轴承分类及使用讲义.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第,17,章 轴承,17-1,滑动轴承的类型、结构及润滑,17-2,滚动轴承的类型、结构及代号,17-3,滚动轴承的选择计算,17-5,滚动轴承的组合设计,17-4,滚动轴承的润滑和密封,1,）支承轴及轴上零件，并保持轴的旋转精度；,2,）减少转轴与支承之间的摩擦和磨损,分类：,滚动轴承,轴承的功用：,滑动轴承,应用实例：,汽轮机、离心式压缩机、内燃机、大型电机、水泥搅拌机、滚筒清砂机、破碎机等机械常采用滑动轴承。,优点多，应用广,用于高速、高精度、重载、结构上要求剖分等场合。,一、向心滑动轴承,组成：,轴承座、轴套或轴瓦、联接螺栓等。,17-1,滑动轴承的类型、结构及润滑,整体式向心滑动轴承,剖分式向心滑动轴承,榫口,螺纹孔,轴承座,轴承,轴承座,轴承盖,联接螺栓,剖分轴瓦,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。,进油孔,油沟,F,厚壁轴瓦,整体轴套,卷制轴套,轴承中分面常布置成与载荷垂直或接近垂直。,载荷倾斜时结构如图,大型液体滑动轴承常设计成两边供油的形式，既有利于形成动压油膜，又起冷却作用。,45,油沟形式,宽径比,B/d,-,轴瓦宽度与轴径直径之比。,重要参数,液体润滑摩擦的滑动轴承,:B/d=0.51,非液体润滑摩擦的滑动轴承,:B/d=0.81.5,B,d,作用：,用来承受轴向载荷,二、推力滑动轴承,结构特点：,在轴的端面、轴肩或安装圆盘做成止推面。在止推环形面上，分布有若干有楔角的扇形快。其数量一般为,612,。,-,倾角固定，顶部预留平台,，,类型,固定式,可倾式,用来承受停车后的载荷。,-,倾角随载荷、转速自行 调整，性能好。,F,F,巴氏合金,绕此边线自行倾斜,F,润滑剂和润滑装置,一、,润滑剂,作用：,降低摩擦功耗、减少磨损、冷却、吸振、防锈等。,分类,液体,润滑剂,-,润滑油,半固体,润滑剂,-,润滑脂,固体,润滑剂,1.,润滑油,在用的大部分润滑油为矿物油（石油）,粘度,-,重要参数,在轴承中，润滑油最重要的物理参数是粘度，它是选择润滑油的主要依据。粘度表征液体流动的内摩擦特性。,A,、,B,两板之间充满了液体，,B,板静止，,A,板水平移动速度为,v,。由于液体与金属表面的吸附作用，,A,板表面的液体速度为,v,，而,B,板表面的液体速度为,0,。两板之间的速度呈线性分布。,液体层与层之间摩擦切应力：,=,du,dy,-,牛顿液体流动定律,-,液体的,动力粘度，,简称,粘度,量纲：,力,时间,/,长度,2,单位：,N,s,/m,2,(Pa,s,),或泊：,1P=1 dyn,s,/cm,2,运动粘度：,=,单位：,m,2,/,s,或斯,St,：,cm,2,/,s,或厘斯,cSt,：,1St=100 cSt,实验结果：,o,x,y,y,dy,du,分析位置,y,处薄层的受力,A,B,我国石油产品是用运动粘度标定的,表,17-1,常用常用润滑油的主要性质,名 称,全损耗,系统用油,GB443-89,汽轮机油,GB11120-89,代 号,40,的粘度,mm,2,/s,L,-,AN7 6.127.48,-,10 110,凝点,C,闪点,(,开式,),C,用于高速底负荷机械、精密机床、纺织纱锭的润滑和冷却。,普通机床的液压油。用于一般滑动轴承、齿轮、蜗轮的润滑,用于重型机床导轨、矿山机械的润滑。,用于汽轮机、发电机等高速高负荷轴承和各种小型液体润滑轴承,L-AN100 90110 0 210,L,-,AN10 9.011.0,-,10 125,L,-,AN15 13.516.5,-,10 165,L,-,AN32 28.832.2,-,10 170,L,-,AN46 41.450.6,-,10 180,L,-,AN68 61.274.8,-,10 190,L-TSA32 28.835.2,-,7 180,L-TSA46 41.450.6,主要用途,0.08,0.07,0.06,0.05,0.04,0.03,0.02,0.01,30,40,50,60,70,80,90,2.,润滑脂,润滑油的特性：,1,）温度,t,2,）压力,p,选用原则：,1),载荷大、温度高的轴承，宜选用粘度大的油；,2),载荷小、转速高的轴承，宜选用粘度小的油；,-,润滑油与各种稠化剂（钙、钠、铝、锂等金属皂）混合稠化而成。,优点：,密封简单、不需要经常添加、不易流失；对速度和温度不敏感，适用范围广。,但,p,350,才开始氧化，可在水中工作。,-,摩擦系数低，使用温度范围广,(,-,60300,),，但遇水性能下降。,-,摩擦系数低，只有石墨的一半。,使用方式：,1.,调和在润滑油中；,2.,涂覆、烧结在摩擦表面形成覆盖膜；,3.,混入金属或塑料粉末中烧结成型。,其应用日渐广泛,二、润滑装置,1.,油杯,针阀式油杯,旋盖式油杯,脂用,压注式油杯,弹簧盖油杯,2.,油环,滚动轴承的,17-2,滚动轴承的结构、类型和代号,各零件的作用：,外圈：,支撑零件或轴系；,保持架,:,将滚动体分开。,内圈：,支撑轴；,滚动体：,滑动,滚动；,硬度和接触疲劳强度,、耐磨性和冲击韧性,用含铬合金钢制造，经热处理后硬度达：,6165HRC,。工作表面需经磨削或抛光。,保持架：低碳钢，,冲压制成,高速轴承：有色金属或塑料。,滚动轴承的组成：,外圈、内圈、滚动体、保持架。,内外圈上有滚道，当内外圈相对旋转时，滚动体将沿着滚道滚动。,装在机座或零件轴孔内；,滚动副的材料要求：,优点：,摩擦阻力小、启动灵敏、效率高、润滑简便、,和易于互换等。,缺点：,抗冲击能力差、高速时出现噪音。,滚动轴承按其承受载荷的方向（接触角）和滚动体的形状分类。,接触角：,滚动体与外圈接触处的法线与垂直于轴承轴,心线的平面之间的夹角称为公称接触角。,接触角,轴向承载能力,=,0,表,17-2,各类轴承的公称接触角,轴承类型,公称接触角,向心轴承,主要承受径向载荷,推力轴承,主要承受轴向载荷,径向接触,角接触,轴向接触,角接触,0,45,=9,0,它是滚动轴承的一个重要参数，轴承的受力分析和承载能力等都与接触角有关。,45,90,滚动轴承,标准化,;,并由专业厂大批量生产,。,设计人员的主要任务是,:,熟悉标准，正确选用。,轴承类型,按载荷方向分,按滚动体形状分,向心轴承,推力轴承,圆柱滚子,圆锥滚子,球面滚子,滚针,球轴承,滚子轴承,分类：,表,17-3,滚动轴承的主要类型和特性,轴承名称、,类型及代号,结构简图,承载方向,极限转速,允许角偏差,主要特性和应用,调心球轴承,10000,中,2,3,主要承受径向载荷，同时也能承受少量轴向载荷。因为外滚道表面是以轴承中点为中心的球面，故能调心。,调心滚,子轴承,20000C,低,0.5,2,比,10000,小,能承受很大的径向载荷和少量轴向载荷。承载能力大，具有调性能。,圆锥滚,子轴承,30000,中,2,能同时承受较大的径向、轴向联合载荷。因线性接触，承载能力大，内外圈可分离，装拆方便，称对使用。,推力球轴承,50000,低,不允许,只能承受轴向载荷，且作用线必需与轴线重合。分为单、双向两种。高速时，因滚动体离心力大，球与保持架摩擦发热严重，寿命较低，可用于轴向载荷大、转速不高之处。,a),单向,表,17-3,滚动轴承的主要类型和特性（续）,轴承名称、,类型及代号,结构简图,承载方向,极限转速,允许角偏差,主要特性和应用,推力球轴承,50000,低,不允许,只能承受轴向载荷，且作用线必需与轴线重合。分为单、双向两种。高速时，因滚动体离心力大，球与保持架摩擦发热严重，寿命较低，可用于轴向载荷大、转速不高之处。,b),双向,深沟球轴承,60000,高,816,能同时承受较大的径向、轴向联合载荷。因线性接触，承载能力大，内外圈可分离，装拆方便，称对使用。,角接触,球轴承,70000C(,=15,),70000AC(,=25,),70000B(,=40,),较高,210,能同时承受较大的径向、轴向联合载荷。,大，承载能力越大，有三种规格。称对使用。,表,17-3,滚动轴承的主要类型和特性（续）,轴承名称、,类型及代号,结构简图,承载方向,极限转速,允许角偏差,主要特性和应用,表,17-3,滚动轴承的主要类型和特性（续）,轴承名称、,类型及代号,结构简图,承载方向,极限转速,允许角偏差,主要特性和应用,推力圆柱,滚子轴承,80000,低,不允许,能承受很大的单向轴向载荷。,圆柱滚,子轴承,N0000,较高,24,能承受较大的径向。因线性接触，内外圈只允许有小的相对偏转。除,U,结构外，还有内圈无挡边,(NU),、外圈单挡边,(NF),、内圈单挡边,(NJ),等型式,滚针轴承,a)NA0000,b)RNA0000,低,只能承受径向载荷。承载能力大，径向尺寸特小。一般无保持架，因而滚针间有摩擦，极限转速低。,不允许,a),b),1.,承载能力,承受径向载荷为主；,几点说明：,由于结构不同，各类轴承的使用性能也不相同，现说明如下。,滚子轴承,(1.53),球轴承,在同样的外形尺寸下。,2.,极限转速,当,d,20 mm,时，两者承载能力接近，宜采用球轴承。,因滚子轴承贵角接触球轴承可以同时承受径向载荷和轴向载荷。,0,45,45,100,时，,C,引进温度系数,f,t,进行修正。,3,10/3,=,一恒定径向,(,或轴向,),载荷，在该载荷作用下，滚动轴承具有与实际载荷作用下的寿命。,表,17-9,温度系数,轴承工作 温度,温度系数,f,t,100,250,200,150,125,300,1,0.95,0.90,0.70,0.80,0.60,表,17-10,载荷系数,载荷性质 无冲击或轻微冲击 中等冲击 强烈冲击,f,P,1.01.2,1.21.8,1.83.0,修正结果：,工作中冲击振动,C,引进载荷系数,f,P,进行修正。,表,17-11,轴承预期寿命,L,h,的参考值,使 用 场 合,不经常使用的仪器和设备,500,L,h,/h,短时间或间断使用，中断时不致引起严重后果,40008000,间断使用，中断时会引起严重后果,800012000,每天,8h,工作的机械,1200020000,每天,24h,连续工作的机械,4000060000,四、当量动载荷的计算,滚动轴承的基本动载荷是在一定的实验条件下确定的。对于向心轴承是指轴承承受纯径向载荷；对于推力轴承是指承受中心轴向载荷。实际情况可能既受径向载荷又有轴向载荷，则必须将实际载荷换算成与实验条件相同的载荷后，才能和基本额定动载荷进行比较。换算后的载荷是一种假定载荷，称为当量载荷。,含义：,当量动载荷是一种考虑径向载荷与轴向载荷,双重影响,，经换算后的,假想载荷,。其效果与某一个基本额定动载荷相当。,计算公式：,P=,X,F,r,+,Y,F,a,X-,径向动载荷系数；,Y-,轴向动载荷系数。,向心轴承：,P=F,r,推力轴承：,P=F,a,查表,1612 P260,表,17-12,向心轴承当量载荷系数,X,、,Y,的值,轴承类型,深沟球轴承,0.172 0.19 2.3,12.3F,a,C,0r,e,F,a,/F,r,e,F,a,/F,r,e,X,Y,X,Y,0.345 0.22 1.99,0.689 0.26 1.71,1.03 0.28 1.55,1.38 0.30 0.56 1.45 1 0,0.178 0.38 1.47,0.357 0.40 1.40,0.714 0.23 1.30,1.07 0.46 1.23,=,15 1.43 0.47 0.44 1.19 1 0,角接触球轴承,=25,-0.68 0.41 0.87 1 0,=4,0 -1.14 0.35 0.57 1 0,圆锥滚子轴承,(,单列,)-1.5tg,0.4 0.4ctg,1 0,调心球轴承,(,双列,)-1.5tg,0.65 0.65ctg,1 0,(,单列,),五、角接触向心轴承轴向载荷的计算,受力分析：,F,r,由于,的存在，即使在径向载荷的作用下，其接触力可分解为径向和轴向两个分量。,F,i,=F,i,+F”,i,F,i,F”,i,F,总轴向力,F=,F,i,为使内部轴向力平衡，以免轴串动，这种轴承应,:,成对使用，对称安装。,下面分两个轴承面对面或背对背安装两种情况进行详细分析,F,i,表,17-13,角接触向心球轴承,轴承类型,角接触向心球轴承,F eF,r,0.68,F,r,1.14,F,r,圆锥滚子轴承,=,15,=,25,=,40,F,r,/(2Y),Y,是 的轴向系数,e,F,r,F,a,-,内部轴向力,F,的近似值可按如下近似公式计算,第,i,个滚动体,1.,若,F,A,+,F,2,F,1,压紧端：,F,a1,=,F,A,+,F,2,放松端：,F,a2,=,F,2,2.,若,F,A,+,F,2,F,1,则有：,结论与正装相同！,压紧端：,F,a1,=,F,A,+,F,2,放松端：,F,a2,=,F,2,2.,若,F,A,+,F,2,F,1,则有：,放松端：,F,a1,=,F,1,压紧端：,F,a2,=,F,1,-,F,A,一、滚动轴承的润滑,润滑剂,润滑目的,-,减小摩擦、减轻磨损，吸振、降温、降噪。,17-4,滚动轴承的润滑和密封,密封目的,-,防止灰尘、水分进入轴承，阻止润滑剂流失。,润滑脂,润滑油,固体润滑剂,用于特殊场合,用速度因素,dn,值作为选择润滑剂的条件,:,-,常用,-,高速、高温,当,dn,(1.52),10,5,mm,r/min,时，采用脂润滑，否则用油润滑。,脂润滑优点：,不容易流失、便于密封和维护，充填一,次，可运转较长时间。,油润滑优点：,摩擦阻力小、能散热，可在,高速、高温,环,境下使用。,dn,间接反映了轴颈的圆周速度。,二、滚动承的密封,润滑油的选择：,润滑油的粘度根据速度因素,dn,和工作温度,t,来确定。,1000000,500000,200000,100000,50000,20000,10000,-40,-20,0,20,40,60,100,120,80,dn/(mm,r/min),t/,润滑油粘度的选择,5cSt(40,时,),10,20,65,110,250,400,滚动承的密封方式的选择与,润滑的种类、工作环境、温度、密封表面的圆周速度,有关。,分类,接触式,非接触式,组合式密封,毛毡圈密封,密封圈密封,间隙密封,迷宫式密封,-,毛毡迷宫式密封,例如：,dn=,100000,，,t=90,可用,110,号润滑油,110,毛毡圈密封,适用场合：,脂润滑，要求环境清洁，轴颈圆周轴速度,v45,m/s,，,工作温度不超过,90,矩形断面的毛毡圈被安装在梯形槽内，它对轴产生一定的压力而起到密封作用。,适用场合：,脂或油润滑，轴颈圆周轴速度,v45 m/s,，,工作温度,:,-40100,(a),(b),防漏油,防灰尘,密封圈密封,密封圈用皮革、塑料或耐油橡胶制成，有的具有金属骨架，有的没有，制成标准件。,密封唇朝里，目的是防漏油。,密封唇朝外，主要目的是防灰尘、杂质,接触式密封：,适用场合：,脂润滑，要求环境干燥清洁。,靠轴与端盖之间的细小环形间隙密封，间隙愈小愈长，效果愈好，间隙取,0.10.3 mm,。,间隙封圈,(a),(b),=0.10.3 mm,非接触式密封：,适用场合：,脂润滑或油润滑，工作温度不高于密封用,脂的滴点。密封效果可靠。,图,b,为轴向曲路，因考虑到轴受热后会变长，间隙取,=1.52 mm,。,迷宫式封圈,=0.10.2 mm,(a),(b),=1.52 mm,将旋转件与静止件之间的间隙做成迷宫形式，并在间隙中充填润滑油或润滑脂以加强密封效果。分为径向和轴向两种结构。,适用场合：,适用于脂润滑或油润滑，密封效果可靠。,也可以把多种密封形式组合在一起。这是组合密封的一种型式,-,毛毡加迷宫，可充分发挥各自的优点，提高密封效果。组合密封的方式很多，不一一列举。,组合封圈,组合式密封：,17-5,滚动轴承的组合设计,一、,轴承类型的选择,1.,无轴向载荷时，宜用深沟球轴承；,如直齿轮轴,17-5,滚动轴承的组合设计,一、,轴承类型的选择,1.,无轴向载荷时，宜用深沟球轴承；,如直齿轮轴,2.,径向与,轴向载荷联合作用时，宜用角接触球轴承或圆,锥滚子轴承；,如斜齿轮轴,17-5,滚动轴承的组合设计,一、,轴承类型的选择,1.,无轴向载荷时，宜用深沟球轴承；,如直齿轮轴,2.,径向与,轴向载荷联合作用时，宜用角接触球轴承或圆,锥滚子轴承；,如斜齿轮轴,17-5,滚动轴承的组合设计,一、,轴承类型的选择,1.,无轴向载荷时，宜用深沟球轴承；,如直齿轮轴,2.,径向与,轴向载荷联合作用时，宜用角接触球轴承或圆,锥滚子轴承；,如斜齿轮轴,3.,纯,轴向载荷作用时，必须采用推力轴承。,二、,轴承的固定,固定方式,为了保证轴承在机器中正常工作，除合理选择轴承类型、尺寸外，还应正确进行轴承的组合设计，处理轴承与其周围零件的之间的关系，也就是要解决轴承的轴向位置固定、轴承与其它零件的配合、间隙调整、装拆和润滑密封等一系列问题。,两端固定,一端固定、一端游动。,两端固定支承,C=0.20.3 mm,预留补偿间隙,两端固定支承,2.,一端固定、一端游动,固定支承,游动支承,L,一个支点双向固定以承受轴向力、另一端游动。,适用于温度变化较大的长轴。,选用深沟球轴承时，外圈与端盖间应留有间隙。,游动支承,选用圆柱滚子轴承时，外圈应双向固定。,调整垫片,加减垫片,二、轴承组合的调整,加减垫片的厚度,调整垫片,加减垫片,1.,轴承间隙的调整,螺钉调整,方法：,螺钉调整,2.,轴承的预紧,对于某些可调游隙的轴承，在安装时给与一定的轴向压紧力，使得内外圈产生相对移动而消除游隙，并在套圈和滚动体接触处产生弹性预变形，借此提高轴的旋转精度和刚度。这种方法称为轴承的预紧。,方法,加金属垫片,磨窄套圈,3.,轴承组合位置的调整,对于某些可调游隙的轴承，在安装时给与一定的轴向压紧力，使得内外圈产生相对移动而消除游隙，并在套圈和滚动体接触处产生弹性预变形，借此提高轴的旋转精度和刚度。这种方法称为轴承的预紧。,目的：,使轴上的零件具有准确的工作位置。,如齿轮、带轮等,例如：,圆锥齿轮传动，要求两个节锥顶点相重合。,对于蜗杆传动，要求蜗轮中间平面通过蜗杆的轴线。,才能保证正确啮合。,方法：,套杯,+,调整垫片,轴承组合位置调整的方法：,套杯,+,调整垫片,锥顶点不重合！,锥顶点重合！,四、轴承的拆装,三、轴承组合的配合,配合类型,内圈孔,-,轴,一般原则：,当外载荷方向不变时，转动套圈应比固定套圈紧。,基孔制,外圈,-,轴承座孔,基轴制,轴公差：,k6,、,m6,内圈：,设计轴承组合时，应考虑有利于轴承的拆装，以便在拆卸过程中不损坏其他零件。,孔公差：,H7,、,J7,、,Js7,游动支点,：,G7,内圈与轴采用具有过盈的过渡配合,较松的过渡配合 间隙配合,结构不合理！,轴肩高度,内圈外经,h,1,h,1,外圈：,应留拆卸高度，或留螺孔。,