(tǒng)形成含少量油的油霧噴入軸承，起到潤(rùn)滑和冷卻作用 沒(méi)有油的攪拌損失，油的溫升小 以空氣氣流作為冷卻劑，冷卻效果好 需要專門設(shè)備，價(jià)格較高，用于高速主軸 油的粘度一般在40C時(shí)為（1837）10-6m2/s,（5）噴射潤(rùn)滑,軸承周圍安裝34個(gè)噴嘴，將壓力為 0.4MPa的油注射到保持架與軸承圈空隙中 周期性供油 特別適用于轉(zhuǎn)速極高的主軸 設(shè)備復(fù)雜，價(jià)格更高 油的粘度一般在40C時(shí)為(815)10-6m2/s,三、主軸組件的密封,作用: 1.防止灰塵、屑未和切削液等進(jìn)入軸承，以減少腐蝕和磨損； 2.防止?jié)櫥屯饴?，保護(hù)環(huán)境，避免污染,適用場(chǎng)合： 脂潤(rùn)滑，要求環(huán)境清潔，軸頸圓周速度v45 m/s，工作溫度不超過(guò)90,適用場(chǎng)合： 脂或油潤(rùn)滑，軸頸圓周速度v1015m/s，工作溫度: -40100,防漏油,防灰塵,1、接觸式密封：,二、滾動(dòng)軸承的密封,滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑和密封,軸承裝置的設(shè)計(jì),軸承裝置的設(shè)計(jì),唇形密封圈,軸承裝置的設(shè)計(jì),氈圈密封,唇形密