完整的軸承選型計算方法

1、按摩擦性質(zhì)分：按摩擦性質(zhì)分：滑動軸承滑動軸承 和和滾動軸承滾動軸承 按承載方向分：按承載方向分：向心軸承向心軸承 和和推力軸承推力軸承 軸承的作用是支承軸。軸在工作時可以是旋轉(zhuǎn)的，也可以是靜止的。 1能承擔(dān)一定的載荷，具有一定的強(qiáng)度和剛度。 2具有小的摩擦力矩，使回轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)動靈活。 3具有一定的支承精度，保證被支承零件的回轉(zhuǎn)精度。 一、軸承應(yīng)滿足如下基本要求： 二、軸承分類： 7-1.滑動軸承概述滑動軸承概述 ： 工作平穩(wěn)，無噪聲；工作平穩(wěn)，無噪聲； 回轉(zhuǎn)精度高；回轉(zhuǎn)精度高； 液體潤滑時摩擦損失?。灰后w潤滑時摩擦損失?。?徑向尺寸小。徑向尺寸小。 ： 1、干摩擦狀態(tài)、干摩擦狀態(tài) 應(yīng)避免此種摩擦狀

2、態(tài)。應(yīng)避免此種摩擦狀態(tài)。 摩擦表面無潤滑劑，功率損失嚴(yán)重，摩擦表面無潤滑劑，功率損失嚴(yán)重， 磨損加劇，溫升高，軸瓦易破壞。磨損加劇，溫升高，軸瓦易破壞。 承載能力高。承載能力高。 2、邊界摩擦狀態(tài)、邊界摩擦狀態(tài) 摩擦表面間有潤滑油存在，金屬表摩擦表面間有潤滑油存在，金屬表 面上形成了一層極薄的邊界油膜。面上形成了一層極薄的邊界油膜。 但尖峰部分仍直接接觸。但尖峰部分仍直接接觸。 多數(shù)滑動軸承都是這種摩擦狀態(tài)。多數(shù)滑動軸承都是這種摩擦狀態(tài)。 3、液體摩擦狀態(tài)、液體摩擦狀態(tài) 兩摩擦表面完全被潤滑油分隔開，兩摩擦表面完全被潤滑油分隔開， 形成了一定厚度的壓力油膜。形成了一定厚度的壓力油膜。 這種摩擦

3、狀態(tài)是潤滑油分子之間這種摩擦狀態(tài)是潤滑油分子之間 的摩擦，摩擦系數(shù)極小。的摩擦，摩擦系數(shù)極小。 重要軸承采用這種摩擦狀態(tài)。重要軸承采用這種摩擦狀態(tài)。 非液體摩擦非液體摩擦 滑動軸承滑動軸承 液體摩擦滑液體摩擦滑 動軸承動軸承 常用潤滑劑：常用潤滑劑： 潤滑油潤滑油 液體，用途最廣泛；液體，用途最廣泛； 潤滑脂潤滑脂 半固體，一般用于中低速；半固體，一般用于中低速； 固體潤滑劑固體潤滑劑 主要用作油、脂的添加劑，也可單獨(dú)使用。主要用作油、脂的添加劑，也可單獨(dú)使用。 1 1、潤滑油的性能及選擇、潤滑油的性能及選擇 粘度粘度 表征了流動的液體中內(nèi)摩擦阻力的大小。表征了流動的液體中內(nèi)摩擦阻力的大小。

4、是最重要的性能指標(biāo)，也是選擇潤滑油的是最重要的性能指標(biāo)，也是選擇潤滑油的 主要依據(jù)。主要依據(jù)。 油性油性 也稱潤滑性，表征油中的極性分子對金屬也稱潤滑性，表征油中的極性分子對金屬 表面的吸附性能。油性好則摩擦系數(shù)小。表面的吸附性能。油性好則摩擦系數(shù)小。 潤滑油的選擇原則：潤滑油的選擇原則： 凝點(diǎn)凝點(diǎn) 反映潤滑油的反映潤滑油的低溫低溫工作性能。工作性能。 針入度針入度 表征潤滑脂的稀稠度，類似于油的粘度；表征潤滑脂的稀稠度，類似于油的粘度； 閃點(diǎn)閃點(diǎn) 反映潤滑油的反映潤滑油的高溫高溫工作性能。工作性能。 壓力大或在沖擊、變載條件下工作，應(yīng)選粘度高的油；壓力大或在沖擊、變載條件下工作，應(yīng)選粘度高的

5、油； 速度高時，應(yīng)選粘度低的油，以減少摩擦損失；速度高時，應(yīng)選粘度低的油，以減少摩擦損失； 工作溫度高時，應(yīng)選粘度高的油，因粘度會隨溫度升高而下降。工作溫度高時，應(yīng)選粘度高的油，因粘度會隨溫度升高而下降。 2 2、潤滑脂的性能及選擇、潤滑脂的性能及選擇 滴滴 點(diǎn)點(diǎn) 表征潤滑脂耐高溫的性能。表征潤滑脂耐高溫的性能。 潤滑脂的選擇原則：潤滑脂的選擇原則： 工作環(huán)境有水汽，選鈣基潤滑脂；工作環(huán)境有水汽，選鈣基潤滑脂； 工作溫度高，選鈉基潤滑脂；工作溫度高，選鈉基潤滑脂； 有水汽而且工作溫度高，則應(yīng)選鋰基潤滑脂。有水汽而且工作溫度高，則應(yīng)選鋰基潤滑脂。 載荷方向 徑向軸承徑向軸承 推力軸承推力軸承 裝

6、拆需要 整體軸承整體軸承(特殊類型：自動調(diào)心式軸承特殊類型：自動調(diào)心式軸承) 剖分軸承剖分軸承 摩擦狀態(tài) 液體摩擦液體摩擦(長期運(yùn)轉(zhuǎn)長期運(yùn)轉(zhuǎn),精度要求高精度要求高) 非液體摩擦非液體摩擦 主要承受徑向力主要承受徑向力 主要承受軸向力主要承受軸向力 動壓軸承動壓軸承 靜壓軸承靜壓軸承 1.徑向滑動軸承 (1)整體式滑動軸承 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。 應(yīng)用：低速、輕載或間歇性工作的機(jī)器中。 軸承座 整體軸套（軸瓦） 螺紋孔 油杯孔 因磨損而造成的間隙無法調(diào)整。 只能從沿軸向裝入或拆出。 (2)剖分式滑動軸承 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可以調(diào)整磨損而造成的間隙、安裝方便。 應(yīng)用場合：低速、輕載或間歇性工作的

7、機(jī)器中。 部分式軸承(整體軸套) 螺栓 軸承蓋 軸承座 油杯座孔 螺母 套管 上軸瓦 下軸瓦 對開式軸承(剖分軸套) (3)自動調(diào)心滑動軸承(4)間隙可調(diào)式滑動軸承 2.推力滑動軸承 Fa Fa FaFa 推力滑動軸承由軸承座和止推軸頸組成。常用的軸頸結(jié)構(gòu)形式有： 軸瓦的材料軸瓦的材料 減摩性：材料副具有較低的摩擦系數(shù)。 耐磨性：材料的抗磨性能，通常以磨損率表示。 抗咬粘性(膠合)：材料的耐熱性與抗粘附性。 摩擦順應(yīng)性：材料通過表層彈塑性變形來補(bǔ)償軸承滑動表面初始配 合不良的能力。 嵌入性：材料容納硬質(zhì)顆粒嵌入，從而減輕軸承滑動表面發(fā)生刮 傷或磨粒磨損的性能。 此外還應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和抗腐蝕能力

8、、良好的導(dǎo)熱性、工藝性和經(jīng) 濟(jì)性。 磨合性：軸瓦與軸頸表面經(jīng)短期輕載運(yùn)行后，形成相互吻合的表面 形狀和粗糙度的能力（或性質(zhì)）。 常用軸瓦材料有： 金屬材料 粉末冶金材料 非金屬材料 軸承合金（巴氏合金、白合金）是由錫、鉛、銻、銅等組成的合金 銅合金 分為青銅和黃銅兩類。 鑄鐵 有普通灰鑄鐵、球墨鑄鐵等。 由銅、鐵、石墨等粉末經(jīng)壓制、燒結(jié)而成的多孔隙軸瓦材料。 有塑料、硬木、橡膠等，其中塑料用的最多 一、失效形式一、失效形式 1 1、磨損、磨損 導(dǎo)致軸承配合間隙加大，影響軸的旋轉(zhuǎn)精度，甚導(dǎo)致軸承配合間隙加大，影響軸的旋轉(zhuǎn)精度，甚 至使軸承不能正常工作。至使軸承不能正常工作。 1 1、限制軸承的、

9、限制軸承的壓強(qiáng)壓強(qiáng) p ： 高速重載且潤滑不良時，摩擦加劇，發(fā)熱多，使高速重載且潤滑不良時，摩擦加劇，發(fā)熱多，使 軸承上較軟的金屬粘焊在軸頸表面而出現(xiàn)膠合。軸承上較軟的金屬粘焊在軸頸表面而出現(xiàn)膠合。 二、設(shè)計準(zhǔn)則二、設(shè)計準(zhǔn)則 7-4 非液體摩擦滑動軸承的設(shè)計非液體摩擦滑動軸承的設(shè)計 2 2、膠合、膠合 目的目的 防止軸瓦過度磨損。防止軸瓦過度磨損。 B d Fr dB F p r MPap 向心滑動軸承向心滑動軸承 平均壓強(qiáng)：平均壓強(qiáng)： 2 2、限制軸承的、限制軸承的 pv 值值 ： 目的目的 控制軸承的發(fā)熱量，防止膠合破壞?？刂戚S承的發(fā)熱量，防止膠合破壞。 B nFdn dB F pv rr

10、 19100100060 pv pv 值表征了軸承發(fā)熱量的大小。值表征了軸承發(fā)熱量的大小。 pv發(fā)熱量發(fā)熱量溫升溫升潤滑效果潤滑效果膠合膠合 kddz F p a )( 4 2 0 2 1 MPap d1 d0 Fa k 考慮油槽使支承面積減小?？紤]油槽使支承面積減小。 推力滑動軸承推力滑動軸承 向心軸承向心軸承 n z 推力環(huán)的數(shù)目推力環(huán)的數(shù)目 3 3、限制滑動速度、限制滑動速度 v ： 目的目的 防止滑動速度過高而引起磨損防止滑動速度過高而引起磨損 100060)( 4 2 0 2 1 nd kddz F pv ma m pv 平均直徑平均直徑 dm(d1+d0)/2 推力軸承推力軸承 取

11、取2 4MPa*m/s 平均速度平均速度 100060 dn v smv/ 許用線許用線 速度速度 三、設(shè)計步驟三、設(shè)計步驟 確定軸承結(jié)構(gòu)形式確定軸承結(jié)構(gòu)形式 確定軸承寬度確定軸承寬度 B 和直徑和直徑 d驗(yàn)算驗(yàn)算p、pv、v 選擇軸承的配合選擇軸承的配合選擇潤滑劑與潤滑裝置選擇潤滑劑與潤滑裝置 選擇軸瓦材料選擇軸瓦材料 推力軸承推力軸承 7.57.5液體摩擦滑動軸承的工作原理液體摩擦滑動軸承的工作原理 一、動壓油膜的形成機(jī)理一、動壓油膜的形成機(jī)理 vF 兩摩擦表面平行，兩摩擦表面平行， 不會產(chǎn)生壓力油膜不會產(chǎn)生壓力油膜 v p 兩摩擦表面成楔形間隙，兩摩擦表面成楔形間隙， 產(chǎn)生了壓力油膜產(chǎn)生

12、了壓力油膜 間隙內(nèi)的潤滑間隙內(nèi)的潤滑 油形成了擁擠油形成了擁擠 進(jìn)油口進(jìn)油口 出油口出油口 二、形成動壓油膜的必要條件二、形成動壓油膜的必要條件 兩摩擦表面必須形成楔形間隙兩摩擦表面必須形成楔形間隙 潤滑油必須從大口進(jìn)小口出潤滑油必須從大口進(jìn)小口出 必須具有足夠的滑動速度必須具有足夠的滑動速度 必須充滿足夠粘度的潤滑油必須充滿足夠粘度的潤滑油 三、向心動壓滑動軸承的工作過程三、向心動壓滑動軸承的工作過程 n o1 o o1 o o1 o o1 o n n 靜止靜止啟動啟動 不穩(wěn)定運(yùn)行不穩(wěn)定運(yùn)行 穩(wěn)定運(yùn)行穩(wěn)定運(yùn)行 FrFr FrFr 多油楔滑動軸承多油楔滑動軸承 其他滑動軸承其他滑動軸承 靜壓滑

13、動軸承靜壓滑動軸承 氣體軸承氣體軸承 8-1 . 滾動軸承的特點(diǎn)及類型滾動軸承的特點(diǎn)及類型 ： 滾動軸承是滾動軸承是標(biāo)準(zhǔn)件標(biāo)準(zhǔn)件，由專業(yè)軸承廠集中生產(chǎn)。，由專業(yè)軸承廠集中生產(chǎn)。 故學(xué)習(xí)本章的目的主要解決二個問題：故學(xué)習(xí)本章的目的主要解決二個問題： 摩擦阻尼小摩擦阻尼小( (相對于非液體摩擦滑動軸承相對于非液體摩擦滑動軸承) )，啟動靈活；，啟動靈活； 可同時承受徑向和軸向載荷，簡化了支承結(jié)構(gòu)；可同時承受徑向和軸向載荷，簡化了支承結(jié)構(gòu)； 徑向間隙小，還可用預(yù)緊方法消除間隙，因此回轉(zhuǎn)精度高；徑向間隙小，還可用預(yù)緊方法消除間隙，因此回轉(zhuǎn)精度高； 互換性好互換性好, ,易于維護(hù)。易于維護(hù)。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)

14、： 抗沖擊能力較差；抗沖擊能力較差； 高速時噪聲大，壽命較低；高速時噪聲大，壽命較低； 徑向尺寸大。徑向尺寸大。 滾動軸承的組成 滾動軸承一般由內(nèi)圈、外圈、滾動體和保持架組成。 內(nèi)圈裝在軸徑上，與軸一起轉(zhuǎn)動。外圈裝在機(jī)座的軸承孔內(nèi)，一般不轉(zhuǎn)動。 內(nèi)外圈上設(shè)置有滾道，當(dāng)內(nèi)外圈之間相對旋轉(zhuǎn)時，滾動體沿著滾道滾動。 保持架使?jié)L動體均勻分布在滾道上，減少滾動體之間的碰撞和磨損。 滾動軸承的主要類型：滾動軸承的主要類型： 1、按承載方向和、按承載方向和分為：分為： 滾動體與套圈接觸處的法線滾動體與套圈接觸處的法線 與軸承的徑向平面之間的與軸承的徑向平面之間的 夾角夾角 ，稱為公稱接觸角。，稱為公稱接觸角

15、。 向心軸承向心軸承：045，主要承受徑向載荷；，主要承受徑向載荷； 徑向接觸軸承徑向接觸軸承0 的向心軸承；的向心軸承； 向心角接觸軸承向心角接觸軸承 045的向心軸承；的向心軸承； 徑徑 向向 接接 觸觸 軸軸 承承 向向 心心 角角 接接 觸觸 軸軸 承承 推力軸承推力軸承： 45 90 ，主要承受軸向載荷；，主要承受軸向載荷； 軸向接觸軸承軸向接觸軸承90的推力軸承的推力軸承 推力角接觸軸承推力角接觸軸承 45 S2 S1 S2 FA S2 圓錐滾子軸承的簡圖如下（將內(nèi)圈與軸視為一體）：圓錐滾子軸承的簡圖如下（將內(nèi)圈與軸視為一體）： 1 2 軸向合力向右，軸有向右移動的趨勢，軸向合力向

16、右，軸有向右移動的趨勢， 但外圈被固定，但外圈被固定， 使得使得 221 SSFS A 222 SSFa 使軸向力平衡，使軸向力平衡， 故：故： 右軸承被右軸承被壓緊壓緊，會產(chǎn)生反力，會產(chǎn)生反力S2， 而左軸承被而左軸承被放松放松， 11 SFa Fr1Fr2 即：即：Fa1=S1 （放松端）（放松端） Fa2=S1 FA （壓緊端）（壓緊端） 合力合力 A FS 1 若若 S1 + FA S1 軸向合力向右，軸有向右軸向合力向右，軸有向右 移動的趨勢，移動的趨勢， 左軸承被左軸承被壓緊壓緊，會產(chǎn)生反，會產(chǎn)生反 力力S1，使軸向力平衡：使軸向力平衡： A FSSS 211 Aa FSF 21

17、22 SFa （壓緊端）（壓緊端） （放松端）（放松端） FA S2 S1 S2 1 2 軸向合力向左，軸有向左移動的趨勢，軸向合力向左，軸有向左移動的趨勢， 右軸承被右軸承被壓緊壓緊，會產(chǎn)生反力，會產(chǎn)生反力S 2， 使軸向力平衡：使軸向力平衡： 221 SFSS A 若若 S2 + FA S1， 11 SFa Aa FSF 12 （放松端）（放松端） （壓緊端）（壓緊端） 歸納如下：歸納如下： 根據(jù)根據(jù)排列方式排列方式判明派生軸向力判明派生軸向力 S 1、S2 的方向的方向； 判明判明軸向合力指向軸向合力指向及軸可能移動的方向，及軸可能移動的方向， 分析哪端軸承被分析哪端軸承被“壓緊壓緊”，

18、哪端軸承被，哪端軸承被“放松放松”； “放松放松”端的軸向載荷等于端的軸向載荷等于自身的內(nèi)部軸向力，自身的內(nèi)部軸向力， “壓緊壓緊”端的軸向載荷等于端的軸向載荷等于除去除去自身派生軸向力自身派生軸向力 后后其它其它軸向力的軸向力的代數(shù)和。代數(shù)和。 對于能夠承受少量軸向力而對于能夠承受少量軸向力而0 的向心軸承：的向心軸承： （如深溝球軸承）（如深溝球軸承） FA Fr1Fr2 因?yàn)椋阂驗(yàn)椋? ,S10 ，S2 0 所以：所以：FaFA 圖中：圖中： Fa10 Fa2FA 11-6 滾動軸承滾動軸承的靜強(qiáng)度計算的靜強(qiáng)度計算 目的目的 防止軸承元件發(fā)生塑性變形防止軸承元件發(fā)生塑性變形 針對低速或受較大沖擊載荷作用的軸承針對低速或受較大沖擊載荷作用的軸承 基本額定靜載荷基本額定靜載荷 C0 ：限制塑性