1、第12章 轴 承,12.1 概 述,12.2 滑动轴承的结构和材料,12.3 润滑剂和润滑装置,12.4 非液体摩擦滑动轴承设计,12.5 液体摩擦滑动轴承简介,12.6 滚动轴承的结构、类型和代号,12.7 滚动轴承的选择计算,12.8 滚动轴承的润滑和密封,12.9 滚动轴承的组合设计,学习和了解滑动轴承的结构和材料、润滑剂和润滑装,本章学习目标,掌握：滑动轴承的结构、非液体摩擦滑动轴承设计；滚动,本章学习要求,了解: 滑动轴承的材料、润滑剂和润滑装置；滚动轴承,轴承的结构类型、选择计算，轴承的组合设计。,代号、润滑和密封。,置、非液体摩擦滑动轴承设计、液体摩擦滑动轴承简介；,滚动轴承的结
2、构类型和代号、选择计算、润滑和密封、组,合设计。,12.1 概 述,轴承的功用：支承轴和轴上零件，保持轴的旋转精度，减,轴承的类型：滑动摩擦轴承(简称滑动轴承)和滚动摩擦轴,特点:,滚动轴承：摩擦系数小，起动阻力小。已标准化，选用、,滑动轴承：液体摩擦状态下，摩擦仅存在于液体内部。,适用场合:,滚动轴承：适用于中、低速以及精度要求较高的场合。,滑动轴承：汽轮机、离心式压缩机、内燃机、大型发电机,小轴和支承之间的摩擦和磨损。,承(简称滚动轴承)。,润滑及维护方便。径向尺寸较大，产生的振,动、噪音与设备的精度、轴的转速有关。,中多采用滑动轴承；低速而有冲击的场合也常,采用滑动轴承。,12.2 滑动
3、轴承的结构和材料,12.2.1 滑动轴承的主要类型及结构,类型：向心滑动轴承(径向滑动轴承承受径向载荷),1. 向心滑动轴承整体式向心滑动轴承,整体式向心滑动轴承,组成：由轴承座和轴承套(轴瓦)组成。,特点：结构简单、成本低、但磨损后,适用场合：低速、轻载及间歇工作的轴承。,间隙过大时无法调整，且轴颈只能从端部装入。,推力滑动轴承(止推滑动轴承承受轴向载荷),轴承套(轴瓦)压装在轴承座中。,轴承座用螺栓与机座联接，,顶部设有安装注油油杯的螺纹孔。,剖分式滑动轴承,1. 向心滑动轴承剖分式径向滑动轴承,结构及特点：由轴承盖2、轴承座1、剖分轴瓦4和双头螺柱3,根据所受载荷的方向，剖分面应尽量取在
4、垂直于载荷的,等组成。,直径平面内，通常为180剖分。剖分式滑动轴承在拆装轴,时，轴颈不需要轴向移动，拆装方便。适当增减轴瓦剖分面,之间的调整垫片，可调节轴颈与轴承间的间隙。,1. 向心滑动轴承调心式向心滑动轴承,结构及特点：,调心式向心滑动轴承,轴瓦和外表面制成球面，球面中心位于轴线上，轴瓦能,在一定的角度范围内摆动，以适应轴的弯曲变形。,2. 推力滑动轴承,1轴承座 2衬套 3径向轴瓦,a实心 b空心 c环形 d多环形,载荷较小时：空心或环形,止推轴瓦底部与轴承座球面接触，,载荷较大时：多环形,4止推轴瓦 5销钉,可自动调整位置，保证摩擦表面的,良好接触。,12.2.2 轴瓦的结构及轴承材
5、料,1. 轴瓦的结构,整体式轴瓦,剖分式轴瓦,整体式轴瓦,剖分式轴瓦,油沟形式,油孔和油沟应开在非承载区；,为向摩擦表面输送和分布润滑剂，轴瓦内表面开有油沟。,轴承衬：为减小摩擦和磨损，且保证轴瓦的强度，通常,一般油沟与轴瓦的端面保持一定的距离。,在轴瓦的内表面浇铸或轧制上一薄层的轴承衬。,2. 轴承的材料,足够的强度；良好的减摩性、耐磨性和磨合性；良好的,对轴承材料的基本要求：,常用的轴承材料:,轴承合金：可塑性好，减摩性、磨合性好，抗胶合能力,青铜：较高的强度、较好的减摩性耐磨性及导热性。,铸铁：一定的减摩性和耐磨性，成本低。,其他材料：塑料、尼龙、橡胶和粉末冶金材料等。,强。机械强度较低
6、。,摩擦顺应性和可嵌入性；良好的工艺性和经济性；导热,性好、热膨胀系数小等。,12.3 润滑剂和润滑装置,12.3.1 润滑剂的选择,三种类型的润滑剂：润滑油、润滑脂和固体润滑剂。,润滑剂对滑动轴承的工作状态和承载能力有直接影响。,润滑油包括：有机油(通常是动植物油)、矿物油(主要,润滑脂由润滑油和各种稠化剂(如钙、钠、铝、锂等,固体润滑剂包括：无机化合物、有机化合物、金属及金,是石油产品)和化学合成油。,金属皂)混合稠化而成。,属化合物等。如石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯、酚醛树脂。,大部分滑动轴承采用油润滑。,选择润滑油品种时：液体摩擦轴承和非液体摩擦轴承,润滑脂主要用于非液体摩擦轴承中使用要
7、求不高，低,固体润滑剂用于中载、低速、高温、低温及产品不得,润滑剂的选择：,应分别以粘度和油性为主要选择指标。,速、带有冲击和不便经常加油的场合。,受污染或不便加润滑油的场合。,12.3.2 润滑装置,间歇润滑,包括手工油壶注油和油杯注油供油。,只适用于低速不重要的轴承或间歇工作的轴承。,重要轴承必须采用连续供油润滑。,连续润滑：滴油润滑(如针阀式油杯和油芯式油杯),油环润滑,飞溅润滑,压力循环润滑,压力循环润滑,油环润滑,12.4 非液体摩擦滑动轴承设计,设计依据：维持边界油膜不遭破裂。,1. 向心轴承,轴承的压强,轴承的 值,2. 推力轴承,轴颈与轴承孔的配合：一般采用H7/f6、H8/f
8、8配合;,要求低的轴承可采用H9/f9配合。,12.5 液体摩擦滑动轴承简介,根据润滑油膜不同的形成原理，液体摩擦滑动轴承分为：,动压油膜：借助相对运动而在轴承间隙中形成的压力油膜。,液体动压滑动轴承 液体静压滑动轴承,12.5.1 液体动压滑动轴承,动压油膜的形成原理,形成液体动压润滑的条件:,(1) 轴颈与轴承孔之间形成收敛的楔形间隙；,(2) 两表面间必须有一定的相对速度，相对运动方向应保证,(3) 润滑油应有一定的粘度，并且供油量充足。,另外：载荷F、速度v、粘度及间隙等匹配恰当。,使润滑油从楔形间隙的大口流入，从小口流出；,12.5.2 液体静压滑动轴承,工作原理:,利用油泵向轴承供
9、给具有一定压力、流量的润滑油，,强制使轴颈与轴承孔表面隔开，形成液体润滑。,12.6 滚动轴承的结构、类型和代号,12.6.1 滚动轴承的结构,外圈1、内圈2、,滚动体3、 保持架4,滚动体的类型：球形、圆柱形、圆锥形、鼓形和针形,1、按滚动体的形状分,12.6.2 滚动轴承的类型和特点,滚动轴承的类型,球轴承和滚子轴承,公称接触角越大，轴承承受轴向载荷的能力也越大。,2、按承受载荷的方向或接触角的不同,轴承公称接触角: 滚动体与外圈接触处的法线与垂直于,轴承轴心线的平面之间的夹角。,(1) 向心轴承：主要承受或只承受径向载荷,2、按承受载荷的方向或接触角的不同,(2) 推力轴承：主要承受或只
10、承受轴向载荷,3、按调心性能 刚性轴承,调心轴承,12.6.3 滚动轴承的代号,滚动轴承的代号由基本代号、前置代号和后置代号构成,基本代号,内径代号、尺寸系列代号(包括直径系列和宽度系,列)、类型代号,类型代号,1 调心球轴承,2 调心滚子轴承(推力调心滚子轴承),3 圆锥滚子轴承,5 推力球轴承(双向推力球轴承),6 深沟球轴承,7 角接触球轴承,N 圆柱滚子轴承,NA 滚针轴承,宽,尺寸系列代号,内径代号,前置代号,前置代号及其含义参阅GB/T27293。,后置代号,用字母或加数字表示，置于基本代号的右侧，并与基本,内部结构代号,轴承公差等级代号,公差等级代号,代号空半个汉字距离或用符号“
11、”、“/”分隔,内部结构常用代号,例如:,6,2,2,03,解释轴承代号的含义：62203,深沟球轴承,宽度系列代号，2(宽)系列,直径系列代号，2(轻)系列,轴承内径d=17mm,精度等级普通级,例如:,7,(0),3,12,7312AC/P6,角接触球轴承,宽度系列代号，0(窄)系列，代号为零，不标出,直径系列代号，3(中)系列,轴承内径d=12560mm,AC,公称接触角25,/,P6,公差等级6级,常用的滚动轴承类型及特性,调心球轴承实例,调心滚子轴承,调心滚子轴承实例,圆锥滚子轴承,圆锥滚子轴承实例,推力球轴承,推力球轴承实例,深沟球轴承,深沟球轴承实例,角接触球轴承,角接触球轴承实
12、例,圆柱滚子球轴承,圆柱滚子球轴承实例,滚针轴承,滚针轴承实例,12.6.4 滚动轴承的类型选择,主要考虑的因素：,轴承的载荷：载荷的大小、方向和性质。,轴承的转速：球轴承允许的极限转速高于滚子轴承。,轴承的调心性能：轴承孔的同轴度低或工作时轴的弯曲,轴承的安装和拆卸：轴承无剖分面须沿轴向安装时，优先选,经济性：公差等级越高，轴承价格越贵。相同条件下，,变形较大时，应选用调心轴承。,内、外圈可分离的轴承便于安装和拆卸。,球轴承比滚子轴承便宜。,12.7 滚动轴承的选择计算,12.7.1 滚动轴承的受力分析和失效形式,1、 滚动轴承的受力分析,对于滚动体和内外滚道上的确定位置，受脉动循环变化,滚
13、动轴承的载荷分布图,接触应力的作用。,受通过轴心线的轴向载荷 Fa 作用时：,各滚动体所受的轴向载荷相同。,受纯径向载荷Fr 作用时(右图)：,滚动体随内圈(或外圈)滚动到不同位置，,其受力不同。承载区、径向力Fr 的作用方向,上，受最大载荷Fmax，向两侧逐渐减小。,滚动轴承受载荷体数量和滚动轴承载荷角及接触角的关系,2、 滚动轴承的失效形式,(1) 疲劳点蚀,滚动轴承的正常失效形式是滚动体或内外圈滚道的疲劳,轴承工作时，滚动体和内外圈滚道受脉动循环变化的,点蚀后轴承在工作时通常会出现较强烈的振动、噪音,点蚀破坏。,接触应力作用，当应力循环次数达到一定值后，会在某,一元件上引起表层金属剥落现
14、象，即疲劳点蚀。,和发热现象及旋转精度的下降，影响机器的正常工作。,轴承元件点蚀失效实例,(2) 塑性变形,工作时转速很低或仅作间歇摆动，过大的静载荷或瞬,影响滚动体的滚动，引起轴承的失效。,间过大的冲击载荷，均可能导致轴承元件接触部分的局,部应力超出材料的屈服极限而产生塑性变形。,12.7.2 滚动轴承选择计算,1. 滚动轴承的基本额定寿命,轴承的套圈或滚动体出现第一个疲劳扩展迹象前，一个套圈相对另一个套圈的总转数，或在某一转速下的工作时间。,轴承的寿命：,基本额定寿命：,将一组同一型号的轴承，在特定的相同条件下运转，10%轴承发生疲劳点蚀破坏时，内外圈所经历的总转数(以106r为单位)或工
15、作小时数(以小时h为单位)，以L10表示 。,2. 滚动轴承的基本额定动载荷,基本额定动载荷：,规定轴承的基本额定寿命为106r时，轴承所能承受的,对于向心轴承，为纯径向载荷，以Cr表示；对于推力,载荷，以C表示。,轴承，为纯轴向载荷，以Ca表示。,3. 轴承的寿命计算,106r,式中轴承的寿命指数，球轴承=3，滚子轴承 。,h,N,h,4. 轴承当量动载荷计算,当量动载荷：换算所得的一假想动载荷，用P表示。,式中Fr 轴承所受径向载荷;,在该载荷作用下轴承的寿命与实际载荷相同。,Fa 轴承所受轴向载荷;,X 径向载荷系数;,Y 轴向载荷系数。,5. 角接触向心轴承的轴向载荷,内部轴向力Fs：
16、,安装方式: 正装与反装,各滚动体上所产生的轴向分力的总和。,(正装),(1) 若,紧端,松端,(2)若,紧端,松端,松端轴承的轴向载荷等于其本身的内部轴向力。,(反装),紧端轴承的轴向载荷等于除本身内部轴向力外其余,轴向力的代数和。,(3)若,轴承寿命计算程序框图,已知,选择类型,选择代号,查,计算,计算,计算,查e值,查X、Y值,输出结果,Y,Y,查,N,N,例12-3 一农用水泵轴，轴径d=35,转速n=2900r/min，轴承径向载荷Fr=1810N,轴向载荷Fa=740N,要求轴承预期寿命 .拟选用深沟球轴承，试选择轴承型号。 p231,解：,(1) 求当量动载荷,暂取,则,e=0.
17、22,由表12-12查得X=0.56, Y=1.99.得,(2) 求所需的径向基本额定动载荷 查表12-11,查表12-10,代入公式12-7得,(3) 选择轴承型号查手册或本书附表1，选6307轴承，其,与原估计值相近，适用。,例12-3 根据工作条件，决定在某轴上安装一对角接触球轴承，如图12-25所示。已知两个轴承的载荷分别为 , ，外加轴向力 ，轴颈d=40mm，转速n=5000r/min，常温下运转，有中等冲击，预期寿命 ，试选择轴承型号。,解：,(1) 计算轴承的轴向力,暂定=40，由表12-13查得轴承的内部轴向力为,方向向左,方向向右,因,故：左端轴承1为压紧端,右端轴承2为放
18、松端,(2) 计算轴承的当量动载荷,由表12-12得，e=1.14，而,查表12-12得,轴承的当量动载荷：,(续),(3) 计算所需径向基本额定动载荷,取较大当量动载荷轴承1计算。因有中等冲击，查表12-11得，fp=1.5；常温下工作，查表12-10得， ft=1。由式(12-7)得,(4) 确定轴承型号,由轴径d=40，及所求的C值，由附表2查得7308B。,故适用。,12.8 滚动轴承的润滑和密封,12.8.1 滚动轴承的润滑,滚动轴承润滑的作用：减少摩擦和磨损、提高效率、延长,1. 润滑剂的选择,润滑剂：润滑油、润滑脂和固体润滑剂,轴承dn(1.52)105mmr/min时，一般采用
19、脂润滑。,当轴承的dn值过高或具备润滑油源时(如变速器、减速,2. 润滑方式选择,润滑方式可按轴承类型与dn值选取。,使用寿命，散热、减小接触应力、吸收振动和防止锈蚀等。,器)，可采用油润滑。,滚动轴承润滑剂与润滑方式的选择,12.8.2 滚动轴承的密封,滚动轴承的密封的作用：防止灰尘、水分等进入轴承，,密封的方法：接触式、非接触式和两者的组合式。,阻止润滑剂流失。,轴承的密封,组合式密封,接触式密封,非接触式密封,12.9 滚动轴承的组合设计,12.9.1 轴承轴系的轴向固定,1. 轴承套圈的轴向固定,内圈的固定,轴肩,弹性垫圈,轴端挡圈,螺母,止动垫圈,开口圆锥紧定套,圆螺母,轴肩,弹性垫
20、圈,轴端挡圈,止动垫圈,圆螺母,外圈固定,座孔的台肩,轴承盖,止动环,孔用弹性垫圈,螺纹环,套杯肩环,座孔的台肩,轴承盖,止动环,孔用弹性垫圈,螺纹环,套杯肩环,座孔的台肩,轴承盖,可调压盖,可调压盖,2. 滚动轴承组件的轴向固定,(1) 双支点单侧固定(两端固定式),使轴的两个支点中每个支点都能限制轴的单向移动，,两个支点合起来即限制了轴的双向移动。,适用于工作温度变化不大的短轴。,2. 滚动轴承组件的轴向固定,(1) 双支点单侧固定(两端固定式),圆锥滚子轴承用于两端固定支承,(2) 单支点双侧固定，另一支点游动(一端固定、一端游动),固定支点 游动支点 游动支点,两个支点中，使一个支点双
21、向固定以承受轴向力，另,一个支点可作轴向移动。,适用于工作温度变化较大的长轴。,一端固定，一端游动支承实例,(3) 双支点游动(两端游动式),两端游动支承实例,圆柱滚子轴承用于两端游动支承,12.9.2 轴承组合的调整,1. 轴承间隙的调整,轴承盖与机座间的垫片厚度或改变调整环厚度；,利用螺钉移动轴承外圈位置进行调整，并通过螺母锁紧。,调整方式：,2. 轴承的预紧,预紧：对某些可调游隙式轴承，在安装时给予一定的轴,螺母夹紧轴承外圈,磨窄套圈,调整外圈间隔套厚度,弹簧预紧,向压紧力，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，从而提高轴的旋转精度,和支承刚度。,3.
22、轴承组合位置的调整,轴承组合的轴向位置应可调。,调整方法：加减套杯、调整机座间垫片1的厚度,12.9.3 滚动轴承的配合,轴承内圈孔与轴的配合,轴承孔和外径的上偏差为0，下偏差为负。,轴承外圈与轴承座孔的配合,滚动轴承为标准件，为便于互换及适应大量生产,基孔制,基轴制,内圈与轴的配合较紧，外圈与座孔的配合较松。,轴承的配合 ，参考以下原则：,(1) 外载荷方向不变时，转动套圈比固定套圈的配合紧一,些。一般内圈转动，外圈固定，轴可取r6、n6、m6、,k6、j6；轴承座孔可取G7、H7、J7、K7、M7等。,公差配合图,轴承的配合 ，参考以下原则： (续),(2) 高速、重载应采用较紧配合。,(3) 作游动支承的轴承外圈与座孔间应采用间隙配合，但,(4) 与空心轴的配合应选用较紧配合；与剖分轴承座的配,(5) 应充分考虑温度变化对配合的影响。,合应较松。,又要防止外圈的转动。,12.9.4 轴承的装拆,装拆力不得通过滚动体传递,轴承的安装,轴承的拆卸,轴承外圈的拆卸高度和拆卸螺孔,轴的安装,轴的拆卸,P208(9) 一级齿轮减速器高速轴系结构改错,P240(13) 蜗杆的轴系结构 改错,本章知识结构框图,滑动轴承的结构,本章重要知识点,轴承的组合设计,非液体摩擦滑动轴承设计,滚动轴承的结构类型、选择计算,
