第七章支承(6學時)

第七章支承6學時課程本章重點：本章難點：1.滑動軸承的結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算；2.滾動軸承的選用和計算；3.儀表特種支承的設(shè)計和計算。4.支承的失效分析。1.滑動軸承和滾動軸承的分析計算?！?-1滑動軸承§7-2滾動軸承§7-3儀表特種支承章節(jié)分布：6學時課程1.1概述：支承的作用及組成支承的作用：保證軸及軸上零件能夠準確地繞固定軸線轉(zhuǎn)動或擺動。第一講滑動軸承支承組成：1.運動件（軸頸）：轉(zhuǎn)動或在一定的角度范圍內(nèi)擺動的部分。2.承導(dǎo)件（軸承）：固定部分，用以約束運動件使其只能作轉(zhuǎn)動或擺動,通常滾動軸承做成一個部件。運動件承導(dǎo)件第一講滑動軸承1.2支承分類：按摩擦性質(zhì)分類1.滑動摩擦支承。2.滾動摩擦支承。3.彈性支承。4.流體（液、氣）摩擦支承。按所承受載荷的方向分類:1.向心軸承2.推力軸承3.向心推力軸承對支承的要求：1.回轉(zhuǎn)精度高；2.摩擦力矩小；3.有一定的承載能力(剛度、強度)；4.耐磨性好；5.對溫度的變化穩(wěn)定；6.體積小，運動平穩(wěn)，無噪聲，防銹，密封等；7.具有承受沖擊和振動的能力，對溫度變化不敏感；8.工藝性好，制造成本低。第一講滑動軸承1.3滑動軸承的特點、類型和材料一、特點：1.結(jié)構(gòu)簡單，使用范圍廣。2.能承受較大載荷，有一定的耐磨性。3.運動平穩(wěn)，噪聲小，有緩沖和吸振功能。4.能滿足特殊環(huán)境或結(jié)構(gòu)要求。缺點：軸頸和軸承之間必須留有一定的間隙，這將影響承載能力、運動精度和壽命。第一講滑動軸承二、類型：滑動軸承按其結(jié)構(gòu)形式可分為3類：1.圓柱形滑動軸承；2.圓錐形滑動軸承；3.球形滑動軸承。第一講滑動軸承軸承座軸瓦軸軸頸圓柱面支承圓柱面支承的應(yīng)用場合要求很高的旋轉(zhuǎn)精度；承受重載、振動和沖擊；盡可能小的尺寸和可拆卸；低速、輕載和不重要的軸承。第一講滑動軸承三、滑動軸承常用材料a.如果軸頸和軸制成一體，軸頸的材料按軸的要求選。為減小摩擦和磨損，軸頸和軸承應(yīng)采用不同材料。b.軸頸常用材料有：優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，碳素工具鋼，如45號鋼、T8A、T10A等，熱處理后硬度為50—60HRC。c.軸承(軸套和軸瓦)常用材料有：1.金屬材料軸承合金：錫、鋁、銻和鉛的合金。銅合金：鉛青銅、錫磷青銅，黃銅等等。具有良好的減摩、耐磨性能，適用于壓強大，轉(zhuǎn)速高的場合。鑄鐵：灰鑄鐵和球墨鑄鐵。適用于壓強小，轉(zhuǎn)速低的場合。第一講滑動軸承2.粉末冶金金屬粉末中加入石墨、硫等經(jīng)高壓高溫燒結(jié)而成的多孔材料。常在熱油中浸泡后制成含油軸承。3.非金屬材料塑料、碳-石墨、橡膠、木材、寶石等等工程塑料如尼龍、聚四氟乙烯、聚碳酸酯等具有耐磨損、耐腐蝕、自潤滑等優(yōu)點。寶石具有摩擦系數(shù)小、硬度高、耐腐蝕、熱膨脹系數(shù)小，抗壓強度高等優(yōu)點。寶石軸承的制造比較特殊，有專門的工廠生產(chǎn)，已經(jīng)有了系列和標準，設(shè)計時按系列和標準選用。第一講滑動軸承1.4普通圓柱形滑動軸承的設(shè)計與計算一、圓柱形滑動軸承的結(jié)構(gòu)形式：1.整體式軸承結(jié)構(gòu)；2.鑲嵌式軸承結(jié)構(gòu)。整體式軸承結(jié)構(gòu)鑲嵌式軸承結(jié)構(gòu)滾花壓入薄壁嵌入厚壁嵌入加強嵌入用螺釘嵌入第一講滑動軸承帶滾珠的圓柱形止推滑動軸承圓柱形軸承的特點：1.接觸面積大，承載能力大，耐磨損。2.摩擦力矩大。3.長期工作軸頸與軸承間的間隙增大，置中精度低。第一講滑動軸承二、精密機械常用軸頸結(jié)構(gòu)圖7—2是軸頸的幾種典型結(jié)構(gòu)。直徑大于lmm的軸頸常做成整體式，如圖7—2(a)和(b)；直徑小于0.5mm常需用貴重金屬做成裝配式，如圖7—2(c)，以便采用強度高且耐磨的材料，使制造加工方便。第一講滑動軸承三、精密機械常用軸承結(jié)構(gòu)如圖7—3(a)所示是最簡單的軸承形式，直接在支承構(gòu)件上加工軸承孔，軸承孔外側(cè)有一深度為的凹坑，供儲存潤滑油，一般，。若支承構(gòu)件的材料性能不能滿足要求，或支承構(gòu)件的厚度不夠時，在支承構(gòu)件上鑲嵌軸承襯套，見圖7—3(b)、(c)。有的小型儀表采用寶石軸套，如圖7—3(d)、(e)、(f)所示。第一講滑動軸承1—軸承座；2—整體軸瓦；3—油孔；4—螺紋孔

四、一般機械常用滑動軸承結(jié)構(gòu)1.整體式軸承第一講滑動軸承特點：制造簡單，但磨損后無法調(diào)整間隙，影響軸的旋轉(zhuǎn)精度和正常工作。應(yīng)用：間歇工作、低速和輕載場合。

第一講滑動軸承1—軸承座；2—軸承蓋；3—雙頭螺柱；4—螺紋孔；5—油孔；6—油槽；7—剖分式軸瓦2.剖分式軸承第一講滑動軸承軸承蓋軸承座螺栓軸瓦特點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，剛度下降（同整體式相比）；可以調(diào)整軸承的徑向間隙。第一講滑動軸承滑動軸承、軸瓦第一講滑動軸承3.調(diào)心式滑動軸承第一講滑動軸承（a）空心式;（b）、（c）單環(huán)式;（d）多環(huán)式

4、推力滑動軸承的形式第一講滑動軸承六）設(shè)計計算準則1.工作狀態(tài)判斷：干摩擦、臨界摩擦。干摩擦：軸頸和軸承間沒有潤滑油，兩者直接接觸。臨界摩擦：

軸頸和軸承間有潤滑油，但沒有形成完全液體摩擦狀態(tài)，在運動過程中兩者局部會直接接觸。一般的圓柱形滑動軸承都處于此種工作狀態(tài)下。第一講滑動軸承2.失效形式判斷：磨損、膠合。3.設(shè)計準則：減少磨損和膠合；盡量保證油膜不被破壞（用比壓來保證），保證溫度不要過高（用比壓乘速度來保證）。第一講滑動軸承A）摩擦力矩計算（可以設(shè)計軸頸d）第一講滑動軸承B）軸頸彎曲應(yīng)力計算（設(shè)計軸頸d和軸承寬度L）C）驗算軸承的工作能力（防止過多磨損和膠合）七）圓柱形滑動軸承的技術(shù)條件第一講滑動軸承1.5圓錐形滑動軸承一、基本形式特點：一般用于垂直狀態(tài)，要求精度高，轉(zhuǎn)速低的場合。優(yōu)點：定向定心精度高，間隙小易調(diào)整缺點：難加工，摩擦力矩大，受溫度影響大二、圓錐形滑動軸承的設(shè)計計算方法1.6流體摩擦軸承1.液體靜壓軸承第一講滑動軸承2.氣體靜壓軸承第一講滑動軸承本節(jié)結(jié)束第二講滾動軸承2.1：滾動軸承的結(jié)構(gòu)和特點

內(nèi)圈、外圈、滾動體軸承鉻鋼GCr15，硬度60～65HRC保持架低碳鋼；銅、鋁、工程塑料結(jié)構(gòu)與材料：第二講滾動軸承優(yōu)點：摩擦阻力小、啟動靈活、效率高、潤滑簡便、易于互換且可以通過預(yù)緊提高軸承的剛度和旋轉(zhuǎn)精度。缺點：抗沖擊能力較差，高速時有噪聲，徑向尺寸較大，工作壽命也不及液體摩擦的滑動軸承，安裝精度要求較高。滾動軸承已經(jīng)標準化，易于互換，以基孔制設(shè)計軸頸。常見滾動體形狀：第二講滾動軸承第二講滾動軸承對滾動軸承按其所承受載荷的方向可以分為以下三類：1.向心軸承；2.推力軸承；3.角接觸軸承（向心推力軸承）；如果按照滾動體分類可分為：球軸承和滾子軸承。其他分類：單列軸承和雙列軸承；調(diào)心型軸承和非調(diào)心型軸承。2.2：滾動軸承的基本類型和選用原則第二講滾動軸承滾動軸承的選用原則：1.載荷的大小、方向和性質(zhì)；2.軸承的轉(zhuǎn)速；3.軸承的安裝尺寸；4.軸承的摩擦力矩；軸承的調(diào)心性能；軸承的剛性要求；特殊安裝、拆卸要求；經(jīng)濟性要求。第二講滾動軸承常見滾動軸承的主要代號：1.調(diào)心球軸承；2.調(diào)心滾子軸承；3.圓錐滾子軸承；4.雙列深溝球軸承；

推力球軸承；深溝球軸承；角接觸軸承；推力圓柱滾子軸承；

N.圓柱滾子軸承；NA.滾針軸承。第二講滾動軸承深溝球軸承；主要承受徑向載荷?；绢~定動載荷比(同一內(nèi)徑的各種滾動軸承的額定動載荷與深溝球軸承的額定動載荷的比值)：1調(diào)心球軸承的特點：主要承受徑向載荷，也可同時承受少量雙向軸向載荷。外圈滾道為球面，具有自動調(diào)心功能。基本額定動載荷比(同一內(nèi)徑的各種滾動軸承的額定動載荷與深溝球軸承的額定動載荷的比值)

：0.6～0.9極限轉(zhuǎn)速比－中第二講滾動軸承圓錐滾子軸承的特點：額定動載荷比為1.1~2.5

能承受較大的單向軸向載荷,軸向載荷能力隨接觸角α的增大而增大能承受以徑向載荷為主的聯(lián)合載荷極限轉(zhuǎn)速中圓柱滾子軸承的特點：只能承受徑向載荷，承載能力高。但對軸的偏斜和彎曲變形很敏感?；绢~定動載荷比－1.5～3極限轉(zhuǎn)速比－高第二講滾動軸承滾針軸承的特點：只能承受徑向載荷，承載能力大,不能承受軸向載荷；不能限制軸向位移，工作時不允許內(nèi)外圈軸線有偏斜；徑向尺寸小，一般內(nèi)外圈可分離；極限轉(zhuǎn)速低。推力球軸承的特點：只能承受軸向載荷，具有最小軸向載荷限制；高速時離心力大，鋼球與保持架磨損、發(fā)熱嚴重，壽命低?；绢~定動載荷－1極限轉(zhuǎn)速比－低第二講滾動軸承滾動軸承的主要失效形式：疲勞點蝕－脈動循環(huán)應(yīng)力塑性變形、磨損滾動軸承的計算準則：正常工作條件下的回轉(zhuǎn)滾動軸承，主要是疲勞點蝕破壞，應(yīng)進行接觸疲勞壽命計算，當載荷變化較大或有較大沖擊載荷時，還應(yīng)作動強度計算；對于擺動或轉(zhuǎn)速較低的軸承，主要防止塑性變形，只需作靜強度計算；高速軸承為防止發(fā)生粘著磨損、燒傷，除進行壽命計算外，還需核驗極限轉(zhuǎn)速。2.3：滾動軸承的基本計算疲勞點蝕內(nèi)圈滾道深度點蝕外圈滾道點蝕滾動體點蝕第二講滾動軸承塑性變形滾道塑性變形外圈滾道塑性變形第二講滾動軸承磨損內(nèi)圈滾道膠合、點蝕、磨粒磨損外圈滾道膠合（大片）、點蝕（小片）異物進入軸承，破壞滾動元件間的相對關(guān)系，導(dǎo)致滾動體與保持架直接摩擦而產(chǎn)生燒結(jié)第二講滾動軸承滾動軸承的壽命計算：軸承的壽命：在給定轉(zhuǎn)速下的工作小時數(shù)。當軸承轉(zhuǎn)速<10r/min時，按照靜載荷計算，防止塑性變形，軸承選擇：按照額定靜載荷C0選擇軸承。當軸承轉(zhuǎn)速>10r/min時，按照動載荷計算，防止疲勞點蝕，軸承選擇：按照額定動載荷C選擇軸承?；绢~定動載荷C(Cr、Ca)-106r當量動載荷：把作用在軸承上的徑向和軸向載荷折算成一假定的載荷。

當量動載荷的計算第二講滾動軸承基本額定靜載荷C0（C0r、C0a）當量靜載荷（P0）：

取兩式中大值靜強度條件：滾動軸承的靜強度計算使用要求及載荷性質(zhì)S0球軸承滾子軸承對旋轉(zhuǎn)精度及平穩(wěn)性要求較高，承受較大沖擊載荷1.5～22.5～4正常使用0.5～21～3.5對旋轉(zhuǎn)精度及平穩(wěn)性要求較低，沒有沖擊和振動載荷0.5～21～3X、Y－徑向動載荷系數(shù)和軸向動載荷系數(shù)在有振動和沖擊時

fF－沖擊載荷系數(shù)當量動載荷的計算第二講滾動軸承推力球軸承受到軸向載荷后，一般情況認為各滾動體均勻受力：1.向心球軸承中滾動體的受力分析

向心球軸承受到徑向載荷后，一般情況只有下半圈的滾動體承受，一般可用以下公式計算滾動體所承受的最大載荷：2.推力球軸承中滾動體的受力分析

考慮到制造誤差，只有80％的滾動體受力：第二講滾動軸承軸承的兩種安裝配置方法圖面對面背對背第二講滾動軸承3．角接觸軸承的軸向載荷計算附加軸向載荷的計算角接觸球軸承和圓錐滾子軸承軸向載荷Fa的計算a、內(nèi)部軸向力Fs

此類軸承常成對使用，反向安裝。第二講滾動軸承b、軸向載荷Fa的計算第二講滾動軸承①若軸系有左移趨勢，軸承1受壓，有：

②若軸系有右移趨勢，軸承2受壓，有：

同理可得背對背配置的軸承軸向載荷的計算公式。

結(jié)論——被“壓緊”軸承所受軸向載荷的大小等于除本身派生軸向力以外的其他所有軸向力的代數(shù)和（使軸承被壓緊的力取正值，反之取負值）；被“放松”軸承所受軸向載荷等于本身的派生軸向力。第二講滾動軸承2.4：滾動軸承的安裝與密封1．兩端單向固定一）．滾動軸承的安裝第二講滾動軸承2．一端雙向固定、一端游動A－彈性擋圈嵌在軸的溝槽內(nèi)，用于軸向力不大及轉(zhuǎn)速不高大場合。B－用圓螺母及止動墊圈緊固，可在高速下承受一般大小的軸向載荷。C－軸端擋圈。A，CB第二講滾動軸承軸承內(nèi)圈固定方法軸承外圈固定方法二、滾動軸承的軸向固定第二講滾動軸承三、軸向間隙的調(diào)整載荷增大，彈性變形增大，但接觸面積亦增大，則剛性提高。第二講滾動軸承加金屬墊片調(diào)節(jié)螺栓第二講滾動軸承四、軸承的密封1.氈圈密封一般用于滑動速度小于4～5m/s，溫度小于90攝氏度，光滑的軸面上。用毛氈制造。2.唇形密封圈密封一般用于滑動速度小于10～15m/s，溫度在－40～100攝氏度，光滑的軸面上。用耐油橡膠制造密封件，用彈簧提供接觸力。第二講滾動軸承3.密封環(huán)密封一般用于滑動速度小于100m/s，光滑的軸面上。常用耐磨鋼材或錫青銅制造。4.其他形式密封隙縫密封、甩油密封、曲路密封等等1-軸；2-密封環(huán)；3-靜止件；4-軸承；5-套筒；6-轉(zhuǎn)動件第二講滾動軸承5.滾動軸承的拆卸第二講滾動軸承6.滾動軸承的配合

滾動軸承是標準件。軸承內(nèi)圈與軸－基孔制軸承外徑與殼體孔－基軸制軸承內(nèi)徑與軸頸配合較一般圓柱面基孔制同類配合緊。在裝配圖中，軸承內(nèi)、外徑不必標注公差帶。選擇配合時的主要影響因素：負荷類型、負荷大小、工作溫度、軸承尺寸大小、旋轉(zhuǎn)精度和速度、其他因素轉(zhuǎn)速較高、載荷較大、工作溫度較高－較緊配合；游動圈、常拆卸的－較松配合。第二講滾動軸承7.滾動軸承與軸配合的常用公差帶第二講滾動軸承8.滾動軸承與外殼配合的常用公差帶第二講滾動軸承2.5：填入式滾動軸承

填入式滾珠支承的結(jié)構(gòu)下圖所示。其支承座的型式分別為直角形(a)，內(nèi)球面(b)和圓角形(c)。直角形摩擦力矩最小，可自動定心，但表面接觸情況不佳，因此承載能力較低。圓角形摩擦力矩較大，但承載能力亦大。另外，此種支承不能自動定心，內(nèi)球面滾動支承的摩擦力矩和承載情況則介于上述兩者之間，但加工困難。第二講滾動軸承填入式滾珠支承的安裝結(jié)構(gòu)第二講滾動軸承密珠支承第二講滾動軸承本節(jié)結(jié)束第三講儀表特種支承3.1、寶石支承組成支承的軸頸和軸承，或兩者之一用到剛玉、瑪瑙、微晶玻璃等等寶石材料制造的，這類支承稱為寶石支承。按摩擦性質(zhì)可分為：滑動支承和滾動支承兩類。寶石支承特點：1.摩擦力矩小。寶石材料與鋼材的干摩擦系數(shù)較小。2.耐磨性好。寶石材料的硬度較高，耐磨性好。3.抗壓強度高。寶石抗壓強度高。如剛玉4.熱膨脹系數(shù)小。5.耐腐蝕性好。缺點脆性材料，加工困難。寶石軸承（剛玉﹑瑪瑙﹑微晶玻璃等）應(yīng)用儀器儀表。（軸承承受載荷很小﹐但要求旋轉(zhuǎn)精度高﹑靈敏度好﹑使用壽命長）第三講儀表特種支承一、圓柱形寶石支承的主要結(jié)構(gòu)及計算1、軸頸結(jié)構(gòu)下圖是軸頸的幾種典型結(jié)構(gòu)。直徑大于lmm的軸頸常做成整體式，如圖（a)和(b)；直徑小于0.5mm或需用貴重金屬的常做成裝配式，如圖(c)，以便采用強度高且耐磨的材料，使制造加工方便。第三講儀表特種支承2、軸承結(jié)構(gòu)如下圖所示是最簡單的軸承形式，直接在支承構(gòu)件上加工軸承孔，軸承孔外側(cè)有一深度為的凹坑，供儲存潤滑油，一般，。若支承構(gòu)件的材料性能不能滿足要求，或支承構(gòu)件的厚度不夠時，在支承構(gòu)件上鑲嵌軸承襯套，見圖(b)、(c)。有的小型儀表采用寶石軸套，如圖(d)、(e)、(f)所示。第三講儀表特種支承3、寶石支承的計算寶石支承和滑動支承的計算類似，前面第七章講過。第三講儀表特種支承頂針支承由圓錐形軸頸(頂針)和具有擴孔的圓柱孔的軸承組成，如下圖所示。一般頂針圓錐角，工作表面的粗糙度為0.4～0.2。頂針支承的特點是:結(jié)構(gòu)簡單，對心精度較高，摩擦力矩較小。由于頂針和軸承的接觸面積很小，壓強很大，它適用于低轉(zhuǎn)速、小載荷的情況二、頂尖（針）寶石支承的簡介第三講儀表特種支承三、軸尖支承簡介

軸尖端部是一個半徑很小的球面，它是軸頸的工作部分，軸承是一個半徑稍大的內(nèi)球面。這種支承可用于垂直狀態(tài)工作，也可用于水平狀態(tài)工作。軸尖支承的特點是：1.優(yōu)點：運轉(zhuǎn)靈敏、摩擦力矩小。2.缺點：其置中精度和方向精度不高，只要存在軸向間隙，軸就會產(chǎn)生傾斜，并且由于接觸面積極小，易磨損。第三講儀表特種支承3.2、減振支承簡介軸尖支承和球面止推圓柱支承工作時的接觸面積很小，會產(chǎn)生較大的接觸應(yīng)力，在振動和沖擊條件下接觸應(yīng)力會更大。為了使支承在振動和沖擊條件下不致破壞，常采用減振支承。它是依靠彈性元件吸收振動和沖擊時的動能，減少作用在支承上的動載荷，實現(xiàn)減振功能。1-軸尖；2-軸承座；3-寶石軸承；4-彈簧；5-螺塞第三講儀表特種支承1-軸尖；2-軸承座；3-寶石軸承；4-彈簧；5-螺塞1.軸向減振寶石支承2.兩向減振支承1-調(diào)節(jié)螺釘；2-軸承座；3-彈簧；4-襯套；5-寶石支承a-受軸向動載荷時；b-受徑向動載荷時；c-受任意方向動載荷時3.3、刀口支承

１、刀口支承由刀和墊座組成。刀的刃部是個半徑很小的圓柱面，半徑r通常為0.0005－0.005mm。墊座可做成棱柱面(a)、圓柱面(b)和平面形(c)。