第四章 軸承的比較與選用

1、24857-04a 主編第四章第四章第一節(jié)滑 動 軸 承第二節(jié)滾 動 軸 承第三節(jié)滑動軸承與滾動軸承的比較及選用第一節(jié)滑 動 軸 承一、滑動軸承的結(jié)構(gòu)及分類二、軸瓦結(jié)構(gòu)三、滑動軸承的失效形式及材料四、滑動軸承的潤滑一、滑動軸承的結(jié)構(gòu)及分類(一)徑向滑動軸承1.整體式滑動軸承2.對開式滑動軸承A.TIF4Z1.TIF一、滑動軸承的結(jié)構(gòu)及分類圖4-1滑動軸承的受載情況a)徑向滑動軸承b)推力滑動1軸瓦2軸頸圖4-2整體式軸承1軸承座2軸瓦(軸套)一、滑動軸承的結(jié)構(gòu)及分類圖4-3對開式正滑動軸承1軸承座2軸承蓋3軸瓦4螺栓一、滑動軸承的結(jié)構(gòu)及分類圖4-4對開式斜滑動軸承(二)推力滑動軸承一、滑動軸承

2、的結(jié)構(gòu)及分類圖4-5推力滑動軸承a)空心式b)多環(huán)式1軸頸2軸瓦二、軸瓦結(jié)構(gòu)圖4-6軸瓦與軸承襯的結(jié)合形式A.TIF二、軸瓦結(jié)構(gòu)4Z7.TIF二、軸瓦結(jié)構(gòu)圖4-7軸套的結(jié)構(gòu)形式a)一般軸套b)帶檔邊的軸套圖4-8徑向滑動軸承的軸瓦二、軸瓦結(jié)構(gòu)圖4-9油溝布置對油膜承載能力的影響a)正確b)錯(cuò)誤二、軸瓦結(jié)構(gòu)A.TIF4Z10.TIF圖4-10油孔和油溝a)軸向b)周向c)斜向二、軸瓦結(jié)構(gòu)圖4-11油室三、滑動軸承的失效形式及材料1.主要失效形式2.軸承材料的性能要求1)良好的減摩性、耐磨性和抗膠合性。2)良好的跑合性、順應(yīng)性、嵌藏性和塑性。3)足夠的抗壓強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度。4)良好的導(dǎo)熱性、加工工藝

3、性，熱膨脹系數(shù)低，耐腐蝕等。3.常用軸承材料(1)軸承合金(可稱巴氏合金)軸承合金有錫銻軸承合金和鉛銻軸承合金兩類。(2)青銅在一般機(jī)械中，有50的滑動軸承采用青銅材料。(3)鑄鐵常用的鑄鐵材料有灰鑄鐵和減摩鑄鐵。三、滑動軸承的失效形式及材料(4)其他材料除上述常用的三種金屬材料外，軸承材料還可采用多孔質(zhì)金屬材料和非金屬材料。表4-1常用軸瓦材料、性能及用途三、滑動軸承的失效形式及材料表4-1常用軸瓦材料、性能及用途三、滑動軸承的失效形式及材料表4-1常用軸瓦材料、性能及用途三、滑動軸承的失效形式及材料2.性能比較：1為最佳；2為良好；3為較好；4為一般；5為最差。四、滑動軸承的潤滑(一)潤滑

4、劑及其選用1.潤滑油及選用1)在壓強(qiáng)大或有沖擊、變載荷等工作條件下，應(yīng)選用粘度較大的油。2)滑動速度高時(shí)，應(yīng)選用粘度低的油。3)軸承散熱條件差，工作溫度高，應(yīng)選用粘度較大的油。4)摩擦表面粗糙或未經(jīng)跑合，應(yīng)選用粘度較大的油。表4-2滑動軸承常用滑潤油牌號的選擇四、滑動軸承的潤滑表示全損耗系統(tǒng)用油。2.潤滑脂及選用表4-3滑動軸承潤滑脂(GB/T4911987)的選擇表4-4滑動軸承的加脂周期(二)潤滑方法和潤滑裝置1.油潤滑四、滑動軸承的潤滑(1)油杯滴油潤滑圖4-12和圖4-13分別為針閥油杯和芯捻油杯。(2)浸油潤滑將部分軸承直接浸入油池中潤滑，如圖4-14所示。四、滑動軸承的潤滑圖4-1

5、2針閥油杯1杯體2針閥3彈簧4調(diào)節(jié)螺母5手柄四、滑動軸承的潤滑A.TIF四、滑動軸承的潤滑4Z13.TIF四、滑動軸承的潤滑圖4-13芯捻油杯1油芯2接頭3杯體4杯蓋四、滑動軸承的潤滑圖4-14浸油潤滑(3)飛濺潤滑飛濺潤滑主要用于潤滑如減速器、內(nèi)燃機(jī)等機(jī)械中的四、滑動軸承的潤滑軸承。圖4-15飛濺潤滑裝置a)松環(huán)潤滑b)固定環(huán)潤滑c)溝槽環(huán)1甩油環(huán)2軸承四、滑動軸承的潤滑圖4-16壓力循環(huán)潤滑裝置(4)壓力循環(huán)潤滑如圖4-16所示，四、滑動軸承的潤滑壓力循環(huán)潤滑是一種強(qiáng)制潤滑方法。2.脂潤滑圖4-17脂潤滑裝置a)旋盞注油油杯b)壓注油杯1杯蓋2杯搭第二節(jié)滾 動 軸 承一、滾動軸承的結(jié)構(gòu)二、

6、滾動軸承的主要類型及其特性三、滾動軸承代號四、滾動軸承的失效形式及承載能力計(jì)算五、滾動軸承的當(dāng)量動載荷計(jì)算六、角接觸軸承軸向載荷的計(jì)算七、滾動軸承的靜強(qiáng)度計(jì)算八、滾動軸承的組合設(shè)計(jì)一、滾動軸承的結(jié)構(gòu)圖4-18滾動軸承1外圈2內(nèi)圈3滾動體4保持槳一、滾動軸承的結(jié)構(gòu)圖4-19滾動體形狀a)球形滾動體b)短圓柱滾子c)圓錐滾子d)鼓形滾子e)長圓柱滾子f)滾針二、滾動軸承的主要類型及其特性圖4-20滾動軸承接觸角a)徑向接觸軸承b)推力軸承c)向心角接觸軸承二、滾動軸承的主要類型及其特性表4-5常用滾動軸承的類型、性能特點(diǎn)及應(yīng)用二、滾動軸承的主要類型及其特性表4-5常用滾動軸承的類型、性能特點(diǎn)及應(yīng)用

7、二、滾動軸承的主要類型及其特性表4-5常用滾動軸承的類型、性能特點(diǎn)及應(yīng)用三、滾動軸承代號表4-6滾動軸承代號的構(gòu)成1.基本代號(1)內(nèi)徑代號用基本代號右起一、二位數(shù)字表示。(2)直徑系列代號用基本代號右起第三位數(shù)字表示。(3)寬(高)度系列代號用基本代號右起第四位數(shù)字表示。三、滾動軸承代號表4-7尺寸系列代號(4)類型代號見表4-5。2.后置代號三、滾動軸承代號(1)內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號同一類型軸承有不同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)時(shí)，用規(guī)定的字母表示其差別。圖4-21不同尺寸系列的軸承比較(2)公差等級代號為不同的尺寸精度和旋轉(zhuǎn)精度的特定組合。三、滾動軸承代號(3)游隙代號游隙是指軸承在無載荷作用時(shí)，一個(gè)套圈相對另一

8、個(gè)套圈在某一個(gè)方向的可移動距離。3.前置代號例4-1說明軸承代號6203、7312AC/P5、33215/P63的含義。解:三、滾動軸承代號5W1.TIF四、滾動軸承的失效形式及承載能力計(jì)算(一)滾動軸承的失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則四、滾動軸承的失效形式及承載能力計(jì)算圖4-22滾動軸承的受力情況1.疲勞點(diǎn)蝕四、滾動軸承的失效形式及承載能力計(jì)算2.塑性變形3.磨損(二)滾動軸承的承載能力計(jì)算1.滾動軸承的基本額定壽命與可靠度四、滾動軸承的失效形式及承載能力計(jì)算圖4-23軸承壽命分布曲線2.基本額定動載荷四、滾動軸承的失效形式及承載能力計(jì)算圖4-246305軸承的載荷-壽命曲線3.軸承的壽命計(jì)算四、滾動軸

9、承的失效形式及承載能力計(jì)算表4-8溫度系數(shù)表4-9溫度系數(shù)表4-10軸承預(yù)期壽命薦用值L四、滾動軸承的失效形式及承載能力計(jì)算表4-10軸承預(yù)期壽命薦用值L五、滾動軸承的當(dāng)量動載荷計(jì)算1)對于僅能承受徑向載荷Fr的圓柱滾子軸承(N0000型)和滾針軸承(NA0000型)，當(dāng)量動載荷為軸承的徑向載荷Fr，即P=Fr。2)對于僅能承受軸向載荷Fa的推力球軸承(51000型和52000型)和推力圓柱滾子軸承(80000型)，當(dāng)量動載荷為軸承的軸向載荷Fa，即P=Fa。3)對于能同時(shí)承受徑向載荷Fr和軸向載荷Fa的深溝球軸承(60000型)、調(diào)心球軸承與調(diào)心滾子軸承(10000型和20000型)、向心角

10、接觸軸承(70000型)和圓錐滾子軸承(30000型)，當(dāng)量動載荷的計(jì)算公式為表4-11向心軸承當(dāng)量動載荷的X、Y值五、滾動軸承的當(dāng)量動載荷計(jì)算表4-11向心軸承當(dāng)量動載荷的X、Y值六、角接觸軸承軸向載荷的計(jì)算1.內(nèi)部軸向力S的確定圖4-25角接觸軸承的內(nèi)部軸向力表4-12內(nèi)部軸向力s的近似計(jì)算公式六、角接觸軸承軸向載荷的計(jì)算圖4-26角接觸球軸承軸向載荷分析a)正裝b)反裝2.角接觸軸承軸向載荷Fa的計(jì)算六、角接觸軸承軸向載荷的計(jì)算1)計(jì)算兩軸承的內(nèi)部軸向力S1和S2及徑向外載荷Fr1和Fr2畫出軸系的軸向力分析示意圖。2)根據(jù)軸承的安裝結(jié)構(gòu)和軸承總軸向力的方向，判斷軸承的“松緊”。3)確定

11、兩軸承的軸向載荷Fa1和Fa2根據(jù)力的平衡條件得(推導(dǎo)過程略)：對于被“壓緊”端的軸承，所受的軸向力Faj等于軸系軸向外載荷FA與被“放松”端軸承內(nèi)部軸向力Ss的矢量和；對于被“放松”端的軸承，所受的軸向力Fas等于自身的內(nèi)部軸向力Ss，即七、滾動軸承的靜強(qiáng)度計(jì)算1)對于承受連續(xù)載荷或間斷(沖擊)載荷而不旋轉(zhuǎn)的軸承。2)在載荷作用下緩慢旋轉(zhuǎn)(有短期過載)的軸承。3)承受正常載荷但受到短時(shí)沖擊的軸承。表4-13靜強(qiáng)度安全系數(shù)表4-14當(dāng)量靜載荷計(jì)算的、系數(shù)八、滾動軸承的組合設(shè)計(jì)(一)滾動軸承的軸向定位與固定1.雙支點(diǎn)單向固定圖4-27雙支點(diǎn)單向固定a)正裝場合b)反裝場合c)深溝球軸承支承場合八

12、、滾動軸承的組合設(shè)計(jì)2.單支點(diǎn)雙向固定圖4-28單支點(diǎn)雙向固定a)深溝球軸承支承方式b)兩個(gè)置于同一支點(diǎn)的角接觸球軸承支承方式(二)軸承的預(yù)緊與軸向位置的調(diào)整(三)滾動軸承的配合(四)滾動軸承的潤滑與密封1.滾動軸承的潤滑八、滾動軸承的組合設(shè)計(jì)表4-15滾動軸承的dn值界限2.滾動軸承的密封八、滾動軸承的組合設(shè)計(jì)圖4-29接觸式密封a)氈圈密封b)皮碗密封八、滾動軸承的組合設(shè)計(jì)圖4-30非接觸式密封a)間隙式密封b)迷宮式密封第三節(jié)滑動軸承與滾動軸承的比較及選用一、滑動軸承與滾動軸承的比較二、滑動軸承與滾動軸承的選用一、滑動軸承與滾動軸承的比較表4-16滾動軸承與滑動軸承的比較一、滑動軸承與滾

13、動軸承的比較表4-16滾動軸承與滑動軸承的比較二、滑動軸承與滾動軸承的選用1.選用時(shí)應(yīng)考慮的問題(1)機(jī)械對軸承性能的要求主要包括承載能力的大小，允許的速度范圍，起動時(shí)摩擦力矩的大小及摩擦功耗，對外界和自身振動的抵抗能力，起動、停車的頻繁程度，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的噪聲水平，徑向精度，安裝結(jié)構(gòu)要求及其潤滑簡易程度等因素。(2)軸承對工作環(huán)境和條件的適應(yīng)性主要包括是否高溫、低溫或溫度變化范圍很大，有無腐蝕性大氣或污染，周圍有無含塵空氣，是否潮濕或干濕交替，有無廢屑或磨粒污染，有無輻射，是否在真空下工作，有無近處機(jī)械傳來的振動等因素。(3)經(jīng)濟(jì)性主要指軸承的壽命和耐用度，軸承本身及其附屬裝置的費(fèi)用，保證軸承正常

14、工作的維護(hù)費(fèi)用等因素。2.優(yōu)先選用原則二、滑動軸承與滾動軸承的選用(1)滑動軸承的優(yōu)先選用原則1)軸承工作時(shí)有大的沖擊和振動或載荷極大。2)對壽命、可靠性要求很高。3)定心精度要求很高，工作轉(zhuǎn)速極高。4)某些特殊的工作環(huán)境(高溫、低溫、腐蝕、輻射等)。5)軸向尺寸小或軸孔直徑很大，需要部分軸承的場合。(2)滾動軸承的優(yōu)先選用原則1)用戶強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)性的要求。2)在工作轉(zhuǎn)速不高的工作范圍內(nèi)。3)pv值(摩擦功耗的表征值)超過滑動軸承的允許范圍。4)要求軸向尺寸緊湊，同時(shí)承受軸向載荷和徑向載荷。5)需要經(jīng)常起動、停車的場合。二、滑動軸承與滾動軸承的選用3.滑動軸承類型的選擇1)承受徑向載荷的選擇徑向軸

15、承，承受軸向載荷的選擇推力軸承，同時(shí)承受徑向、軸向載荷的選擇徑向和推力軸承的組合形式。2)低速、輕載、手動機(jī)械，選用整體式滑動軸承。3)中、高速，載荷大，選用對開式滑動軸承。4.滾動軸承類型的選擇(1)考慮所承受載荷的大小、方向、性質(zhì)和轉(zhuǎn)速的高低1)當(dāng)載荷較大或有沖擊載荷時(shí)，宜用滾子軸承；當(dāng)載荷較小時(shí)，宜用球軸承。2)當(dāng)只受徑向載荷時(shí)，或雖同時(shí)受徑向和軸向載荷，但以徑向載荷為主時(shí)，選用向心軸承。二、滑動軸承與滾動軸承的選用3)當(dāng)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，宜用球軸承；當(dāng)轉(zhuǎn)速較低時(shí)，可用滾子軸承，也可用球軸承。(2)考慮剛度、調(diào)整性能、結(jié)構(gòu)尺寸大小、軸承的裝卸和經(jīng)濟(jì)性等要求二、滑動軸承與滾動軸承的選用圖4-31

16、圓錐滾子軸承的選擇計(jì)算1)當(dāng)要求支承具有較大剛度時(shí)，應(yīng)用滾子軸承。二、滑動軸承與滾動軸承的選用2)當(dāng)軸的彎曲變形大或軸承孔座同軸度較差時(shí)，或跨度大而對支承有調(diào)心要求時(shí)，應(yīng)選用調(diào)心軸承。3)為便于軸承的拆裝，可選用內(nèi)、外圈可分離的軸承。4)從經(jīng)濟(jì)角度看，球軸承比滾子軸承便宜，精度低的軸承比精度高的軸承便宜，普通結(jié)構(gòu)軸承比特殊結(jié)構(gòu)軸承便宜。5.滾動軸承選用的實(shí)例1)初選軸承的類型。2)確定軸承的尺寸和型號。3)進(jìn)行承載能力校核計(jì)算，最后確定軸承的型號。二、滑動軸承與滾動軸承的選用例4-2圖4-31所示為一減速器輸入軸，已知錐齒輪傳遞的圓周力Ft=1000N，徑向力Fr=2300N，軸向力Fa=50

17、0N，中等沖擊載荷，轉(zhuǎn)速n=1000r/min，錐齒輪平均分度圓直徑dm=300mm。要求軸徑，軸承預(yù)期壽命Lh=20000h，試選軸承型號。解：1)選擇軸承的類型。由于錐齒輪傳遞軸向力，故選用圓錐滾子軸承；又已知軸徑d=30mm，初選30206軸承，由軸承的國家標(biāo)準(zhǔn)可知：Cr=43200N，Cor=50500N，e=0.37，Y=1.6。2)計(jì)算支座反力(軸承的徑向載荷)。3)承載能力校核計(jì)算 內(nèi)部軸向力計(jì)算。由表4-12得 確定軸向載荷。由于 計(jì)算兩軸承的當(dāng)量動載荷。由于二、滑動軸承與滾動軸承的選用 計(jì)算徑向額定動載荷。由于兩支承用相同的軸承，故選用當(dāng)量動載荷較大的軸承2計(jì)算。滾子軸承的=10/3，查表4-8、表4-9，得ft=1.0，fp=1.5，則1.滑動軸承適用于哪些場合?滑動軸承的常用材料有哪些?2