第十一章支承.ppt

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,*,第十一章 支承,第一节 概 述,支承由两个基本部分组成：,1,运动件,2,承导件,按照摩擦的性质，可将支承分为四类,1,滑动摩擦支承,2,滚动摩擦支承,3,弹性摩擦支承,4,流体摩擦支承,此外,还有静电,支承和磁力支承,第二节 滑动摩擦支承,轴颈和轴承表面间为滑动摩擦,滑动摩擦支承类型,:,按摩擦性质,非液体摩擦支承,边界摩擦和混合摩擦,液体摩擦支承,轴颈与轴承表面完全被一层油膜隔开,按支承形状,圆柱形,圆锥形,球 形,顶 尖,轴 尖,一、圆柱形支承,应用最广泛，是由圆柱形的轴承和被包容在其中的轴颈所组成，其接触表面为内外圆柱面。,特点：,1,）接触面积较大，承载能力较大，耐磨损,2,）由于轴颈与轴承间必定有间隙，放置中精度较差，且磨损后，间隙如增大，精度更低。,3,）摩擦力矩较大,4,）对温度变化较敏感,（一）圆柱形支承的结构和材料,1,轴颈结构,2,支承结构,（,1,）整体式圆柱形支承,特点：结构简单，但磨损的间隙无法调整，影响回转精度，适于低速轻载（仪表和小功率传动中）,（,2,）剖分式圆柱形轴承结构,组成：轴承座，轴承盖，剖分式上下轴瓦，螺栓,特点：承载能力大，结构尺寸大，调整、修理和装配比较方便，一般用于支承功率传动的轴。,3,轴承材料,1),轴颈,同轴淬火,HRC=50-60,，耐磨且摩擦系数小,2),轴承,(,轴瓦和轴套,),材料,:,应与轴颈材料不同以利于减少,轴瓦和轴套常用材料：,2),黄铜和青铜：减摩性和耐磨性好,1),铸铁,:,适合于低速轻载,3),陶瓷合金,(,粉末冶金,),含油轴承,4),轴承合金,(,巴氏合金,),作轴承衬,5),非金属材料,工程塑料,（二）圆柱面支承的润滑,润滑油：圆柱面支承常用,润滑脂：流动性小，不易流失，不便经常加油处,（三）圆柱面支承的设计和计算,1,摩擦力矩计算,-,控制磨损、摩擦产生的热量,只受径向载荷,Fr,只受轴向载荷,Fa,2,圆柱面支承尺寸的计算,按照抗弯强度计算,3,圆柱形支承的技术条件,配合种类，精度等级，表面粗糙度和几何形状误差,考虑材料、转速、载荷大小、精度要求及装拆等,1),轻载低速，高精度,H7/h6,，,H6/h5,，,H7/g6,，,H6/g5,间隙配合（较小），需经研磨,2),中载，较高精度,H7/f7,，,H8/f8,中载，精度较低时为,:H8/d9,轴颈表面粗糙度,0.8,0.2,轴承孔或轴承衬表面粗糙度,0.8,1.6,二、其它型式滑动摩擦支承,1,顶针支承,1,）摩擦半径较小，故摩擦力矩较小。,2,）圆锥面定位、间隙又可调，置中精度较高。,3,）线接触，允许轴颈轴线有一定程度倾斜,4,）润滑油常从接触面处被挤掉，易磨损，磨损后，精度降低。,适于低速轻载的场合,2,轴尖支承,轴颈端面是半径很小的球面，叫轴尖。轴承底部为约半径稍大的内球面。,特点：,1,）置中精度和方向精度均较低,2,）点接触，抗磨损能力不高,3,）摩擦力矩小（摩擦半径小）,用于测量力矩很小的测量仪表中,3,球面支承,由带球形轴颈的运动件和具有内锥面或内球面的承导件（轴承）所组成,除能绕自身的轴线转动外，还可在通过轴线的锥面内摆动,常用于做各种调节螺钉的支承、仪器支架、天线等结构，用在不重要的场合。,第三节 滚动摩擦支承,1,组成：外圈，内圈，滚动体和保持架,通常内圈装在轴颈上随轴一起旋转，外圈与轴承座孔装在一起支承作用。,2,滚动轴承的类型,按滚动体的形状：,1,）球轴承（滚珠轴承）,2,）滚子轴承（圆柱滚子、圆锥滚子、球面滚子、滚针轴承）,滚子轴承,承载能力高，极限转速低,球轴承,承载能力低，极限转速高,表,112,按承载情况,:,1,）向心轴承,主要承受径向载荷,2,）向心推力轴承,同时承受径向和轴向载荷,3,）推力轴承,主要承受轴向载荷,角接触球轴承,7,圆锥滚子轴承,3,最常用几种,：,深沟球轴承（向心球轴承）,6,前置代号,（字母）,基本代号（数字、字母）,后置代号,(,字母,+,数字,),五 四 三 二 一,轴承分部件代号,内径代号,宽度系列代号,直径系列代号,类型代号,其他代号,公差等级代号,特殊轴承材料代号,保持架及材料代号,密封与防尘代号,内部结构代号,游隙代号,（二）滚动轴承的代号,1,、基本代号,（,1,）轴承类型,1,3,5,6,7N,深沟球轴承,圆锥滚子轴承,角接触球轴承,调心球轴承,圆柱滚子轴承,推力球轴承,基本代号右起五位,（,2,）尺寸系列,基本代号右起三、四位,宽度系列,右起第四位,0,系列（正常宽度）可省略,数字,0 9,直径系列,右起第三位,数字,0 9,（,3,）轴承的内径,右起一二位数字,a)d=10,12,15,17mm,时,代号,00 01 02 03,b)d=20 480mm 时,d=,代号,5(mm),c)d500mm,，,d=22,，,28,，,32mm,时,代号,=,内径尺寸,直径代号,/,内径代号,2,、前置代号,表示轴承的分部件，用字母表示,L,可分离轴承的可分离内圈或外圈,K,轴承的滚动体与保持架组件,R,不带可分离内圈或外圈的轴承,NU,表示内圈无档边的圆柱滚子轴承,3,、后置代号,轴承的结构、公差、游隙及材料的特殊要求等,（,1,）内部结构代号,C,、,AC,、,B,角接触球轴承的接触角,（,2,）密封、防尘与外部形状变化代号,（,3,）轴承的公差等级,精度高,低,代号,/P2,、,/P4,、,/P5,、,/P6,、,/P6X,、,/P0,公差等级,2 4 5 6 6X,0,普通级可省略,例如：,RS-,骨架式橡胶密封圈,.,（,4,）配置代号,成对安装轴承有三种安装型式,/DB,背靠背，,/DF,面对面，,/DT,串连安装,（,3,）游隙代号,/C1 /C2,(,省略不标,),/C3 /C4 /C5,小,基本,大,（三）滚动轴承的载荷分布，失效形式和计算准则,1,滚动轴承的载荷分布,承受纯,Fa,认为载荷由各滚动体均匀承受,承受径向载荷,Fr,上半圈不承受,下半圈受,Fr,2,、滚动轴承的失效形式和计算准则,主要失效形式：,1,）疲劳点蚀,安装润滑和维护良好,2,）塑性变形,转速很低或作间歇摆动,3,）磨损,润滑不良、,密封不严、,多尘条件,磨损造成,:,轴承游隙加大,运动精度降低,振动和噪音增加,计算准则：,一般轴承,疲劳寿命计算,（针对点蚀）,静强度计算,低速或摆动轴承,只进行静强度计算,高速轴承,进行疲劳寿命计算、校验极限转速,(,四,),滚动轴承的寿命计算,1,、基本额定寿命和基本额定动载荷,轴承寿命,基本额定寿命,L,10,同一批轴承在相同工作条件下工作，其中,90%,的轴承在产生疲劳点蚀前所能运转的总转数,L,10,（,以,10,6,为单位）或一定转速下的工作时数,L,h,轴承的基本额定寿命,L,10,=1,时，,轴承所能承受的载荷，,基本额定动载荷,C,由试验得到,2,、当量动载荷,P,（,实际载荷）,1),对只能承受径向载荷,Fr,的轴承,P=R,3),同时受径向载荷,Fr,和轴向载荷,Fa,的轴承,2),对只能承受轴向载荷,Fa,的轴承,P=A,P=X Fr+Y,Fa,X,径向载荷系数,Y,轴向载荷系数,表,11-7,引入载荷系数,fp,表,11-8,P=f,p,Fr,P=f,P,Fa,P=f,P,(,XFr,+Y,Fa,),附加轴向力,Fs,和实际轴向力,Fa,的计算,角接触轴承,轴承受,Fr,时，载荷区内，各滚动体产生附加轴向力,F,Si,各,F,Si,力的合力,F,S,附加轴向力,大小见表,11,9,附加轴向力,Fs,的计算,方向，同开口方向,实际轴向载荷,Fa,的确定,（,1,）当,轴有向左移动的趋势,轴承,1,被“压紧”，轴承,2,被“放松”,轴承,1,上的派生轴向力由,Fs,1,增大到,FA+Fs,2,阻止轴左移,轴承,2,上的轴向力，力平衡本身的派生轴向力,轴承,1,的实际轴向载荷为,外部轴向力,（,2,）当,轴有右移的趋势，轴承,2,被“压紧”，轴承,1,被“放松”,轴承,2,上的派生轴向力由,Fs,2,增大到,Fs1-FA,阻止轴右移,轴承,2,实际所受的轴向力为,轴承,1,实际所受的轴向力，由力的平衡条件,本身派生轴向力,结论：,实际轴向力,Fa,的计算方法,1,）分析轴上派生轴向力和外加轴向载荷，判定被“压紧”和“放松”的轴承,2,）“压紧”端轴承的轴向力等于除本身派生轴向力外，轴上其他所有轴向力代数和,3,）“放松”端轴承的轴向力等于本身的派生轴向力,确定好,F,a1,和,F,a2,后，可计算其当量动载荷,3,、轴承寿命计算,载荷与寿命的关系,=3,球轴承,=10/3,滚子轴承,寿命指数,代入一组数据求解,P=C L,10,=1（10,6,r）,或,当工作,t120,时，因金属组织硬度和润滑条件等的变化，轴承的基本额定动载荷,C,有所下降,引入温度系数,f,t,表,11-11,当,P,、,n,已知，预期寿命为,L,h,，,则要求选取的轴承的额定动载荷为,选轴承型号和尺寸,（五）滚动轴承的静强度,1,、基本额定静载荷,C,0,当轴承转速很低或作间歇摆动时，轴承的失效形式为塑性变形,2,、按静载选择轴承的条件,（六）滚动轴承的极限转速,n,lim,情况不同时，修正极限转速,n,lim,适用于,0,级公差，润滑正常，载荷,P0.1C,，向心（推力）轴承只受径（轴）向载荷,（七）滚动轴承部件的结构设计,设计滚动轴承部件时，除了要正确选择轴承的类型和型号，还要进行组合结构设计。,1,轴承的固定,滚动轴承单向固定,（,1,）两端固定,（,2,）一端固定，一端游动,2,轴承的配合,滚动轴承内圈与轴的配合采用基孔制,轴承外圈与外壳配合采用基轴制,配合原则：,1,）动圈紧配合,m6,n6,k6,js6,不动圈松配合,J7,，,H7,，,G7,高速重载有冲击振动,要求回转精度高,轴承作游动支承时,需经常拆卸或更换的轴承,2,）较紧配合的适用场合,3,）较松配合的适用场合,3,滚动轴承游隙的调整,轴承游隙,过大，承受载荷的滚动体数量寿命降低；旋转精度振动，噪声,轴承游隙,过小，易磨损，发热，寿命,控制，调节游隙,可用端盖处垫片的厚度来调节,4,滚动轴承的预紧,滚动轴承装配时，使内、外圈滚道和滚动体表面保持一定的初始弹性变形，无游隙，提高旋转精度,如：长短套筒,5,滚动轴承的润滑,a),油,润滑：内摩擦小，适用于高速、高温、易渗漏、需良好的密封装置,b),脂润滑：不渗漏、不需经常添加、密封简单、摩擦系数大、受温度影响大,c),固体润滑剂,:,作为润滑剂的添加剂或粘接在滚道上,6,滚动轴承的密封,目的：防止润滑剂的流失和外界灰尘、水分的侵入,1,）毡圈密封,2,）皮碗密封,3,）间隙密封,4,）迷宫密封,斜齿轮轴系安装,锥齿轮轴系安装,本章重点,1,、按照摩擦性质，支承的分类,2,、滑动摩擦支承常用的材料有哪些种？,3,、滚动轴承通常由哪四部分组成？,4,、滚动轴承的代号,5,、滚动轴承基本额定寿命和基本额定动载荷的定义,6,、附加动载荷、实际轴向力、当量动载荷、轴承寿命的计算,7,、滚动轴承游隙的调整，预紧，润滑与密封,第十一章,结束,10-7,题：减速器输出轴轴系改错,正确答案,1,2,3,4,5,6,7,8,二、其它类型的滚动摩擦支承,可以没有保持架，内座圈和外座圈。,钢球的滚动面直接在与钢球作相对运动的零件上做出，用标准的钢球散装在滚道内,（一）填入式滚珠支承,无保持架和内圈，较小的径向外廓尺寸,填入式滚珠支承安装结构：,外圈为单独的零件，利用螺纹和支承板联接，轴向位置与间隙容易调整。,特种填入式滚珠支承，结构紧凑，常用作镜筒、圆形工作台的支承,（二）密珠支承,滚珠有规律地按多头螺线的地分布在内外圈表面上，数量较多，每粒滚珠在运动时滚道互不重复,内、外环和滚珠的局部误差对支承旋转精度的影响较小,回转精度较高，用于光学分度头分度机构中,第六节 精密轴系,精密轴系,以各种支承组合为主体形成的部件，可使零部件精确地绕某轴线转动（旋转精度高，载荷小，转速低）,要求：,1,）旋转精度,置中精度,运动件某一截面中心的偏移量,方向精度,运动件中心线的偏角,2,）刚度,3,）转动的灵便性,几种常见的精密轴系,一、圆柱形轴系,影响旋转精度：柱形轴和轴套的间隙，几何形状误差，温度变化,（一）间隙的影响,偏转角,（方向精度）,有间隙，轴线可能偏转,间隙，,L,工作长度，,k,S,弧秒换算系数,206265/rad,，受加工工艺限制,不能小，另转动不方便,L,（二）零件圆度的影响,通常圆度和间隙同时存在的,X,方向偏移量,Y,方向偏移量,x,方向偏转角,y,方向偏转角,（三）温度的影响,温度变化，间隙变化，偏移量,间隙,t,工作时最高，最低温度,1,，,2,轴和套线膨胀系数,二、圆锥形轴系,常作竖轴，承受,Fa,圆度误差的影响,偏移量：,置中精度，方向精度,d,k,圆度误差（孔）,d,z,圆度误差（轴）,n,轴与轴套的法向间隙,圆锥半角,偏转角：,当受,F,a,，法向压力,F,n,使用附加轴肩（图,11-36a,）和止推螺钉（图,11-36b,）承受,Fa,，锥形表面保证旋转精度。,小，,sin,小,Fn,，摩擦，磨损,三、填入式滚珠轴承,（一）间隙的影响,有自动定心的作用，轴的转动中心,o,柱形轴中心线与接触点法线交点,实际工作长度,中心线的偏转角：,（二）滚珠直径的影响,滚珠直径有偏差（一大，一小），轴心产生偏移，若其偏移,C,小于轴系中下方间隙值,的一半时，则轴中心线不偏移。,