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第八章 轴 承,第一节 滑动轴承简介,第二节 滚动轴承,第一节 滑动轴承简介,工作转速特高时;,应用场合:,要求对轴的支承位置特别精确时;,承受巨大的冲击和振动载荷时;,根据装配要求支承必须做成剖分式结构时;,特重型的轴承。,摩擦方式: 滑动轴承与轴颈工作表面间为滑动摩擦。,减少轴承磨损的措施: 轴承内装有轴瓦与轴颈接触。,一、滑动轴承的结构形式,1. 径向滑动轴承,(1) 整体式径向滑动轴承,图81所示为整体式径向滑动轴承,分类:,根据润滑状态,根据受载情况,液体润滑轴承,非液体润滑轴承,径向滑动轴承,止推滑动轴承,主要承受径向载荷,可分为:,图 8-1 整体式径向滑动轴承 1-轴承座 2-整体轴瓦 3-油孔 4-螺纹孔,(2) 剖分式滑动轴承,图 8-2 剖分式滑动轴承 1-轴承座 2-轴承盖 3-双头螺柱 4-螺纹孔 5-油孔 6-油槽 7-剖分式轴瓦,可以克服整体式滑动轴承的缺点。结构如图82所示。,图 8-3 普通止推滑动轴承轴颈结构简图 a)实心式 b)空心式 c)单环式 d)多环式,2.普通止推滑动轴承,该类轴承主要承受轴向载荷,由轴承座和轴颈组成。如图8-3所示,轴颈的端面结构有实心式、空心式、单环式和多环式等几种,其工作表面为轴的端面或轴上环形平面,为防止轴心处材料被压溃,止推轴颈一般制成空心式多环结构。,二、滑动轴承的材料,滑动轴承的材料,主要指轴瓦或轴承衬(在轴瓦内表面上浇铸的金属薄层)的材料。,滑动轴承的主要失效形式 :磨损和胶合 。,对轴瓦材料的要求:强度足够,对油的吸附能力强,摩擦系数小,良好的导热性和耐磨性,且具有良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性,抗胶合能力强。,(1) 轴承合金(由锡、铅、锑、铜等组成的合金) 优点:良好的减摩性、耐磨性、导热性等,易于制造。缺点:价格贵,机械强度差。 用途:常作轴承衬浇铸在轴瓦表面上,适用于中高速、 重载场合。,常用的轴承材料:,(2) 青铜 : 优点:机械强度高,导热性好,价格便宜。 缺点:减摩性、跑合性较差。 用途:可单独作轴瓦或作轴承衬,适合于中速重载场合。,三、滑动轴承的润滑,作用:减少摩擦损失,减轻磨损并能冷却、吸振、 防锈等。,润滑油(最常用):重要物理性能是粘度。 润滑脂:常用的指标是锥入度、滴点等。 固体润滑剂:主要有石墨、二硫化钼等。,(3) 铸铁 : 优点:因含有游离石墨而具有良好的减摩性。 缺点:其他性能差,适用于低速、轻载场合。,1常用的润滑剂,黄铜、粉末合金、塑料及尼龙等也可作轴承材料。,2常用的润滑装置:,(1) 滴油润滑 :有针阀式和油芯油杯,图 8-4 针阀式油杯 1-手柄 2-调节螺母 3-油孔遮盖 4-针杆 5-滤油罩 6-针阀座 7-观察孔,间歇式:用于小型、低速或间歇运动场合。,连续式:一般用于重要轴承。,优点:车停供油也停,能调 节供油量,使用可靠。,a 针阀式油杯 (图84),图 8-5 油芯油杯 1-盖 2-套管 3-油芯,优点:供油连续均匀。 缺点:不能调节供油量,停车时,仍滴油,造成不必要的浪费 。,b 油芯油杯(图85),(2) 油环润滑,利用套在轴颈上的油环随轴转动将油带到轴颈表面进行润滑(图86)。常用于大型电机的滑动轴承,通常轴转速不低于5060rmin。,图 8-6 油杯润滑,(4) 脂润滑 图87所示为旋盖式油脂杯,可以对轴承进行间歇式脂润滑。,图 8-7 油脂杯,(3) 压力循环润滑 这种方式利用油泵进行压力循环供油,给油量充足,安全可靠,但成本较高,适用于高速重载场合。,第二节 滚 动 轴 承,结构:由内圈、外圈、滚动体和保持架组成,内外圈上有凹槽滚道,便于滚动体滚动并限制其轴向移动;保持架将滚动体均匀分开并可减少它们之间的摩擦和磨损;滚动体是轴承的主要受力元件,其形状有球形、圆柱形、圆锥形、鼓形、针形等。,图 8-8 滚动轴承 a)球轴承 b)滚子轴承 1-外圈 2-内圈 3-滚动体 4-保持架,材料:滚动轴承的内、外圈及滚动体均用轴承合金钢制成,保持架多用软钢或塑料冲压而成。,优点:摩擦因数小,容易启动,效率高;径向游隙小,并可通过预紧消除;旋转精度高;其宽度比同孔径的滑动轴承小,轴向结构紧凑;已实现标准化,由专门厂家生产;成本低,便于维修和更换。,缺点: 由于滚动体与滚道间属点接触或线接触,因此抗冲击能力差,不宜安装于长轴中间,径向尺寸大,高速旋转时噪声较大。,轴承类型,向心轴承 主要承受径向载荷, 0 45。,推力轴承 主要承受轴向载荷, 45 90 。,一、滚动轴承的主要类型和特点,接触角:滚动体和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,称为轴承的公称接触角,简称接触角,用a表示。,图89为滚动轴承的主要类型,它们的主要特点及应用为:,(2)调心球轴承10000型 受力同60000型,但外圈滚道为球面,能自动调心,内、外圈允许有小于3的倾角,适用于多支点、弯曲刚度小及对中困难的轴。,(1)深沟球轴承60000型 主要承受径向载荷,也可承受少量轴向载荷,高速时可代替推力轴承承受不大的轴向载荷。该轴承结构简单紧凑,价格最低,极限转速高,摩擦阻力小,适用于转速较高、载荷平稳的场合。,(3)圆柱滚子轴承N0000型 和6000型轴承相比,能承受较大的径向载荷,外圈无挡边时,不能承受轴向载荷,内外圈可分开安装,极限转速较高,适用于刚性大、对中好的支承中。,(4)角接触球轴承70000型 能同时承受较大的径向载荷和单向的轴向载荷,接触角越大,承受的轴向载荷也越大,根据接触角的不同,可分为3类,即:70000C(15)、70000AC( 25) 和70000B( 40)。这类轴承一般成对使用,适用于旋转精度高 、支点跨距小、轴的刚度较大的支承中。,(5)圆锥滚子轴承30000型 与角接触球轴承类似,但滚动体为滚子,可承受较大的径向和轴向载荷,外圈可分离,安装调整方便,宜成对使用,对称安装。,(6)推力球轴承51000型 只能承受轴向载荷,适用于轴向载荷大、转速不高的支承中。,(7)调心滚子轴承20000型 性能特点同调心球轴承,但可承受较大的径向力。,(8)滚针轴承NA0000型 外径小,内外圈可分离,一般不带保持架,可承受较大的径向力。,在具体选择轴承类型时,应注意以下几点:,1)球轴承比滚子轴承承载能力低,抗冲击能力差,但旋转精度和转速高,价格便宜,适用于轻载、高速场合。,2)角接触轴承(70000型和30000型) 能同时承受较大径向力和轴向力,应成对使用,对称安装。,3)当轴刚度不大,或轴上有几个轴承、难以保证同 轴度时,应安装调心轴承,一般宜成对安装。,二、滚动轴承的代号,国标GB/T272-93规定的轴承代号表示方法,按从左至右顺序为:前置代号、基本代号和后置代号,分别用字母和数字表示。,对角接触轴承,接触角15、25和40时分别用C、AC和B表示。 6个公差等级分别用/P2、/P4、/P5、/P6、/P6X和 /P0表示,0为普通级,在代号中不标出。 6组游隙分别用/C1、/C2、/C3、/C4、/C5、/C0表示。 0组游隙最常用,在代号中不标出。,前置代号:表示轴承的某些特殊特征,用字母表示。,后置代号:用字母和数字表示表示轴承结构、公差等级、材料、游隙、密封与防尘等特殊要求。如:,基本代号用来表示轴承的基本特征。如内径、直径系列、宽度系列和类型,最多有五位数字,从右至左各位数字意义如下: 五 四 三 二一 类型 宽度系 直径系 内径 代号 列代号 列代号 代号,(1)内径代号 对内径尺寸为20495mm的轴承,这两位数字等于内径实际尺寸除以5得的商数,如08表示内径d=40mm,内径尺寸一般为5的倍数,当内径尺寸为10mm、12mm、15mm和17mm时,分别表示为00、01、02、和03,对内径小于10mm和大于500mm的轴承,另有规定,可参见GB/T272-1993。,(2) 直径系列代号 结构、内径相同的轴承,根据受力大小不同,可选用不同滚动体,该数字即表示外径和宽度变化的系列。0、1表示特轻系列;2为轻系列;3为中系列;4为重系列。各系列间尺寸的对比如图810所示。,图 8-10 直径系列对比,(3) 宽度系列代号 结构、内径及直径系列都相同时,为适应不同轴向尺寸而制定轴承在宽度方面的变化系列。一般轴承为正常宽度系列(0系列)时,代号中可不标出,但调心滚子轴承和圆锥滚子轴承,0应标出。,(4) 轴承类型代号 用右起第五位数字表示,圆柱滚子轴承和滚针轴承类型用字母表示。,以上所介绍的是最基本、最常用的部分,轴承代号的详细规定方法可查阅GB/T272-1993。,6209:内径为45mm,轻系列深沟球轴承,正常宽度,正常结构,0级公差,0级游隙。,7324B/P2:内径为120mm,中系列角接触球轴承,正常宽度,接触角a=40o,2级公差,0级游隙。,30215B:内径75mm,轻系列、正常宽度的圆锥滚子轴承,接触角为a=27o30o,0级公差,0组游隙。,代号举例:,1失效形式 由于滚动轴承的滚动体和滚道间以点或线形式接触,且滚动体和内外圈受交变接触应力作用,因此滚动轴承常见的失效形式为点蚀。其次,轴承所受静载荷过大或受冲击载荷作用时将产生塑性变形 。另外,还有轴承的磨损等。,2基本额定寿命 单个轴承寿命定义为一个套圈或滚动体材料首次出现疲劳点蚀前,二套圈之间的相对转数,用Lr 表示。,三、滚动轴承的寿命及选择计算,由于制造精度、材质等差异,各个轴承的寿命相差很大,为便于计算,国家规定:一组轴承在相同条件下运转,当有90%轴承不发生点蚀而10%轴承发生点蚀前,轴承运转的总转数(以106为单位)、或工作小时数(h)作为轴承的基本额定寿命,以L10(或Lh )表示,并称可靠度为90%,因此,每个轴承能顺利地在基本额定寿命内正常工作的概率为90%,失效的概率为10%。,3基本额定动载荷及轴承寿命的计算 由于轴承寿命和受力有关,载荷越大,其寿命就越短,为便于对比,国家标准规定了轴承的基本额定动载荷,即当轴承的基本额定寿命恰好为106转时,轴承所承受的载荷值,用字母C表示,它是衡量轴承抗疲劳点蚀的指标之一。对向心轴承,指的是径向额定载荷,用Cr表示。对推力轴承,指的是轴向额定载荷,用Ca表示。,经试验及理论分析,滚动轴承的基本额定寿命L10、基本额定动载荷C和当量动载荷P之间有如下关系:,(8-1),式中 n 轴的转速,单位为 rmin ; Lh基本额定寿命,单位为h。,式中 寿命指数。球轴承 ;滚子轴 承, ; 基本额定寿命,单位为转。,在轴承的工作温度发生变化时,C值有所变化,应对其修正,故C应乘以温度系数fi,见表81。当工作中所受载荷有变化时,应引进载荷系数fp ,见表82。故修正后轴承的基本额定寿命公式可写为:,(8-3),表 8-1 温度系数ft,表 8-2 载荷系数fp,返回,4当量动载荷 由于轴承实际工作条件与确定额定动载荷的条件可能不一致,须将实际载荷折算为与确定基本额定动载荷的条件相同的载荷后,才能用公式(81)进行计算。换算后的载荷称为当量动载荷,它是一个假定值,用P表示,用Pr 和Pa 分别表示径向当量动载荷和轴向当量动载荷。,对承受轴向力Fa 和径向力Fr 的向心推力轴承, Pr与Fa 、 Fr的关系为:,径向接触轴承只承受径向载荷时 :,(8-5),(8-6),对=90。的推力轴承只承受轴向载荷,因此,径向载荷系数X和轴向载荷系数Y,随轴承类型 和受力不同而变化,依据 Fa Fr e或Fa Fr e,由手册或表83查出,e为判断系数,反映了轴向载荷对轴承承载能力的影响,表中Co为轴承的额定静载荷。,(8-7),表 8-3 径向载荷系数和轴向载荷系数的部分值,返回
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