滑动轴承与滚动轴承.pptx

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1、薄壁轴瓦薄壁轴瓦轴瓦非承载区内表面开有进油口和油沟，以利于润滑油均匀分布在整个轴径上。轴瓦非承载区内表面开有进油口和油沟，以利于润滑油均匀分布在整个轴径上。进油孔进油孔油沟油沟F厚壁轴瓦厚壁轴瓦整体轴套整体轴套卷制轴套卷制轴套第1页/共36页润滑油的性能指标及选择润滑油的性能指标及选择性能指标：性能指标：v粘度粘度液体流动时，每薄层相互间的阻抗剪力，它是液体流液体流动时，每薄层相互间的阻抗剪力，它是液体流动时内部摩擦阻力的度量动时内部摩擦阻力的度量v是最重要的性能指标，也是选择润滑油的主要依据是最重要的性能指标，也是选择润滑油的主要依据v油性油性也称润滑性，表征油中的极性分子对金属表面的吸附也

2、称润滑性，表征油中的极性分子对金属表面的吸附性能。油性好则摩擦系数小性能。油性好则摩擦系数小v凝点凝点反映润滑油的低温工作性能反映润滑油的低温工作性能v闪点闪点反映润滑油的高温工作性能反映润滑油的高温工作性能机械设计基础 轴承润滑油的选择原则：润滑油的选择原则：v压力大或在冲击、变载条件下工作，应选粘度高的油压力大或在冲击、变载条件下工作，应选粘度高的油v速度高时，应选粘度低的油，以减少摩擦损失速度高时，应选粘度低的油，以减少摩擦损失v工作温度高时，应选粘度高的油，因粘度会随温度升高而下降工作温度高时，应选粘度高的油，因粘度会随温度升高而下降第2页/共36页19-5 非全液体摩擦滑动轴承的计算

3、非全液体摩擦滑动轴承的计算v工作条件：工作条件：边界膜不破坏、粗糙表面内有流体润滑存在边界膜不破坏、粗糙表面内有流体润滑存在失效形式：失效形式：v磨损磨损导致轴承配合间隙加大，影响轴的旋转精度，甚至使轴导致轴承配合间隙加大，影响轴的旋转精度，甚至使轴承不能正常工作承不能正常工作v胶合胶合高速重载且润滑不良时，摩擦加剧，发热多，使轴承上高速重载且润滑不良时，摩擦加剧，发热多，使轴承上较软的金属粘焊在轴颈表面而出现胶合较软的金属粘焊在轴颈表面而出现胶合设计准则：设计准则：v维持边界膜不遭破坏维持边界膜不遭破坏v主要进行压强主要进行压强p、压强与速度乘积、压强与速度乘积 pv 的验算的验算机械设计基

4、础轴承一、向心轴承的计算二、推力轴承的计算三、设计步骤第3页/共36页一、向心轴承的计算一、向心轴承的计算机械设计基础 轴承2 压强和速度乘积压强和速度乘积pv的验算的验算v限制温升防止油膜破裂，防止胶合破坏限制温升防止油膜破裂，防止胶合破坏1 压强压强p验算验算v限制压力防止油膜破裂，防止轴瓦过度磨损限制压力防止油膜破裂，防止轴瓦过度磨损bdF许用压强许用压强p查表查表19-1许用许用pv值值查表查表19-1第4页/共36页二、推力轴承的计算二、推力轴承的计算机械设计基础 轴承2 压强和速度乘积压强和速度乘积pv的验算的验算v限制温升防止油膜破裂，防止胶合破坏限制温升防止油膜破裂，防止胶合破

5、坏1 压强压强p验算验算v限制压力防止油膜破裂，防止轴瓦过度磨损限制压力防止油膜破裂，防止轴瓦过度磨损许用压强许用压强p查表查表19-4许用许用pv值值查表查表19-4d0Fn平均速度平均速度第5页/共36页一、动压润滑的形成和原理和条件一、动压润滑的形成和原理和条件19-6 动压润滑的基本原理动压润滑的基本原理FFFF先分析平行板的情况。板B静止，板A以速度向左运动，板间充满润滑油，无载荷时，液体各层的速度呈三角形分布，近油量与处油量相等，板A不会下沉。但若板A有载荷时，油向两边挤出，板A逐渐下沉，直到与B板接触。两平形板之间不能形成压力油膜！两平形板之间不能形成压力油膜！v vvh1aah

6、2cc如两板不平行板。板间间隙呈沿运动方向由大到小呈收敛楔形分布，且板A有载荷，当板A运动时，两端速度若程虚线分布，则必然进油多而出油少。由于液体实际上是不可压缩的，必将在板内挤压而形成压力，迫使进油端的速度往内凹，而出油端的速度往外鼓。进油端间隙大而速度曲线内凹，出油端间隙小而速度曲线外凸，进出油量相等，同时间隙内形成的压力与外载荷平衡，板A不会下沉。这说明了在间隙内形成了压力油膜。这种因运动而产生的压力油膜称为动压油膜。各截面的速度图不一样，从凹三角形过渡到凸三角形，中间必有一个位置呈三角形分布。动压油膜动压油膜-因运动而产生的压力油膜。v vvh0bbF第6页/共36页F形成动压油膜的必

7、要条件：形成动压油膜的必要条件：1.两工件之间的间隙必须有楔形间隙；两工件之间的间隙必须有楔形间隙；2.两工件表面之间必须连续充满润滑油或其它液体；两工件表面之间必须连续充满润滑油或其它液体；3.两工件表面必须有相对滑动速度。其运动芳方向必两工件表面必须有相对滑动速度。其运动芳方向必须保证润滑油从大截面流进，从小截面出来。须保证润滑油从大截面流进，从小截面出来。Fy=F Fx 0 Fy=F Fx=0向心轴承动压油膜的形成过程：向心轴承动压油膜的形成过程：静止静止 爬升爬升 将轴起抬将轴起抬转速继续升高质心质心左移左移稳定运转稳定运转达到工作转速e-偏心距偏心距e第7页/共36页第第20章章 滚

8、动轴承概述滚动轴承概述v滚动轴承是标准件，由专业轴承厂集中生产滚动轴承是标准件，由专业轴承厂集中生产机械设计基础轴承v特点：特点：v摩擦阻力小摩擦阻力小,功率损耗少功率损耗少,起动灵敏，起动灵敏，f0.05,h=0.980.995 v可同时承受径向和轴向载荷，简化了支承结构可同时承受径向和轴向载荷，简化了支承结构v径向间隙小，还可用预紧方法消除间隙，因此回转精度高径向间隙小，还可用预紧方法消除间隙，因此回转精度高v互换性好，易于维护，润滑简便互换性好，易于维护，润滑简便,价格低价格低v抗冲击能力差抗冲击能力差,高速时出现噪音高速时出现噪音v寿命也比不上液体润滑的滑动轴承寿命也比不上液体润滑的滑

9、动轴承v径向尺寸大径向尺寸大第8页/共36页2 按受载方向分按受载方向分v按受载方向和公称接触角分：按受载方向和公称接触角分：机械设计基础 轴承滚动体与套圈接触处滚动体与套圈接触处的法线与轴承的径向的法线与轴承的径向平面之间的夹角平面之间的夹角 v向心轴承向心轴承:=0v向心推力轴承：向心推力轴承：0 90向心角接触轴承向心角接触轴承:0 45推力角接触轴承推力角接触轴承:45 90 v推力轴承推力轴承:=90注意：注意：v在径向载荷作用下产生内部轴向力在径向载荷作用下产生内部轴向力Fd，其方向是使内外圈分离，所以要，其方向是使内外圈分离，所以要成对使用成对使用v内部轴向力内部轴向力Fd的大小

10、与的大小与 有关有关第9页/共36页四、类型及特点四、类型及特点机械设计基础 轴承1 向心轴承(a=0)2 调心轴承(a=0)3 向心推力轴承(0a径向载荷：径向载荷：推力推力+向心组合向心组合第11页/共36页滚动轴承的代号滚动轴承的代号v滚动轴承为标准件：滚动轴承为标准件：GB/T 272-1993机械设计基础轴承v旧标准代号旧标准代号 举例举例前置代号前置代号 基基 本本 代代 号号 后置代号后置代号 尺寸系列尺寸系列代代 号号 分分部部件件代代号号 类类型型代代号号内内径径代代号号直径直径系列系列代号代号 宽度宽度系列系列代号代号 内内部部结结构构代代号号密密封封与与防防尘尘代代号号公

11、公差差等等级级代代号号。字母字母 2 1 3 4 5 字母字母(+数字数字)第12页/共36页1 内径尺寸代号内径尺寸代号v右起第右起第1、2位数字位数字v内径内径d:（即轴的直径）（即轴的直径）v0010mm 0112mmv0215mm 0317mmv0496数字数字x 5 mm机械设计基础 轴承v对于内径对于内径(500mm，以及，以及22mm、28mm、32mm的轴承，用公称内径数值直接表示，但在与尺寸的轴承，用公称内径数值直接表示，但在与尺寸系列代号之间用系列代号之间用“/”分开分开第13页/共36页3 类型代号类型代号v第五位第五位(从右到左数从右到左数)，用数字或字母表示，用数字或

12、字母表示v代号为代号为0（双列角接触球轴承），则省略（双列角接触球轴承），则省略机械设计基础 轴承v具体见具体见p308表表19-6代号代号轴承类型轴承类型旧代号旧代号3圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承75推力球轴承推力球轴承86深沟球轴承深沟球轴承07角接触球轴承角接触球轴承6N圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承2NA滚针轴承滚针轴承4第14页/共36页公差等级公差等级(精度精度)代号：代号：v0、6x、6、5、4、2六级精度，逐渐增高六级精度，逐渐增高v表示成：表示成：/P0、/P6x、/P6、/P5、/P4、/P2内部结构代号：内部结构代号：v如：如：C =15、AC =25、B=40 轴承径向游隙系列代

13、号：轴承径向游隙系列代号：v/C1、/C2、/C0、/C3、/C4、/C5六组游隙，由小到大六组游隙，由小到大v0组组(/C0)）游隙常用，可省略）游隙常用，可省略后置代号后置代号机械设计基础 轴承v用字母（用字母（+数字）表示数字）表示v表表示示轴轴承承内内部部结结构构、密密封封与与防防尘尘、保保持持架架及及其其材材料料、轴轴承承材料及公差等级等材料及公差等级等第15页/共36页v7212C举例举例机械设计基础 轴承v6305v304/32(/P0)v7211C/P5深沟球轴承深沟球轴承直径系列为直径系列为3(中中),宽度系列为宽度系列为0(不标不标)内径内径d=25mm0级精度级精度(不标

14、不标)角接触球轴承角接触球轴承直径系列为直径系列为2(轻轻)宽度系列为宽度系列为0(不标不标)内径内径d=60mm=15内径内径d=32mm圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承宽度系列为宽度系列为0直径系列为直径系列为4(重重)5级精度级精度接触角接触角15 直径直径55mm正常宽度、轻系列正常宽度、轻系列角接触球轴承角接触球轴承第16页/共36页2 寿命计算寿命计算v目的：目的：根据工作条件和设计要求，选根据工作条件和设计要求，选择合适的轴承尺寸择合适的轴承尺寸v载荷与额定寿命的关系曲线：载荷与额定寿命的关系曲线：vPe eL10=常数常数v式中：式中：P 为当量动载荷为当量动载荷vL10为为P 作用下

15、的额定寿命作用下的额定寿命ve e为寿命指数，球轴承为寿命指数，球轴承 e=e=3，滚子轴承，滚子轴承e e=10/3机械设计基础 轴承v当载荷为额定动载荷当载荷为额定动载荷C 时：时：L10 106rPCP11L1轴承的疲劳曲线轴承的疲劳曲线L2P2小时数表示：小时数表示：或：或：已知轴承的已知轴承的C C，计算额定寿命，计算额定寿命根据预期寿命根据预期寿命L Lh h，计算所需的，计算所需的C C 预期寿命预期寿命所需额定所需额定动载荷动载荷轴承的额定寿命：轴承的额定寿命：第17页/共36页3 当量动载荷当量动载荷 P 的计算的计算v对于向心轴承，对于向心轴承，C 为径向载荷为径向载荷Cr

16、v对于推力轴承，对于推力轴承，C 为轴向载荷为轴向载荷Cav但轴承可能同时承受径向载荷但轴承可能同时承受径向载荷Fr 和轴向载荷和轴向载荷 Fav为了与为了与C在相同的条件下进行比较，引入当量动载荷的概念在相同的条件下进行比较，引入当量动载荷的概念v当量动载荷：当量动载荷：一假想载荷，与一假想载荷，与C 同类型，它对轴承的作用与同类型，它对轴承的作用与实际载荷的作用等效。用实际载荷的作用等效。用 P 表示表示v实际载荷的条件不同时，按确定基本额定动载荷的条件进行实际载荷的条件不同时，按确定基本额定动载荷的条件进行换算后的载荷换算后的载荷即为纯径向力即为纯径向力Pr、纯轴向力、纯轴向力Pav计算

17、式：计算式：机械设计基础 轴承vX 径向径向载荷载荷系数系数vY 轴向轴向载荷载荷系数系数v见表见表19-7FaFr实际工作条件下，需引入载荷实际工作条件下，需引入载荷系数系数 fP(见表见表19-8)修正修正P：第18页/共36页4 向心角接触轴承轴向载荷向心角接触轴承轴向载荷 Fa 的计算的计算vFr、Fa 轴承的径向、轴向力轴承的径向、轴向力（注意区别与轴上载荷）（注意区别与轴上载荷）v对纯径向轴承：对纯径向轴承：P=fPFrv对纯轴向轴承：对纯轴向轴承：P=fPFav径向载荷径向载荷 Fr 的计算见轴受力分析，即：的计算见轴受力分析，即：机械设计基础 轴承vFa并不是外界的轴向作用力，

18、而应是轴承所受的轴向力，并不是外界的轴向作用力，而应是轴承所受的轴向力，它应根据整个轴上的轴向载荷它应根据整个轴上的轴向载荷(对于向心推力轴承还应包括对于向心推力轴承还应包括因径向载荷因径向载荷Fr产生的派生轴向力产生的派生轴向力FS)之间的平衡条件得出之间的平衡条件得出RV1RV2RH1RH2FRFAFT而：而：第19页/共36页 派生轴向力派生轴向力FSv向心角接触轴承（角接触球轴承、圆锥滚子轴承）受纯径向向心角接触轴承（角接触球轴承、圆锥滚子轴承）受纯径向载荷作用后，会产生派生轴向分力载荷作用后，会产生派生轴向分力 FS 机械设计基础 轴承v派生轴向力派生轴向力FS 大小见表大小见表19

19、-9FSFrQiRiFSiO角角接接触触球球轴轴承承注意注意 FS 的方向的方向表19-9内部轴向力FS3000070000C=1570000AC=2570000B =40FS=Fr/(2Y)FS=eFrFS=0.68FrFS=1.14Fr第20页/共36页 排列方法排列方法v为使为使 S 得到平衡，角接触轴承得到平衡，角接触轴承一般一般成对使用成对使用v正装正装 面对面安装面对面安装v轴承外圈的窄边相对，轴承外圈的窄边相对，v即内部轴向力指向相对即内部轴向力指向相对v正装时跨距短，轴刚度大正装时跨距短，轴刚度大机械设计基础 轴承v反装反装 背靠背安装背靠背安装v两轴承外圈的宽边相对两轴承外圈

20、的宽边相对v即派生轴向力指向相背即派生轴向力指向相背v反装时跨距长，轴刚度小反装时跨距长，轴刚度小FRFRFr1Fr2FS1FS2Fr2Fr1FS1FS2为简化计算，可认为支反力为简化计算，可认为支反力作用于轴承宽度的中点作用于轴承宽度的中点第21页/共36页 角接触轴承的轴向载荷角接触轴承的轴向载荷Fav当外载既有径向载荷当外载既有径向载荷又有轴向载荷时，角又有轴向载荷时，角接触轴承的轴向载荷接触轴承的轴向载荷 Fa？机械设计基础 轴承v要同时考虑轴向外载要同时考虑轴向外载 Fa和派生轴向力和派生轴向力FS FRFr1Fr2FS1FS2FaFaFr2Fr1FS1FS2FR第22页/共36页轴

21、承正装时：轴承正装时：v圆锥滚子轴承的简图如下（将内圈与轴视为一体）：圆锥滚子轴承的简图如下（将内圈与轴视为一体）：机械设计基础 轴承v若若 FS1+Fa FS2v轴向合力向右，轴有向右移动的趋势，但外圈被固定，轴向合力向右，轴有向右移动的趋势，但外圈被固定，v右轴承被压紧，会产生反力右轴承被压紧，会产生反力FS2，使轴向力平衡，使得，使轴向力平衡，使得:FRFr1Fr2FS1FS2Fa合力合力FS2右轴承被压紧右轴承被压紧,轴向力轴向力左轴承被放松左轴承被放松,轴向力轴向力第23页/共36页FRFr1Fr2FS1FS2Fa轴承正装时：轴承正装时：v圆锥滚子轴承的简图如下（将内圈与轴视为一体）

22、：圆锥滚子轴承的简图如下（将内圈与轴视为一体）：机械设计基础 轴承v若若 FS1+Fa FS2v轴向合力向右，轴有向左移动的趋势，但外圈被固定，轴向合力向右，轴有向左移动的趋势，但外圈被固定，v左轴承被压紧，会产生反力左轴承被压紧，会产生反力FS1，使轴向力平衡，使得，使轴向力平衡，使得:合力合力FS1左轴承被压紧左轴承被压紧,轴向力轴向力右轴承被放松右轴承被放松,轴向力轴向力第24页/共36页结论：结论：v轴承轴承反反装时装时，可得到与正装同样的结论，可得到与正装同样的结论v结论总结如下：结论总结如下：v根据根据排列方式排列方式判明派生轴向力判明派生轴向力 FS1、FS2 的方向的方向v判明

23、轴向合力指向及轴可能移动的方向，分析哪端轴承被判明轴向合力指向及轴可能移动的方向，分析哪端轴承被“压紧压紧”，哪端轴承被，哪端轴承被“放松放松”v“放松放松”端的轴向载荷等于端的轴向载荷等于自身的内部轴向力自身的内部轴向力v“压紧压紧”端的轴向载荷等于端的轴向载荷等于除去自身派生轴向力后除去自身派生轴向力后其它轴向其它轴向力的代数和力的代数和机械设计基础 轴承v对于能承受少量轴向力而对于能承受少量轴向力而=0 的向心轴承的向心轴承(如深沟球轴承如深沟球轴承)：FaFr1Fr2因为：因为：a a0,FS10，FS2 0所以：所以：F合力合力Fa图中：图中：Fa10Fa2Fa第25页/共36页5

24、推力球轴承的当量动载荷推力球轴承的当量动载荷v对推力球轴承，不能承受径向力，只能承受轴向力，则：对推力球轴承，不能承受径向力，只能承受轴向力，则：机械设计基础 轴承第26页/共36页三、轴承静载荷计算三、轴承静载荷计算机械设计基础 轴承v失效形式：失效形式：过大塑性变形过大塑性变形v对象：对象：低速或受较大冲击载荷作用的轴承低速或受较大冲击载荷作用的轴承v目的：目的：防止轴承元件发生塑性变形防止轴承元件发生塑性变形v基基本本额额定定静静载载荷荷C0：限限制制塑塑性性变变形形的的极极限限载载荷荷值值，由由手手册册查取查取v对向心轴承为对向心轴承为 C0r 径向基本额定静载荷径向基本额定静载荷v对

25、推力轴承为对推力轴承为 C0a 轴向基本额定静载荷轴向基本额定静载荷v径向轴承或角接触轴承的当量静载荷径向轴承或角接触轴承的当量静载荷P0:v实际选用：实际选用：v推力轴承的当量静载荷：推力轴承的当量静载荷：v静强度校核公式：静强度校核公式：第27页/共36页1 两端固定两端固定v这是最常见的固定方式这是最常见的固定方式v两端的轴承各限制一个方向的轴向移动两端的轴承各限制一个方向的轴向移动v适合于工作温升不高的短轴（跨距适合于工作温升不高的短轴（跨距 L 400 mm）机械设计基础 轴承v考虑到轴的受热伸长，应留出热补偿间隙考虑到轴的受热伸长，应留出热补偿间隙 0.20.3mm调整垫片调整垫片

26、第28页/共36页调整垫片调整垫片2 一端固定、一端游动一端固定、一端游动v适合于工作温升高的长轴（跨距适合于工作温升高的长轴（跨距 L 400 mm）v固定支点的轴承内外圈左右均固定，承担双向轴向力固定支点的轴承内外圈左右均固定，承担双向轴向力v游动支点的轴承只承受径向力，不承受轴向力游动支点的轴承只承受径向力，不承受轴向力机械设计基础 轴承v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，防止轴承卡住加载荷作用，防止轴承卡住为什么为什么“N”类轴承类轴承作游动支点时外圈作游动支点时外圈亦需轴向固定？亦需轴向固定？第

27、29页/共36页3 两端游动两端游动v一根轴上的两个轴承都不进行轴向固定一根轴上的两个轴承都不进行轴向固定v主要用于人字齿轮传动中的小齿轮轴主要用于人字齿轮传动中的小齿轮轴机械设计基础 轴承v大齿轮轴进行了两端固定，小齿轮轴系，其轴向位置的约大齿轮轴进行了两端固定，小齿轮轴系，其轴向位置的约束靠人字齿的形锁合来保证束靠人字齿的形锁合来保证调整垫片调整垫片第30页/共36页2 密封密封v目的：目的：防尘、防水、防止润滑剂流失防尘、防水、防止润滑剂流失机械设计基础 轴承v方式：方式：1 接触式密封：接触式密封：v 毡圈、毡圈、O形密封圈、唇形密封圈、机械密封（端面密封）形密封圈、唇形密封圈、机械密

28、封（端面密封）2 非接触式密封：非接触式密封：v缝隙密封、离心式密封（甩油密封）、迷宫密封、螺旋密缝隙密封、离心式密封（甩油密封）、迷宫密封、螺旋密封封第31页/共36页1 接触式密封接触式密封v毡圈毡圈机械设计基础 轴承v唇形密封圈唇形密封圈第32页/共36页2 非接触式密封非接触式密封机械设计基础 轴承v离心式密封（甩油密封）离心式密封（甩油密封）v缝隙密封缝隙密封v迷宫密封迷宫密封第33页/共36页三、轴承的配合与装拆三、轴承的配合与装拆机械设计基础 轴承1 滚动轴承的配合滚动轴承的配合v内圈与轴颈：采用基孔制内圈与轴颈：采用基孔制v外圈与座孔：采用基轴制外圈与座孔：采用基轴制v选择的原

29、则：选择的原则：v紧些的配合旋转精度高、振动小紧些的配合旋转精度高、振动小v转转动动套套圈圈、速速度度高高、受受载载大大、工工作作温温度度变变化化大大选选较较紧紧的配合（过盈配合）的配合（过盈配合）v不动套圈、常拆轴承不动套圈、常拆轴承选较松的配合（间隙配合选较松的配合（间隙配合第34页/共36页2 滚动轴承的装拆滚动轴承的装拆v要求：要求：v容易装拆；装拆时不被损坏，也不能损坏其他零件容易装拆；装拆时不被损坏，也不能损坏其他零件v 安装力或拆卸力不要通过滚动体传递安装力或拆卸力不要通过滚动体传递机械设计基础 轴承v轴肩高度应低于内圈厚度轴肩高度应低于内圈厚度拆卸时不损坏拆卸时不损坏v轴肩开槽轴肩开槽v轴承内圈轴肩处轴承内圈轴肩处v安装轴承轴段不宜过长安装轴承轴段不宜过长易装易拆易装易拆第35页/共36页感谢您的观看。感谢您的观看。第36页/共36页