完整的轴承选型计算方法.ppt

,-,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second Level,Third Level,Fourth Level,Fifth Level,第七章 轴承设计,按摩擦性质分：,滑动轴承,和,滚动轴承,按承载方向分：,向心轴承,和,推力轴承,轴承的作用是支承轴。轴在工作时可以是旋转的，也可以是静止的。,1能承担一定的载荷，具有一定的强度和刚度。,2具有小的摩擦力矩，使回转件转动灵活。,3具有一定的支承精度，保证被支承零件的回转精度。,一、轴承应满足如下基本要求：,二、轴承分类：,1,-,7-1.滑动轴承概述,一、滑动轴承的主要特点,：,工作平稳，无噪声；,回转精度高；,液体润滑时摩擦损失小；,径向尺寸小。,二、滑动轴承的摩擦状态(轴瓦与轴颈之间),：,1、干摩擦状态,应避免此种摩擦状态。,摩擦表面无润滑剂，功率损失严重，磨损加剧，温升高，轴瓦易破坏。,承载能力高。,2,-,2、边界摩擦状态,摩擦表面间有润滑油存在，金属表面上形成了一层极薄的边界油膜。,但尖峰部分仍直接接触。,多数滑动轴承都是这种摩擦状态。,3、液体摩擦状态,两摩擦表面完全被润滑油分隔开，形成了一定厚度的压力油膜。,这种摩擦状态是润滑油分子之间的摩擦，摩擦系数极小。,重要轴承采用这种摩擦状态。,非液体摩擦滑动轴承,液体摩擦滑动轴承,3,-,常用润滑剂：,润滑油 液体，用途最广泛；,三、润滑剂及其选择,润滑脂 半固体，一般用于中低速；,固体润滑剂 主要用作油、脂的添加剂，也可单独使用。,1、润滑油的性能及选择,粘度,表征了流动的液体中内摩擦阻力的大小。,是最重要的性能指标，也是选择润滑油的主要依据。,油性,也称润滑性，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。,4,-,润滑油的选择原则：,凝点,反映润滑油的,低温,工作性能。,针入度,表征润滑脂的稀稠度，类似于油的粘度；,闪点,反映润滑油的,高温,工作性能。,压力大或在冲击、变载条件下工作，应选粘度高的油；,速度高时，应选粘度低的油，以减少摩擦损失；,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。,2、润滑脂的性能及选择,滴 点,表征润滑脂耐高温的性能。,润滑脂的选择原则：,工作环境有水汽，选钙基润滑脂；,工作温度高，选钠基润滑脂；,有水汽而且工作温度高，则应选锂基润滑脂。,5,-,四、滑动轴承的分类,载荷方向,径向轴承,推力轴承,装拆需要,整体轴承(特殊类型：自动调心式轴承),剖分轴承,摩擦状态,液体摩擦(长期运转,精度要求高),非液体摩擦,主要承受径向力,主要承受轴向力,动压轴承,静压轴承,6,-,1.径向滑动轴承,(1)整体式滑动轴承,特点：结构简单，成本低廉。,应用：低速、轻载或间歇性工作的机器中。,轴承座,整体轴套（轴瓦）,螺纹孔,油杯孔,因磨损而造成的间隙无法调整。,只能从沿轴向装入或拆出。,7,-,(2)剖分式滑动轴承,特点：结构复杂、可以调整磨损而造成的间隙、安装方便。,应用场合：低速、轻载或间歇性工作的机器中。,部分式轴承(整体轴套),对开式轴承(剖分轴套),(3)自动调心滑动轴承,(4)间隙可调式滑动轴承,8,-,2.推力滑动轴承,推力滑动轴承由轴承座和止推轴颈组成。常用的轴颈结构形式有：,9,-,轴瓦的材料,减摩性：材料副具有较低的摩擦系数。,耐磨性：材料的抗磨性能，通常以磨损率表示。,抗咬粘性,(,胶合,),：材料的耐热性与抗粘附性。,摩擦顺应性：,材料通过表层弹塑性变形来补偿轴承滑动表面初始配合不良的能力。,嵌入性,：材料容纳硬质颗粒嵌入，从而减轻轴承滑动表面发生刮伤或磨粒磨损的性能。,此外还应有足够的强度和抗腐蚀能力、良好的导热性、工艺性和经济性。,磨合性,：轴瓦与轴颈表面经短期轻载运行后，形成相互吻合的表面形状和粗糙度的能力（或性质）。,10,-,常用轴瓦材料有：,金属材料,粉末冶金材料,非金属材料,轴承合金（巴氏合金、白合金）是由锡、铅、锑、铜等组成的合金,铜合金 分为青铜和黄铜两类。,铸铁 有普通灰铸铁、球墨铸铁等。,由铜、铁、石墨等粉末经压制、烧结而成的多孔隙轴瓦材料。,有塑料、硬木、橡胶等，其中塑料用的最多,11,-,一、失效形式,1、磨损,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。,1、限制轴承的,压强,p,：,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。,二、设计准则,7-4,非液体摩擦滑动轴承的设计,2、胶合,目的 防止轴瓦过度磨损。,B,d,Fr,向心滑动轴承,平均压强：,12,-,2、限制轴承的,pv,值,：,目的 控制轴承的发热量，防止胶合破坏。,pv,值表征了轴承发热量的大小。,pv,发热量,温升,润滑效果,胶合,d,1,d,0,Fa,k,考虑油槽使支承面积减小。,推力滑动轴承,向心轴承,n,z,推力环的数目,13,-,3、限制滑动速度,v,：,目的 防止滑动速度过高而引起磨损,平均直径,d,m,(,d,1,+,d,0,)/2,推力轴承取24MPa*m/s,平均速度,许用线速度,三、设计步骤,确定轴承结构形式,确定轴承宽度,B,和直径,d,验算,p,、,pv,、,v,选择轴承的配合,选择润滑剂与润滑装置,选择轴瓦材料,推力轴承,14,-,7.5液体摩擦滑动轴承的工作原理,一、动压油膜的形成机理,v,F,两摩擦表面平行，不会产生压力油膜,v,p,两摩擦表面成楔形间隙，产生了压力油膜,间隙内的润滑油形成了拥挤,进油口,出油口,二、形成动压油膜的必要条件,两摩擦表面必须形成楔形间隙,润滑油必须从大口进小口出,必须具有足够的滑动速度,必须充满足够粘度的润滑油,15,-,三、向心动压滑动轴承的工作过程,n,o,1,o,o,1,o,o,1,o,o,1,o,n,n,静止,启动,不稳定运行,稳定运行,Fr,Fr,Fr,Fr,16,-,多油楔滑动轴承,其他滑动轴承,静压滑动轴承,气体轴承,17,-,8-1.滚动轴承的特点及类型,滚动轴承的主要特点,：,滚动轴承是,标准件,，由专业轴承厂集中生产。,故学习本章的目的主要解决二个问题：,1、如何选择滚动轴承的类型；,2、滚动轴承的寿命计算；,摩擦阻尼小(相对于非液体摩擦滑动轴承)，启动灵活；,可同时承受径向和轴向载荷，简化了支承结构；,径向间隙小，还可用预紧方法消除间隙，因此回转精度高；,互换性好,易于维护。,缺点：,抗冲击能力较差；,高速时噪声大，寿命较低；,径向尺寸大。,18,-,滚动轴承的,组成,滚动轴承一般由,内圈,、,外圈,、,滚动体,和,保持架,组成。,内圈装在轴径上，与轴一起转动。外圈装在机座的轴承孔内，一般不转动。,内外圈上设置有滚道，当内外圈之间相对旋转时，滚动体沿着滚道滚动。,保持架使滚动体均匀分布在滚道上，减少滚动体之间的碰撞和磨损。,19,-,滚动轴承的主要类型：,1、按承载方向和,公称接触角,分为：,滚动体与套圈接触处的法线,与轴承的径向平面之间的,夹角,，称为公称接触角。,向心轴承,：,0,45，主要承受径向载荷；,径向接触轴承,0 的向心轴承；,向心角接触轴承 0,45的向心轴承；,径向接触轴承,向心角接触轴承,20,-,推力轴承,：,45,90,，主要承受轴向载荷；,轴向接触轴承,90的推力轴承,推力角接触轴承 45,S,2,S,1,S,2,F,A,S,2,圆锥滚子轴承的简图如下（将内圈与轴视为一体）：,1,2,轴向合力向右，轴有向右移动的趋势，,但外圈被固定，,使得,使轴向力平衡，,故：,右轴承被,压紧,，会产生反力,S,2,，,而左轴承被,放松,，,F,r1,F,r,2,即：,F,a,1,=,S,1,（放松端）,F,a,2,=,S,1,F,A,（压紧端）,合力,46,-,若,S,1,+,F,A,S,1,轴向合力向右，轴有向右移动的趋势，,左轴承被,压紧,，会产生反力,S,1,，,使轴向力平衡：,（压紧端）,（放松端）,48,-,F,A,S,2,S,1,S,2,1,2,轴向合力向左，轴有向左移动的趋势，,右轴承被,压紧,，会产生反力,S,2,，,使轴向力平衡：,若,S,2,+,F,A,S,1,，,（放松端）,（压紧端）,49,-,归纳如下：,根据,排列方式,判明派生轴向力,S,1,、,S,2,的方向,；,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”,，哪端轴承被,“放松”,；,“放松”,端的轴向载荷等于,自身的内部轴向力，,“压紧”,端的轴向载荷等于,除去,自身派生轴向力后,其它,轴向力的,代数和。,对于能够承受少量轴向力而,0 的向心轴承：,（如深沟球轴承）,F,A,F,r1,F,r2,因为：,0,S,1,0，,S,2,0,所以：,F,a,F,A,图中：,F,a1,0,F,a2,F,A,50,-,11-6 滚动轴承,的静强度计算,目的 防止轴承元件发生塑性变形,针对低速或受较大冲击载荷作用的轴承,基本额定静载荷,C,0,：,限制塑性变形的极限载荷值,对向心轴承为,C,0r,径向基本额定静载荷,对推力轴承为,C,0a,轴向基本额定静载荷,静强度条件,：,P,0,当量静载荷,S,0,静强度安全系数，,见表811,径向系数,轴向系数,X,0,、,Y,0,查表812,向心轴承,推力轴承,11-6 滚动轴承,的静强度计算,51,-,作业 8-1,8-2,52,-,