1、第13章軸承基本要求：1、了解滑動軸承的用途、分類、典型結(jié)構；理解滑動軸承的失效形式；掌握不完全液體潤滑滑動軸承設計計算；2、了解滾動軸承的基本類型、結(jié)構特點及代號，了解軸承套圈及滾動體上載荷分布及應力的變化，了解滾動軸承的失效形式和計算準則；理解基本額定壽命、基本額定動載荷及當量動載荷，掌握滾動軸承基本額定壽命的計算方法，理解滾動軸承的基本額定靜載荷的計算；了解滾動軸承的組合設計，了解軸承的配置、固定、配合、預緊和裝拆，潤滑與密封。重 點：1、滑動軸承的典型結(jié)構、軸瓦材料、失效形式2、不完全液體潤滑滑動軸承設計計算3、滾動軸承基本額定壽命、基本額定動載荷及當量動載荷4、滾動軸承基本額定壽命的

2、計算難 點：滾動軸承基本額定壽命、基本額定動載荷及當量動載荷、壽命的計算學 時：課堂教學：6學時； 教學方法：課堂講授，多媒體動畫作 業(yè)：第13章軸承軸承是機器中的重要零件之一。功用支承軸及軸上零件，并保持軸的旋轉(zhuǎn)精度；減少軸與支承之間的摩擦與磨損。滑動軸承的特點與應用：與滾動軸承相比滑動軸承的設計內(nèi)容：l）決定軸承的結(jié)構型式；2）選擇軸瓦和軸承襯的材料；3）決定軸承結(jié)構參數(shù)；4）選擇潤滑劑和潤滑方法；5）計算軸承工作能力。§13-1摩擦狀態(tài)摩擦是指在外力作用下，一物體相對另一物體運動或有運動趨勢時，在其接觸表面間所產(chǎn)生切向阻力（摩擦力）的現(xiàn)象。根據(jù)兩表面之間有油、無油，油多、油少的

3、不同情況，可能產(chǎn)生以下幾種摩擦狀態(tài)：干摩擦對滑動軸承是不允許出現(xiàn)干摩擦的。邊界摩擦邊界油膜很薄，一般1mm，不足以把粗糙的金屬表面完全隔開。液體摩擦是一種比較理想的工作狀態(tài)混合摩擦狀態(tài) §13-2滑動軸承的結(jié)構型式一、滑動軸承的類型按照承受載荷的方向分：徑向軸承推力軸承按摩擦狀態(tài)分：液體潤滑滑動軸承：液體動壓潤滑滑動軸承 液體靜壓潤滑滑動軸承非液體潤滑滑動軸承二、向心滑動軸承的結(jié)構型式1、整體式軸承如圖所示是一種常見的整體式徑向滑動軸承。整體式軸承構造簡單，常用于低速、載荷不大的間歇工作的機器上。缺點：l）當滑動表面磨損而間隙過大時，無法調(diào)整軸承間隙；2）軸頸只能從端部裝入，對于粗重

4、的軸或具有中軸頸的軸安裝不便。2、剖分式軸承如圖所示的剖分式軸承，其結(jié)構組成為軸承座軸承蓋 頂部有油孔剖分軸瓦 瓦上有油孔、油溝軸承蓋與軸承座用螺柱聯(lián)接。 油溝型式軸瓦寬度與軸頸直徑之比B/d稱為寬徑比，它是向心滑動軸承的重要參數(shù)之一。 對于液體摩擦滑動軸承，常取B/d=0.51 對于非液體摩擦滑動軸承，常取B/d=0.81.5二、推力軸承 常見的推力軸承止推面的形狀如圖所示。§13-3 軸瓦及軸承襯材料軸瓦是滑動軸承中的重要零件。軸瓦和軸承襯的材料統(tǒng)稱為軸承材料。一、對軸承材料的要求根據(jù)滑動軸承的工作情況，其主要失效形式為：磨損疲勞損壞軸承襯脫落高溫時，發(fā)生膠合或“抱軸”鑒于以上原

5、因，軸瓦材料應考慮具有以下幾方面性能：1） 摩擦系數(shù)小2） 導熱性好，熱膨脹性系數(shù)小3） 耐磨性、耐腐蝕性、抗膠合能力強4） 具有良好的塑性、嵌藏性5） 具有足夠的機械強度等由于一種材料很難同時滿足上述各項要求，因此為了滿足軸承的工作要求，改善軸瓦表面的摩擦性質(zhì)，在結(jié)構上，常在軸瓦內(nèi)表面上澆鑄或壓合一層或兩層減摩材料通常稱為軸承襯。如圖所示。二、常用軸承材料1、軸承合金2、青銅3、粉末冶金材料4、鑄鐵5、非金屬材料橡膠軸承塑料軸承§13-4潤滑劑和潤滑裝置一、潤滑劑滑動軸承潤滑的目的： 潤滑劑的種類：液體潤滑劑潤滑油半固體潤滑劑潤滑脂固體潤滑劑如石墨、二硫化鉬等1、潤滑油目前使用的潤

6、滑油主要是礦物油。潤滑油最重要的物理性能是粘度，也是選擇潤滑油的主要依據(jù)。粘度表征液體流動的內(nèi)摩擦性能。 如圖所示為被潤滑油分開的兩平行平板，當力F拖動上平板且潤滑油作層流流動時，油層間的切應力與其速度梯度 成正比關系即 （牛頓液體流動定律）式中A移動板的面積比例常數(shù)，即液體的（動力）粘度。負號意即速度u隨距離y的增加而減小。動力粘度的單位如圖所示為長、寬、高各為l m的液體，當上、下平面發(fā)生1 ms相對速度需要的切向力為1 N時，該液體的粘度為 1 Pa·s（即 1 N·s / m2）。工業(yè)上常用動力粘度與與同溫度下該液體密度的比值表示粘度，稱之為運動粘度 即礦物油密度=

7、 850 kgm3900 kgm3。 Pa·s和 rn2 S都是我國法定計量單位。粘度單位換算 過去常以cm2 s作為運動粘度單位，稱為St（斯）；百分之一St稱為 cSt（厘斯），單位為mm2s。m2s、St和cSt的換算關系是 1 m2s 104 St 106 cSt 動力粘度的物理單位是 P（泊）1 P l dyn·scm2 ，百分之一P稱為 cP（厘泊） ，即 1 P 100 cP。Pa·s和P、cP的換算關系是 1 Pa·s 10 P1000 cP 常用潤滑油的主要性質(zhì)，見表 溫度和壓力對潤滑油粘度的影響 粘度隨著溫度的升高而降低。幾種工業(yè)用潤

8、滑油在不同溫度下的動力粘度可查圖 或手冊。粘度隨著壓力的增大而升高。實驗表明：當壓力小于 5 N / mm2 （50 at 工業(yè)大氣壓）時，壓力對粘度的影響很小，可忽略不計。 5 N / mm2100 N / mm2 壓力對粘度具有一定影響 大于100 N / mm2 壓力對粘度影響很大潤滑油的選擇： 載荷大、溫度高的軸承，宜選用粘度大的潤滑油。載荷小、速度高的軸承，宜選用粘度小的潤滑油。2、潤滑脂潤滑脂是用礦物油與各種稠化劑（鈣、鈉、鋁等金屬皂）混合稠化制成。 對一般參數(shù)的機器，特別是低速或帶有沖擊的機器，都可以使用潤滑脂。潤滑脂的種類： 鈣基潤滑脂鈉基潤滑脂鋰基潤滑脂3、固體潤滑劑 石墨二

9、硫化鉬（MoS2）聚氟乙烯樹脂。 固體潤滑劑一般在超出潤滑油使用范圍才考慮使用，如 在高溫介質(zhì)中 在低速重載下 二、潤滑裝置向軸承供給潤滑油或潤滑脂的方法很重要，尤其是油潤滑，軸承的潤滑狀態(tài)與潤滑油的供給方法有關。潤滑油的供給方法：間歇供油連續(xù)供油 潤滑脂的供給方法：潤滑脂只能間歇供應。潤滑杯（黃油杯），應用最廣的脂潤滑裝置。黃油槍。 §13-5非液體摩擦滑動軸承的計算設計依據(jù)維持邊界油膜不發(fā)生破裂為基本要求。 條件性計算一、向心軸承： 1、軸承的平均壓強 （單位面積上的壓力） pp 目的：為了使軸承不產(chǎn)生過度磨損2、軸承的pv值 pvpv 目的：為了限制軸承的溫升二、推力軸承式中F

10、一軸向載荷，N；v推力軸頸平均直徑處的圓周速度，ms；n軸轉(zhuǎn)速，rmin；d一軸頸內(nèi)徑，mm；z一軸環(huán)數(shù)。§13-6滾動軸承的結(jié)構滾動軸承的構造典型的滾動軸承構造如圖，由四部分組成內(nèi)圈外圈滾動體（保持架 滾動軸承的材料滾動軸承內(nèi)、外圈和滾動體用強度高、耐磨性好的鉻錳高碳鋼制造。如：GCr9、GCr15、GCrl5SiMn等 G表示滾動軸承鋼淬火后硬度應不低于6165 HRC，工作表面要求磨削拋光。保持架不承受載荷，常用的材料有：低碳鋼板、鋁合金、酚醛層壓布板、工程塑料等滾動軸承的優(yōu)缺點 （ 與滑動軸承比較）滾動軸承的設計內(nèi)容由于滾動軸承是標準件，其材料、尺寸、型號等都已標準化、系列化

11、，同時考慮到軸承的安裝、布置、調(diào)整、預緊、固定、配合、潤滑、密封、軸的支承剛度等因素。因此滾動軸承的設計包括兩個方面的內(nèi)容：滾動軸承的選擇設計滾動軸承的組合設計§13-8滾動軸承的代號、類型和選擇一、滾動軸承的分類 按軸承承受載荷的方向分 向心軸承：徑向接觸軸承 向心角接觸軸承 推力軸承： 軸向接觸軸承 推力角接觸軸承按滾動體形狀分球軸承 滾子軸承按滾動體列數(shù)（排數(shù)）分單列 雙列按國家的標準GB分93年國家標準，將軸承分為14類，并且用規(guī)定的代號來表示。二、滾動軸承的基本類型、性能和特點 基本概念1）游隙：滾動體與內(nèi)、外圈滾道之間的間隙 2）接觸角滾動體與外拳滾道接觸點的法線與徑向平

12、面間的夾角 向心球軸承 角接觸球軸承 角接觸滾子軸承 推力球軸承 3）角偏差 由于軸承內(nèi)圈軸線與外圈軸線不重合，發(fā)生相對傾斜的現(xiàn)象稱為角偏差，其夾角稱為角偏差。造成傾斜的原因： 軸承座孔不平行 軸承座孔不同軸 軸的彎曲變形如果軸承能夠在較大傾斜角的情況下正常工作，則把軸承具有的這種性能成為調(diào)心性能，具有調(diào)心性能的軸承稱為調(diào)心軸承4）、極限轉(zhuǎn)速nlim 指軸承在一定的載荷及潤滑條件下，軸承所允許的最大工作轉(zhuǎn)速。常用滾動軸承的類型名稱、性能和特點類型代號軸承名稱標準號性能特點極限轉(zhuǎn)速比允許角偏差10000GB281雙排鋼球，外圈滾道為內(nèi)球面形，具有自動調(diào)心性能。主要承受徑向載荷，也能承受不大的雙向

13、軸向載荷中3°20000與調(diào)心球軸承相似。雙排滾子，有較高承載能力。允許角偏斜小于調(diào)心球軸承低1°25°30000能同時受徑向和單向軸向載荷，承載能力大。內(nèi)、外圈可分離，安裝時可調(diào)整游隙。成對使用。允許角偏斜較小中250000只能受單向軸向載荷回轉(zhuǎn)時，因鋼球離心力與保持架摩擦發(fā)熱，故極限轉(zhuǎn)速較低。套圖可分離低0°50000 能受雙向的軸向載荷。其他同推力球軸承 低0°6（0）GB276 結(jié)構簡單。主要受徑向載荷，也可承受一定的雙向軸向載荷。高速裝置中可代替推力軸承。摩擦系數(shù)小，極限轉(zhuǎn)速高，價廉。應用范圍最廣高8167(6)GB4221能同時受徑

14、向載荷和單向軸向載荷。接觸角有15°、25°和 40°三種，軸向承載能力隨接觸角增大而提高。需成對使用.高2108（9）能承受較大單向軸向載荷，軸向剛度高。極限轉(zhuǎn)速低，不允許軸與外圈軸線有傾斜低0°N（2）用以受較大的徑向載荷。內(nèi)、外圈間可作自由軸向移動，不能受軸向載荷。滾子與套圈間是線接觸，只允許有很小角位移 高24NA0000滾針軸承只能承受徑向載荷，承載能力大，徑向尺寸特小低不允許滾動軸承類型的選擇選擇滾動軸承類型時，可根據(jù)軸承的工作載荷（大小、性質(zhì)、方向）、轉(zhuǎn)速的高低、軸的剛度及其他使用要求進行選擇。§13-7 滾動軸承的代號為了便于組

15、織生產(chǎn)和選擇使用，國家標準 GBT 27293規(guī)定的軸承代號由三部分組成： 基本代號是軸承代號的核心；前置代號和后置代號都是軸承代號的補充，只有在遇到對軸承結(jié)構、形狀、材料、公差等級、技術要求等有特殊要求時才使用，一般情況的可部分或全部省略。一、基本代號 表示軸承的基本類型、結(jié)構和尺寸，包括三項內(nèi)容： X XX XX 類型代號 尺寸系列代號 內(nèi)徑代號類型代號：用數(shù)字或字母表示不同類型的軸承；尺寸系列代號：由兩位數(shù)字組成；內(nèi)徑代號：表示軸承公稱內(nèi)徑的大小，用數(shù)字表示。 二、前置代號： 用字母表示，其代號及其含義可查手冊。三、后置代號：用字母（或加數(shù)字）表示后置代號共有8組，表示時，分別用“/”分

16、開，其順序及含義分別為：12345678內(nèi)部結(jié)構密封、防塵與外部形狀保持架及其材料軸承材料公差等級游隙配置其他§13-9滾動軸承的失效形式和選擇計算則一、失效形式滾動軸承在中心軸向載荷的作用下，可認為載荷由各滾動體平均分擔；滾動軸承在純徑向載荷作用下，受載最大的滾動體的載荷為：滾動軸承的失效形式1）疲勞破壞2）永久變形3）磨損等。滾動軸承的設計計算準則1） 對于一般工作條件下轉(zhuǎn)動軸承壽命計算 靜強度計算 2） 對于轉(zhuǎn)速較低的或作擺動運動軸承靜強度計算3） 對于轉(zhuǎn)速較高的軸承除要作上述計算外，還應作極限轉(zhuǎn)速的計算二、滾動軸承壽命1、基本概念滾動軸承的壽命指滾動軸承工作時，任一元件發(fā)生疲

17、勞點蝕前，軸承轉(zhuǎn)過的總轉(zhuǎn)數(shù)或一定轉(zhuǎn)數(shù)下的工作小時數(shù)。滾動軸承的基本額定壽命指一批相同的軸承，在同樣的條件下運轉(zhuǎn)，當有10的軸承發(fā)生疲勞點蝕前，軸承轉(zhuǎn)過的總轉(zhuǎn)數(shù)或一定轉(zhuǎn)數(shù)下的工作小時數(shù)。用L10 表示。滾動軸承基本額定動載荷基本額定壽命為一百萬轉(zhuǎn)時軸承所能承受的恒定載荷取為基本額定動載荷，用Cr、Ca表示2、滾動軸承的壽命計算公式：大量的試驗表明，滾動軸承的基本額定壽命L與基本額定動載荷C、當量動載荷P之間的關系為或 h式中 壽命指數(shù)，對于球軸承 =3 對于滾子軸承 =10/3n 軸承的轉(zhuǎn)數(shù)， rmin， 考慮軸承在溫度高于100°C下工作，基本額定動載荷C有所降低，引進溫度修正系數(shù)f

18、T；考慮工作中的沖擊和振動會使軸承壽命降低，引進載荷修正系數(shù)fP。經(jīng)過修正后滾動軸承的壽命計算公式為 h軸承預期壽命的參考值見表1611三、滾動軸承的當量動載荷當量動載荷是一個假想的載荷在當量動載荷作用下，軸承壽命與實際載荷作用下軸承的壽命相同。 當量動載荷P的計算式是： 對于向心軸承只承受徑向載荷時 PFr 對于推力軸承（90°）只承受軸向載荷時 PFr 對于能夠承受徑向和軸向載荷的向心軸承、角接觸軸承為 四、角接觸軸承軸向載荷的計算 1載荷作用中心 角接觸軸承在計算支反力時，首先要確定載荷作用中心O，它的位置應為各滾動體的載荷矢量與軸中心線的交點，如圖所示 角接觸球軸承的載荷作用

19、中心2、角接觸軸承的內(nèi)部軸向力由于角接觸軸承在結(jié)構上存在著接觸角，當它承受徑向載荷Fr時，承載區(qū)內(nèi)各滾動體上法向力在軸向方向分力的合力稱為內(nèi)部軸向力，用FS表示。各種角接觸軸承的內(nèi)部軸向力FS見表1613為了使內(nèi)部軸向力得到平衡，通常角接觸軸承都要成對使用，對稱安裝。安裝方式有正裝和反裝兩種，如下圖所示。3、軸向載荷的計算軸向載荷的計算需根據(jù)具體情況由力的平衡關系進行計算。如圖所示，一對角接觸軸承采用正裝支承，F(xiàn)R為作用于軸上的徑向載荷；FA為作用于軸上的和軸向載荷；Fr1、Fr2為兩軸承的徑向支反力；Fs1、Fs2為兩軸承的徑向支反力作用下，相應產(chǎn)生的內(nèi)部軸向力。各力方向如圖所示。對1軸承：

20、FA和Fs2是外力對2軸承；FA和Fs1是外力因FA和Fs1的方向相同 如果 Fs1 FA Fs2 軸有向右移動的趨勢，使軸承“放松”，軸承“壓緊”FalFs1 Fa2Fs1FA 如果 Fs1十 FA Fs2 軸有向左移動的趨勢，使軸承I“壓緊”，軸承“放松” FalFs2FA Fa2=Fs2 如果軸承采用“反裝”方式，F(xiàn)al、Fa2的確定方法相同§13-10滾動軸承的潤滑和密封一、滾動軸承的潤滑潤滑的目的：降低摩擦阻力和減輕磨損；吸振、冷卻；防銹等。潤滑劑：潤滑油潤滑脂固體潤滑劑潤滑方式一般根據(jù)速度因數(shù)dn值確定：d 軸頸直徑 mm；n 軸的的轉(zhuǎn)速 r/min當dn（1.52）&#

21、215;105脂潤滑，潤滑脂的裝填量一般不超過軸承空間的1/3l/2當dn（1.52）×105油潤滑：浸油潤滑，油面高度不超過最低滾動體中心 飛濺潤滑 噴油或噴霧潤滑，適合于高速軸承潤滑油粘度選擇：主要取決于速度、載荷、溫度等工作條件。見圖1611某些特殊環(huán)境如高溫和真空條件下采用固體潤滑劑。二、 滾動軸承的密封密封目的：阻止?jié)櫥瑒┑牧魇В环乐雇饨缁覊m、水分等侵入軸承。密封方式：接觸式密封： 非接觸式密封：組合式密封：密封裝置的結(jié)構和特點見下表第六講§13-11滾動軸承的組合結(jié)構設計為保證軸承正常工作，除正確選擇軸承類型和尺寸外，還應正確進行軸承的組合設計，考慮并處理好下列幾方面的問題：1）軸承的軸向