ch轴承学习教程.pptx
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1、一、轴承的作用一、轴承的作用 轴承的功用是支承轴及轴上零件,保持轴的轴承的功用是支承轴及轴上零件,保持轴的旋转精度,减少转轴与支承之间的摩擦和磨损旋转精度,减少转轴与支承之间的摩擦和磨损,并承受载荷。并承受载荷。二、轴承的分类二、轴承的分类1.1.根据摩擦性质,轴承分为:根据摩擦性质,轴承分为:滑动摩擦轴承和滚动摩擦轴承,分别简称为滑动摩擦轴承和滚动摩擦轴承,分别简称为滑动轴承和滚动轴承。滑动轴承和滚动轴承。14-1 14-1 概述概述第1页/共114页2.2.按受载方向不同,按受载方向不同,分为:分为:向心轴承(径向轴承):向心轴承(径向轴承):向心推力轴承向心推力轴承(径向止推轴承):(径
2、向止推轴承):推力轴承(止推轴承):推力轴承(止推轴承):承受径向力承受径向力承受轴向力承受轴向力承受径向力和轴向力承受径向力和轴向力径向滑动轴承径向滑动轴承推力滑动轴承推力滑动轴承第2页/共114页3.3.按润滑状态不同按润滑状态不同,滑动轴承分为:,滑动轴承分为:非液体润滑滑动轴承非液体润滑滑动轴承液体润滑滑动轴承液体润滑滑动轴承动压润滑动压润滑静压润滑静压润滑三、滑动轴承的特点三、滑动轴承的特点1 1承载能力大,耐冲击;承载能力大,耐冲击;2 2工作平稳,噪音低;工作平稳,噪音低;3 3结构简单,径向尺寸小,轴向尺寸大。结构简单,径向尺寸小,轴向尺寸大。滚动轴承(向心轴承)滚动轴承(向心
3、轴承)滚动轴承(推力轴承)滚动轴承(推力轴承)第3页/共114页高速、高精度、重载的场合;如汽轮发电高速、高精度、重载的场合;如汽轮发电机、水轮发电机、机床等;机、水轮发电机、机床等;极大型的、极微型的、极简单的场合;如极大型的、极微型的、极简单的场合;如自动化办公设备等;自动化办公设备等;4 4受冲击与振动载荷的场合;如轧钢机。受冲击与振动载荷的场合;如轧钢机。3 3结构上要求剖分的场合;如曲轴轴承;结构上要求剖分的场合;如曲轴轴承;四、滑动轴承的应用场合四、滑动轴承的应用场合第4页/共114页滚动轴承滚动轴承滑动轴承滑动轴承优点多,应用广优点多,应用广用于高速、高精度、重载、结用于高速、高
4、精度、重载、结构上要求剖分等场合。构上要求剖分等场合。滚动轴承滚动轴承 标准化标准化;并由专业厂大批量生产。并由专业厂大批量生产。设计人员的主要任务是设计人员的主要任务是:熟悉标准,正确选用。熟悉标准,正确选用。五、滚动轴承的特点五、滚动轴承的特点缺点:缺点:抗冲击能力差、高速时出现噪音。抗冲击能力差、高速时出现噪音。优点:优点:摩擦阻力小、启动灵敏、效率高、润滑摩擦阻力小、启动灵敏、效率高、润滑简便、和易于互换等。简便、和易于互换等。第5页/共114页一、向心滑动轴承一、向心滑动轴承组成:轴承座、轴套或轴瓦、联接螺栓等。组成:轴承座、轴套或轴瓦、联接螺栓等。14-2 14-2 滑动轴承的结构
5、型式滑动轴承的结构型式1.1.结构形式结构形式1)1)整体式向心滑动轴承整体式向心滑动轴承轴承座轴套如图,由轴承座、整如图,由轴承座、整体轴套、油孔等组成体轴套、油孔等组成油孔第6页/共114页特点特点:1 1)结构简单、成本低)结构简单、成本低 2 2)轴套磨损后,间隙无法调整)轴套磨损后,间隙无法调整 3 3)装拆不便(只能从轴端装拆)适于低)装拆不便(只能从轴端装拆)适于低 速、轻载或间隙工作的机器。速、轻载或间隙工作的机器。第7页/共114页2)2)剖分式向心滑动轴承剖分式向心滑动轴承定位口油孔轴承座轴承盖联接螺栓剖分轴瓦 剖分式滑动轴承剖分式滑动轴承,由轴承座、轴承盖、对开轴由轴承座
6、、轴承盖、对开轴瓦、螺栓等组成。轴瓦和轴承座均为剖分式结构瓦、螺栓等组成。轴瓦和轴承座均为剖分式结构,在轴承盖与轴承座的剖分面上制有阶梯形定位口在轴承盖与轴承座的剖分面上制有阶梯形定位口,便于安装时定心。便于安装时定心。第8页/共114页 轴瓦直接支承轴颈轴瓦直接支承轴颈,因而轴承盖应适度压紧因而轴承盖应适度压紧轴瓦轴瓦,以使轴瓦不能在轴承孔中转动。轴承盖顶以使轴瓦不能在轴承孔中转动。轴承盖顶端制有螺纹孔端制有螺纹孔,以便安装油杯或油管。以便安装油杯或油管。第9页/共114页 当载荷垂直向下或略有偏斜时,轴承剖分面当载荷垂直向下或略有偏斜时,轴承剖分面常为水平方向。若载荷方向有较大偏斜时,则轴
7、常为水平方向。若载荷方向有较大偏斜时,则轴承的剖分面也斜着布置(通常倾斜承的剖分面也斜着布置(通常倾斜4545),使剖),使剖分平面垂直于或接近垂直于载荷方向。分平面垂直于或接近垂直于载荷方向。第10页/共114页3 3)自动调心式)自动调心式 轴瓦与轴承之间不是柱轴瓦与轴承之间不是柱面配合,而是球面配合,面配合,而是球面配合,轴瓦可随着轴的弯曲而转轴瓦可随着轴的弯曲而转动,适应轴径的偏斜动,适应轴径的偏斜,从而从而避免轴瓦发生急剧磨损。避免轴瓦发生急剧磨损。通常的滑动轴承要限制通常的滑动轴承要限制轴径的长度,用宽径比来表轴径的长度,用宽径比来表示示L/dL/d,一般。,一般。当当时,常用时,
8、常用调心式滑动轴承。调心式滑动轴承。第11页/共114页4 4)间隙可调滑动轴承)间隙可调滑动轴承 转动轴套两端的圆螺母使轴套作轴向移动,转动轴套两端的圆螺母使轴套作轴向移动,可以容易地调整轴承间隙的大小,保证运行和支可以容易地调整轴承间隙的大小,保证运行和支承精确性,一般用于机床。承精确性,一般用于机床。第12页/共114页进油孔油沟F薄壁轴瓦厚壁轴瓦整体轴套卷制轴套2.2.轴瓦轴瓦 滑动轴承中的轴瓦结构有三种形式滑动轴承中的轴瓦结构有三种形式,一是整一是整体式结构,二是剖分式结构,三是分块式。体式结构,二是剖分式结构,三是分块式。第13页/共114页 整体式轴瓦整体式轴瓦(a)(a)无油沟
9、轴套无油沟轴套;(b);(b)有油沟轴套有油沟轴套 第14页/共114页整体式轴瓦整体式轴瓦(a)(a)无油沟轴套无油沟轴套;(b);(b)有油沟轴套有油沟轴套 第15页/共114页剖分式轴瓦剖分式轴瓦 第16页/共114页轴瓦的定位轴瓦的定位 为防止轴瓦做轴向和周向移动,常将轴瓦为防止轴瓦做轴向和周向移动,常将轴瓦两端做出凸缘作轴向定位,也可用紧定螺钉或两端做出凸缘作轴向定位,也可用紧定螺钉或销钉将其固定在轴承座上。销钉将其固定在轴承座上。第17页/共114页油沟的形式油沟的形式 第18页/共114页 油孔和油沟油孔和油沟:径向滑动轴承的轴瓦内孔为圆柱:径向滑动轴承的轴瓦内孔为圆柱形。若载荷
10、方向向下,则下轴瓦为承载区,上轴瓦形。若载荷方向向下,则下轴瓦为承载区,上轴瓦为非承载区。为非承载区。润滑油应由非承载区引入,所以在顶润滑油应由非承载区引入,所以在顶部开进油孔部开进油孔。在轴瓦内表面,以进油口为中心沿纵。在轴瓦内表面,以进油口为中心沿纵向、斜向或横向开有油沟,以利于润滑油均布在整向、斜向或横向开有油沟,以利于润滑油均布在整个轴颈上。个轴颈上。通常油沟的轴向长度约为通常油沟的轴向长度约为轴瓦宽度的轴瓦宽度的80%,80%,如如图所示图所示,以便在轴瓦两端留出封油部分以便在轴瓦两端留出封油部分,防止润滑防止润滑油的流失。油的流失。轴瓦的油沟一般应开设在非压力区或轴瓦的油沟一般应开
11、设在非压力区或剖分面上。剖分面上。滑动轴承壳体和轴瓦的结构尺寸滑动轴承壳体和轴瓦的结构尺寸,可参看有关可参看有关手册、手册、图册中的经验数据和公式,图册中的经验数据和公式,并结合设计要并结合设计要求确定。求确定。第19页/共114页3.3.轴承衬轴承衬 为节约贵重的减摩材料和便于修理为节约贵重的减摩材料和便于修理,常制成双常制成双金属轴瓦金属轴瓦,即以钢、铸铁或青铜做瓦背即以钢、铸铁或青铜做瓦背,再在瓦背再在瓦背上浇铸一薄层减摩材料上浇铸一薄层减摩材料(轴承衬轴承衬)以提高轴瓦的工作以提高轴瓦的工作性能。厚度从零点几个毫米到性能。厚度从零点几个毫米到6 6毫米。毫米。金属轴瓦一般是铸造的,在瓦
12、背上浇铸轴承金属轴瓦一般是铸造的,在瓦背上浇铸轴承衬时衬时,为了使轴承衬贴附牢固为了使轴承衬贴附牢固,应在瓦背上预制燕应在瓦背上预制燕尾形或螺纹形沟槽尾形或螺纹形沟槽,如图所示。如图所示。第20页/共114页 轴上的轴向力应采用止推轴承来承受。止轴上的轴向力应采用止推轴承来承受。止推面可以利用轴的端面,或在轴的中段做出凸肩推面可以利用轴的端面,或在轴的中段做出凸肩或装上止推圆盘。或装上止推圆盘。二、推力(止推)滑动轴承二、推力(止推)滑动轴承第21页/共114页固定瓦止推轴承固定瓦止推轴承 推力轴承推力轴承,其工作面有实心端面、其工作面有实心端面、空心端面、空心端面、单环工作面和多环工作面。单
13、环工作面和多环工作面。实心端面推力轴承由实心端面推力轴承由于工作时轴心与边缘磨损不均匀于工作时轴心与边缘磨损不均匀,以致轴心部分压以致轴心部分压强极高强极高,所以很少采用。空心端面与单环工作面的所以很少采用。空心端面与单环工作面的推力轴承工作情况较好。推力轴承工作情况较好。第22页/共114页 轴瓦和轴承衬的材料称为轴承材料轴瓦和轴承衬的材料称为轴承材料.基本要求基本要求:足够的强度(抗压、抗冲击、抗疲劳),承载足够的强度(抗压、抗冲击、抗疲劳),承载能力大,良好的减摩性、耐磨性和磨合性,提能力大,良好的减摩性、耐磨性和磨合性,提高效率延长使用寿命。足够的强度和良好的导高效率延长使用寿命。足够
14、的强度和良好的导热性、耐腐蚀性、工艺性、经济性热性、耐腐蚀性、工艺性、经济性三轴承材料:三轴承材料:第23页/共114页滑动轴承材料分三大类:滑动轴承材料分三大类:1 1)金属材料)金属材料如轴承合金、青铜、铝基材料、锌基如轴承合金、青铜、铝基材料、锌基合金、减摩铸铁等;合金、减摩铸铁等;2 2)多孔质金属材料(粉末冶金材料);)多孔质金属材料(粉末冶金材料);3 3)非金属材料)非金属材料如塑料、橡胶、硬木等。如塑料、橡胶、硬木等。第24页/共114页1.1.轴承合金(又称白合金、巴氏合金)轴承合金(又称白合金、巴氏合金)锡、铅、锑、铜的合金统称为轴承合金锡、铅、锑、铜的合金统称为轴承合金。
15、它以。它以锡或铅作基体,悬浮锑锡及铜锡的硬晶粒。硬晶粒锡或铅作基体,悬浮锑锡及铜锡的硬晶粒。硬晶粒起耐磨作用,软基体则增加材料的塑性。硬晶粒受起耐磨作用,软基体则增加材料的塑性。硬晶粒受重载时可以嵌陷到软基里,使载荷由更大的面积承重载时可以嵌陷到软基里,使载荷由更大的面积承担。它的弹性模量和弹性极限都很低。在所有轴承担。它的弹性模量和弹性极限都很低。在所有轴承材料中,轴承合金的嵌藏性和顺应性最好,很容易材料中,轴承合金的嵌藏性和顺应性最好,很容易和轴颈磨合,它与轴颈的抗胶合能力也较好。巴氏和轴颈磨合,它与轴颈的抗胶合能力也较好。巴氏合金的机械强度较低,通常将它贴附在软钢、铸铁合金的机械强度较低
16、,通常将它贴附在软钢、铸铁或青铜的轴瓦上使用。锡基合金的热膨胀性质比铅或青铜的轴瓦上使用。锡基合金的热膨胀性质比铅基合金好,所以前者更适合于高速轴承,但价格较基合金好,所以前者更适合于高速轴承,但价格较贵。贵。第25页/共114页2.2.轴承青铜轴承青铜 铸锡锌铅青铜有很好的疲劳强度,广泛用于一铸锡锌铅青铜有很好的疲劳强度,广泛用于一般轴承。铸锡磷青铜是很好的一种减摩材料,减摩般轴承。铸锡磷青铜是很好的一种减摩材料,减摩性和耐磨性都很好,机械强度也较高,适用于重载性和耐磨性都很好,机械强度也较高,适用于重载轴承。铜铅合金具有优良的抗胶合性能,在高温时轴承。铜铅合金具有优良的抗胶合性能,在高温时
17、可以从摩擦表面析出铅,在铜基体上形成一层薄的可以从摩擦表面析出铅,在铜基体上形成一层薄的敷膜,起到润滑的作用。敷膜,起到润滑的作用。3.3.多孔质金属材料多孔质金属材料 多孔质金属是一种粉末冶金材料,它具有多多孔质金属是一种粉末冶金材料,它具有多孔组织,采取措施使轴承所有细孔都充满润滑油孔组织,采取措施使轴承所有细孔都充满润滑油的称为含油轴承,因此它具有自润滑性能。常用的称为含油轴承,因此它具有自润滑性能。常用的含油轴承材料有多孔铁(铁的含油轴承材料有多孔铁(铁石墨)与多孔青石墨)与多孔青铜(青铜铜(青铜石墨)两种。石墨)两种。第26页/共114页4.4.轴承塑料轴承塑料塑料轴承有自润滑性能,
18、也可用油或水润滑。塑料轴承有自润滑性能,也可用油或水润滑。优点优点:1 1)摩擦系数较小;)摩擦系数较小;2 2)有足够的抗压强度和疲劳强度,可承受冲)有足够的抗压强度和疲劳强度,可承受冲击载荷;击载荷;3 3)耐磨性和跑合性好;)耐磨性和跑合性好;4 4)塑性好,可以嵌藏外来杂质,防止损伤轴颈。)塑性好,可以嵌藏外来杂质,防止损伤轴颈。缺点缺点:导热性差(只有青铜的几百分之一),线:导热性差(只有青铜的几百分之一),线膨胀系数大(约为金属的膨胀系数大(约为金属的3 31010倍),吸水吸油后倍),吸水吸油后体积会膨胀,受载后有冷流性。体积会膨胀,受载后有冷流性。第27页/共114页14-3
19、14-3 非液体摩擦滑动轴承设计计算非液体摩擦滑动轴承设计计算一、失效形式与设计准则一、失效形式与设计准则1 1、失效形式:轴瓦的胶合、磨损、失效形式:轴瓦的胶合、磨损2 2、设计准则:要求边界油膜具有足够的强度,、设计准则:要求边界油膜具有足够的强度,保证油膜存在,保证油膜存在,减少轴瓦材料的磨损。减少轴瓦材料的磨损。第28页/共114页(1 1)限制平均压强:)限制平均压强:pmp-防止油膜破坏,金属防止油膜破坏,金属直接接触。直接接触。(2 2)限制)限制pmv值:值:pmvpv-限制摩擦发热过大,防限制摩擦发热过大,防止胶合。止胶合。(3 3)限制滑动速度:)限制滑动速度:vv-防止边
20、缘局部胶合磨损。防止边缘局部胶合磨损。二二.径向滑动轴承的计算径向滑动轴承的计算Mpa1.1.验算轴承的平均压强验算轴承的平均压强p限制压力防止油膜破裂限制压力防止油膜破裂第29页/共114页Mpa m/S 2.2.验算轴承的验算轴承的p p值值 F F径向载荷;径向载荷;BB轴承宽度;轴承宽度;dd轴颈直径;轴颈直径;nn轴颈转速轴颈转速r/minr/min;pp,pVpV许用应力许用应力Mpa,Mpam/SMpa,Mpam/S限制温升防止油膜破裂限制温升防止油膜破裂3.3.验算滑动速度验算滑动速度 防止速度太高加速磨损防止速度太高加速磨损V V v v m ms s第30页/共114页三三
21、.推力滑动轴承的计算推力滑动轴承的计算1.1.验算轴承的平均压力验算轴承的平均压力p pMpaMpa结构:止推轴颈和轴承座结构:止推轴颈和轴承座类型:空心式类型:空心式 压力较均匀压力较均匀 单环式单环式 单向轴向力,压力均匀单向轴向力,压力均匀 多环式多环式 双向轴向力,压力不均匀双向轴向力,压力不均匀第31页/共114页ZZ环的数;环的数;FaFa轴向载荷目;轴向载荷目;d2d2轴环直径;轴环直径;d1d1轴承孔径;轴承孔径;nn轴颈的转速;轴颈的转速;pp,pVpV许用值许用值MpaMpa,Mpam/SMpam/S 2.2.验算轴承的值验算轴承的值 Mpa Mpa m/Sm/S m/Sm
22、/S平均速度平均速度值值第32页/共114页14-4 14-4 液体摩擦滑动轴承简介液体摩擦滑动轴承简介 1.1.液体动压滑动轴承(液体润滑状态)液体动压滑动轴承(液体润滑状态)a)a)轴径处于静止状态,在轴径处于静止状态,在F F作用下在作用下在A A点接触。点接触。b)b)轴径运转,由于摩擦力的作用,使轴径沿轴轴径运转,由于摩擦力的作用,使轴径沿轴承孔壁运动在承孔壁运动在B B点接触。转速升高,带进油量越点接触。转速升高,带进油量越多,压力越大。多,压力越大。c)c)轴径达到工作转速时,油压在垂直方向的分轴径达到工作转速时,油压在垂直方向的分力等于力等于F F,油把轴径抬起。,油把轴径抬起
23、。第33页/共114页液动动压润滑轴承:液动动压润滑轴承:特点特点:结构简单、要求制造精度高:结构简单、要求制造精度高应用应用:高速、高旋转精度,重载荷或转速:高速、高旋转精度,重载荷或转速变化小的场合变化小的场合轴颈与轴瓦相对运动形成动压油膜,轴颈与轴瓦相对运动形成动压油膜,使轴颈与轴瓦由油膜分开使轴颈与轴瓦由油膜分开 第34页/共114页特点特点:系统复杂、工作可靠:系统复杂、工作可靠应用应用:低速、频繁启动,载荷或转速变化大场合:低速、频繁启动,载荷或转速变化大场合 2.2.液体静压润滑轴承液体静压润滑轴承外界高压油输入轴承间隙,外界高压油输入轴承间隙,轴径与轴瓦由油膜分开轴径与轴瓦由油
24、膜分开 第35页/共114页 滚动轴承的典型结构如图滚动轴承的典型结构如图13-1513-15所示所示,通常由外通常由外圈圈1 1、内圈、内圈2 2、滚动体、滚动体3 3和保持架和保持架4 4组成。内圈装在轴颈组成。内圈装在轴颈上上,外圈装在轴承座孔内外圈装在轴承座孔内,多数情况下内圈与轴一起多数情况下内圈与轴一起转动转动,外圈保持不动。外圈保持不动。工作时工作时,滚动体在内外圈间滚动滚动体在内外圈间滚动,保持架将滚动保持架将滚动体均匀地隔开体均匀地隔开,以减少滚动体之间的摩擦和磨损。以减少滚动体之间的摩擦和磨损。14-5 14-5 滚动轴承的结构、类型和代号滚动轴承的结构、类型和代号一、滚动
25、轴承的构造一、滚动轴承的构造第36页/共114页图图13-1513-15滚动轴承的构造滚动轴承的构造 第37页/共114页实物实物第38页/共114页图图 13-16 13-16 滚动体的种类滚动体的种类 滚动体有球、圆锥滚子、圆柱滚子、鼓形滚滚动体有球、圆锥滚子、圆柱滚子、鼓形滚子和滚针等几种形状子和滚针等几种形状,如图如图13-1613-16所示。所示。滚动轴承的内、外圈和滚动体采用强度高、耐滚动轴承的内、外圈和滚动体采用强度高、耐磨性好的磨性好的铬锰高碳合金铬锰高碳合金钢制造钢制造,保持架多用低保持架多用低碳软碳软钢钢冲压而成冲压而成,也有采用也有采用铜合金或塑料铜合金或塑料保持架的。保
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