完整的轴承选型计算方法电子版本.ppt

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1、第七章第七章 轴承轴承(zhuchng)设设计计按摩擦按摩擦(mc)性质分：性质分：滑动轴承滑动轴承(hu dn zhu chn)和滚动轴承和滚动轴承按承载方向分：按承载方向分：向心轴承向心轴承 和和推力轴承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：第一页，共52页。7-1.滑动轴承滑动轴承(hu dn zhu chn)概述概述一、滑动轴承的主要一、滑动轴承的主要一、滑动轴承的主要一、滑动轴承的主要(

2、zhyo)(zhyo)特点：特点：特点：特点：工作工作(gngzu)(gngzu)平稳，无噪声；平稳，无噪声；回转精度高；回转精度高；液体润滑时摩擦损失小；液体润滑时摩擦损失小；径向尺寸小。径向尺寸小。二、滑动轴承的摩擦状态二、滑动轴承的摩擦状态二、滑动轴承的摩擦状态二、滑动轴承的摩擦状态(轴瓦与轴颈之间轴瓦与轴颈之间轴瓦与轴颈之间轴瓦与轴颈之间)：1、干摩擦状态、干摩擦状态应避免此种摩擦状态。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。损加剧，温升高，轴瓦易破坏。承载能力高。承载能力高。第二页，共52页。2、边界摩擦、边

3、界摩擦(mc)状态状态摩擦表面摩擦表面(biomin)间有润滑油存间有润滑油存在，金属表面在，金属表面(biomin)上形成了上形成了一层极薄的边界油膜。一层极薄的边界油膜。但尖峰部分仍直接但尖峰部分仍直接(zhji)接触。接触。多数滑动轴承都是这种摩擦状态。多数滑动轴承都是这种摩擦状态。3、液体摩擦状态、液体摩擦状态两摩擦表面完全被润滑油分隔开，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。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这种摩擦状态是润滑油分子之间的摩擦，摩擦系数极小。摩擦，摩擦系数极小。重要轴承采用这种摩擦状态。重要轴承采用这种摩擦状态。非液体摩擦滑非液

4、体摩擦滑动轴承动轴承液体摩擦滑液体摩擦滑动轴承动轴承第三页，共52页。常用常用(chn(chn yn)yn)润滑剂：润滑剂：润滑油润滑油 液体，用途液体，用途(yngt)最最广泛；广泛；三、润滑剂及其选择三、润滑剂及其选择三、润滑剂及其选择三、润滑剂及其选择(xunz)(xunz)润滑脂润滑脂 半固体，一般用于中低速；半固体，一般用于中低速；固体润滑剂固体润滑剂 主要用作油、脂的添加剂，也可单独使用。主要用作油、脂的添加剂，也可单独使用。1 1、润滑油的性能及选择、润滑油的性能及选择粘度粘度 表征了流动的液体中内摩擦阻力的大小。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

5、滑油的主是最重要的性能指标，也是选择润滑油的主要依据。要依据。油性油性 也称润滑性，表征油中的极性分子对金属也称润滑性，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。表面的吸附性能。油性好则摩擦系数小。第四页，共52页。润滑油的选择润滑油的选择(xunz)(xunz)原则：原则：凝点凝点 反映润滑油的低温工作反映润滑油的低温工作(gngzu)性能。性能。针入度针入度 表征润滑脂的稀稠度表征润滑脂的稀稠度(chu d)，类似于油的，类似于油的粘度；粘度；闪点闪点 反映润滑油的反映润滑油的高温高温工作性能。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；压力大或在冲击、变载

6、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；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。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 2、润滑脂的性能及选择、润滑脂的性能及选择滴滴 点点 表征润滑脂耐高温的性能。表征润滑脂耐高温的性能。润滑脂的选择原则：润滑脂的选择原则：工作环境有水汽，选钙基润滑脂；工作环境有水汽，选钙基润滑脂；工作温度高，选钠基润滑脂；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。有水汽而且工作温度高，则应选锂基润滑脂。第五页，共52页。四、滑动轴承四、滑动轴承

7、四、滑动轴承四、滑动轴承(hu dn zhu chn)(hu dn zhu chn)的分类的分类的分类的分类载荷(zi h)方向径向径向(jn xin)轴承轴承推力轴承推力轴承装拆需要整体轴承整体轴承(特殊类型：自动调心式轴承特殊类型：自动调心式轴承)剖分轴承剖分轴承摩擦状态液体摩擦液体摩擦(长期运转长期运转,精度要求高精度要求高)非液体摩擦非液体摩擦主要承受径向力主要承受径向力主要承受轴向力主要承受轴向力动压轴承动压轴承静压轴承静压轴承第六页，共52页。1.径向(jn xin)滑动轴承(1)整体式滑动轴承(hu dn zhu chn)特点：结构简单，成本(chngbn)低廉。应用：低速、轻载

8、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。第七页，共52页。(2)剖分式(fnsh)滑动轴承特点：结构复杂、可以调整磨损(m sn)而造成的间隙、安装方便。应用场合：低速(d s)、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第八页，共52页。2.推力滑动轴承(hu dn zhu chn)推力滑动轴承(hu dn zhu chn)由轴承座和止推轴颈组成。常用的轴颈结构形式有：第九页，共52页。轴瓦轴瓦(zhuw)的材料的材料减摩性：材料(cilio)副具有较

9、低的摩擦系数。耐磨性：材料(cilio)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）。第十页，共52页。常用轴瓦(zhuw)材料有：金属材料粉末冶金(fn m y jn)材料非金属材料轴承合金(hjn)（巴氏合金(hjn)、白合金(hjn)）是由锡、铅、锑、铜等组成的合金(

10、hjn)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，其中塑料用的最多第十一页，共52页。一、失效一、失效(sh xio)形式形式1 1、磨损、磨损(m sn)(m sn)导致轴承配合导致轴承配合(pih)间隙加大，影响轴的旋转精度，间隙加大，影响轴的旋转精度，甚至使轴承不能正常工作。甚至使轴承不能正常工作。1 1、限制轴承的、限制轴承的压强压强 p：高速重载且润滑不良时，摩擦加剧，发热多，使轴承上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。较软的金属粘焊在轴颈表面

11、而出现胶合。二、设计准则二、设计准则7-4 非液体摩擦滑动轴承的设计非液体摩擦滑动轴承的设计2 2、胶合、胶合目的目的 防止轴瓦过度磨损。防止轴瓦过度磨损。BdFr 向心滑动轴承向心滑动轴承 平均压强：平均压强：第十二页，共52页。2 2、限制、限制(xinzh)(xinzh)轴承的轴承的 pv pv 值值 ：目的目的(md)控制轴承的发热量，防止胶合破控制轴承的发热量，防止胶合破坏。坏。pv 值表征了轴承值表征了轴承(zhuchng)发热量的大发热量的大小。小。pv发热量发热量温升温升润滑效果润滑效果胶合胶合d1d0Fak 考虑油槽使支承面积减小。考虑油槽使支承面积减小。推力滑动轴承推力滑动

12、轴承 向心轴承向心轴承nz 推力环的数目推力环的数目第十三页，共52页。3 3、限制滑动、限制滑动(hudng)(hudng)速速度度 v v ：目的目的 防止滑动防止滑动(hudng)速度过高而引速度过高而引起磨损起磨损平均平均(pngjn)直直径径dm(d1+d0)/2推力轴承取推力轴承取24MPa*m/s平均速度平均速度许用线许用线速度速度三、设计步骤三、设计步骤确定轴承结构形式确定轴承结构形式确定轴承宽度确定轴承宽度 B 和直径和直径 d验算验算p、pv、v选择轴承的配合选择轴承的配合选择润滑剂与润滑装置选择润滑剂与润滑装置选择轴瓦材料选择轴瓦材料 推力轴承推力轴承第十四页，共52页。

13、7.57.5液体摩擦滑动轴承液体摩擦滑动轴承(hu dn zhu(hu dn zhu chn)chn)的工作原理的工作原理一、动压油膜的形成一、动压油膜的形成(xngchng)机理机理vF两摩擦表面两摩擦表面(biomin)(biomin)平行，不会产生压力油平行，不会产生压力油膜膜vp两摩擦表面成楔形间隙，两摩擦表面成楔形间隙，产生了压力油膜产生了压力油膜间隙内的润滑间隙内的润滑油形成了拥挤油形成了拥挤进进油油口口出出油油口口二、形成动压油膜的必要条件二、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润滑油必须从大口进小口出 必须具有足

14、够的滑动速度必须具有足够的滑动速度 必须充满足够粘度的润滑油必须充满足够粘度的润滑油第十五页，共52页。三、向心动压滑动轴承三、向心动压滑动轴承(hu dn zhu chn)的工作过程的工作过程no1oo1oo1oo1onn静止静止(jngz(jngzh)h)启动启动(qdn(qdng)g)不稳定运行不稳定运行稳定运行稳定运行FrFrFrFr第十六页，共52页。多油楔滑动轴承多油楔滑动轴承(hu dn zhu(hu dn zhu chn)chn)其他其他(qt)滑动轴承滑动轴承 静压滑动轴承静压滑动轴承(hu dn zhu(hu dn zhu chn)chn)气体轴承气体轴承第十七页，共52页

15、。8-1.滚动轴承的特点滚动轴承的特点(tdin)及类型及类型滚动轴承的主要滚动轴承的主要滚动轴承的主要滚动轴承的主要(zhyo)(zhyo)特点：特点：特点：特点：滚动轴承是标准件，由专业滚动轴承是标准件，由专业(zhuny)轴承厂集中生产。轴承厂集中生产。故学习本章的目的主要解决二个问题：故学习本章的目的主要解决二个问题：1 1 1 1、如何选择滚动轴承的类型；、如何选择滚动轴承的类型；、如何选择滚动轴承的类型；、如何选择滚动轴承的类型；2 2 2 2、滚动轴承的寿命计算；、滚动轴承的寿命计算；、滚动轴承的寿命计算；、滚动轴承的寿命计算；摩擦阻尼小摩擦阻尼小(相对于非液体摩擦滑动轴承相对于

16、非液体摩擦滑动轴承)，启动灵活；，启动灵活；可同时承受径向和轴向载荷，简化了支承结构；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；径向间隙小，还可用预紧方法消除间隙，因此回转精度高；互换性好互换性好,易于维护。易于维护。缺点：缺点：抗冲击能力较差；抗冲击能力较差；高速时噪声大，寿命较低；高速时噪声大，寿命较低；径向尺寸大。径向尺寸大。第十八页，共52页。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

17、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。第十九页，共52页。滚动轴承滚动轴承(gndngzhuchng)的主要类型：的主要类型：1、按承载方向和公称、按承载方向和公称(gngchng)接接触角分为：触角分为：滚动体与套圈接触处的法线滚动体与套圈接触处的法线与轴承与轴承(zh(zh uchuch ng)ng)的径向平面之间的的径向平面之间的夹角夹角，称为公称接触角。，称为公称接触角。向心轴承向心轴承：045，主要承受径向载荷；，主要承受径向载荷；径向接触轴承径向接触轴承0 的向心轴承；的向心轴承；向心角接触轴承向心角接触轴承 045的向心轴承；的向心轴承；径径向向接接触触轴轴承承

18、向向心心角角接接触触轴轴承承第二十页，共52页。推力轴承推力轴承(zhuchng)：45 90，主要承受轴向载，主要承受轴向载荷；荷；轴向接触轴向接触(jich)轴承轴承90的推力轴的推力轴承承推力角接触推力角接触(jich)轴承轴承 45 S2S1S2FAS2圆锥滚子圆锥滚子(n z)(n z)轴承的简图如下（将内圈与轴视为一体）轴承的简图如下（将内圈与轴视为一体）：12轴向合力向右，轴有向右移动的趋势，轴向合力向右，轴有向右移动的趋势，但外圈被固定，但外圈被固定，使得使得使轴向力平衡，使轴向力平衡，故：故：右轴承被右轴承被压紧压紧，会产生反力，会产生反力S2，而左轴承被而左轴承被放松放松，

19、Fr1Fr2即：即：Fa1=S1 （放松端）（放松端）Fa2=S1 FA （压紧端）（压紧端）合力合力第四十六页，共52页。若若 S1+FA S1轴向合力轴向合力(hl)(hl)向右，轴有向右，轴有向右移动的趋势，向右移动的趋势，左轴承左轴承(zhuchng)(zhuchng)被压被压紧，会产生反力紧，会产生反力S1S1，使轴向力平衡：使轴向力平衡：（压紧端）（压紧端）（放松端）（放松端）第四十八页，共52页。FA S2S1S212轴向合力轴向合力(hl)(hl)向左，轴有向左移动的趋向左，轴有向左移动的趋势，势，右轴承右轴承(zhuchng)(zhuchng)被压紧，会产生反被压紧，会产生反

20、力力S 2S 2，使轴向力平衡使轴向力平衡(pnghng)：若若 S2+FA S1，（放松端）（放松端）（压紧端）（压紧端）第四十九页，共52页。归纳如下：归纳如下：根据根据排列方式排列方式判明派生轴向力判明派生轴向力 S 1、S2 的方向的方向；判明判明轴向合力指向轴向合力指向及轴可能移动的方向，及轴可能移动的方向，分析哪端轴承分析哪端轴承(zhuchng)(zhuchng)被被“压紧压紧”，哪端轴承，哪端轴承(zhuchng)(zhuchng)被被“放松放松”；“放松放松”端的轴向载荷等于端的轴向载荷等于自身的内部轴向力，自身的内部轴向力，“压紧压紧”端的轴向载荷等于端的轴向载荷等于(dn

21、gy)(dngy)除去自身派生轴向除去自身派生轴向力后其它轴向力的代数和。力后其它轴向力的代数和。对于对于(duy)能够承受少量轴向力而能够承受少量轴向力而0 的向心轴承：的向心轴承：（如深沟球轴承）（如深沟球轴承）FAFr1Fr2因为：因为：0,S10，S2 0所以：所以：FaFA图中：图中：Fa10Fa2FA第五十页，共52页。11-6 滚动轴承的静强度滚动轴承的静强度(qingd)计算计算目的目的(md)(md)防止轴承元件发生塑性变形防止轴承元件发生塑性变形针对低速针对低速(d s)(d s)或受较大冲击载荷作用的轴承或受较大冲击载荷作用的轴承基本额定静载荷基本额定静载荷 C0：限制塑性变形的极限载荷值限制塑性变形的极限载荷值对向心轴承为对向心轴承为 C0r 径向基本额定静载荷径向基本额定静载荷对推力轴承为对推力轴承为 C0a 轴向基本额定静载荷轴向基本额定静载荷静强度条件静强度条件：P0 当量静载荷当量静载荷S0 静强度安全系数，静强度安全系数，见表见表8 81111径向系数径向系数轴向系数轴向系数X0、Y0查表查表8 812 12 向心轴承向心轴承推力轴承推力轴承11-6 滚动轴承滚动轴承的静强度计算的静强度计算第五十一页，共52页。作业作业(zuy)8-1 8-2第五十二页，共52页。