机械设计基础支承.pptx

《机械设计基础支承.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械设计基础支承.pptx（52页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、1 概 述分类分类滑动（摩擦）轴承滚动（摩擦）轴承轴承：导轨：一、支承一、支承 支承支承：支持运动部件，使之按预定的方向运动，并将运动部件上的载荷传至机架。支承旋转部件；支承移动部件。滑动（摩擦）导轨滚动（摩擦）导轨摩擦（润滑）状态分类摩擦（润滑）状态分类：干摩擦：边界摩擦：液体摩擦：非液体摩擦（混合摩擦）：两表面直接接触；极限状态、边界膜作用；两表面被完全隔开；部分固体凸峰接触。第1页/共52页摩擦摩擦：一物体与另一物体直接接触，当两者间有运动或运动趋势时，接触表面要产生切向阻力（即摩擦力摩擦力），这种现象称为摩擦摩擦。磨损磨损：使摩擦表面物质不断损失的现象。用磨损率磨损率衡量 对于要求低摩

2、擦的摩擦副，液体摩擦是比较理想的的状态，维持边界 摩擦或混合摩擦是最低要求；对于要求高摩擦的摩擦副，则希望处于干摩擦状态或边界摩擦状态。第2页/共52页二、轴承二、轴承1）根据轴承工作的摩擦性质分滑动（摩擦）轴承滚动（摩擦）轴承轴承轴承：支承轴颈的部件，有时也用来支承轴上的回转零件。1、分类2）根据承载方向分径向轴承推力轴承3）液体润滑滑动轴承按油膜形成原理分静压轴承：流体动压润滑轴承：外部一定压力的流体进入摩擦面，建立压力油膜。承受径向载荷 承受轴向载荷无外部压力源，靠摩擦面间的相对运动而自动形成压力油膜。第3页/共52页2 2 滑动轴承的结构和材料一、滑动轴承的结构一、滑动轴承的结构 1、

3、径向滑动轴承、径向滑动轴承 1）整体式 结构简单、磨损后无法调整轴承间隙，装拆不便。用于低速、轻载的间歇工作场合，无法用于曲轴。2）剖分式 特点：与整体式相反。3）自动调心滑动轴承 宽径比（B/d）1.5 时，采用。轴变形 轴承能自动调位第4页/共52页2、推力滑动轴承、推力滑动轴承 结构：空心、实心、单环、多环实心式：空心式：第5页/共52页二、轴瓦和轴承衬二、轴瓦和轴承衬 轴瓦：轴瓦：轴承中直接与轴颈接触的零件。轴承衬：轴承衬：为改善轴瓦表面的摩擦性质而在其内表面上浇注的减摩材料。轴承衬轴承衬1、轴瓦结构按构造分整体式剖分式按材料分单金属多金属按加工分铸造轧制第6页/共52页油孔油孔：供应

4、润滑油；油沟油沟：输送和分布润滑油；油室油室：贮油和稳定供油。2、油孔、油沟和油室润滑油应自油膜压力最小的地方输入轴瓦上开设油孔和油沟第7页/共52页油沟、油孔：不能开在油膜承载区，否则，承载能力油沟长度0.8B（轴瓦宽度），即不能开通，否则漏油。注意：注意：周向油槽演示周向油槽演示周向油槽演示周向油槽演示轴向油槽演示轴向油槽演示轴向油槽演示轴向油槽演示第8页/共52页三、轴承材料三、轴承材料 轴承材料 轴瓦和轴承衬材料 主要失效：磨损和胶合，其次强度不足引起的疲劳破坏等。1、对材料的要求 1）良好耐磨性、减摩性及磨合性（跑合性）；2）足够的强度、塑性、嵌藏性、顺应性；3）耐腐蚀性；4）导热性

5、好、线膨胀系数小；5）工艺性好；6）经济性。第9页/共52页2）粉末冶金材料 含油轴承，低速重载，具有自润滑性能。（多孔结构）3）非金属材料 塑料、石墨、橡胶等。常用的轴瓦材料及性能见 219 表 13-1。2、常用材料 1）金属材料 轴承合金（巴氏合金）、青铜、铸铁等；强度低，仅用作轴承衬第10页/共52页3 非液体摩擦滑动轴承的设计计算一、非液体摩擦（混合摩擦）滑动轴承失效形式一、非液体摩擦（混合摩擦）滑动轴承失效形式主要失效形式：胶合、磨损等设计准则：至少保持在边界润滑状态，即维持边界油膜不破裂。计算方法：简化计算（条件性计算）复杂复杂无完善的计算方法无完善的计算方法失失 效效 形形 式

6、式 图图 例例磨损及胶合磨损及胶合点蚀及金属剥落点蚀及金属剥落第11页/共52页1、限制轴承平均压强F 径向载荷,N；B 轴瓦有效宽度，mm；d 轴颈直径，mm；p 许用压强，MPa。目的目的：防止 p 过高，油被挤出，产生“过度磨损”。2、限制 pv 值值 pv 摩擦功耗 发热量 易胶合目的目的：限制 pv 值是为了限制轴承温升、防止胶合。轴承发热量 单位面积摩擦功耗pv二、径向轴承条件性计算二、径向轴承条件性计算第12页/共52页3、限制滑动速度滑动速度 v目的目的：防止 v 过高而加速磨损。综合应用：综合应用：第13页/共52页4 滚动轴承的结构、类型和代号一、滚动轴承的构造一、滚动轴承

7、的构造第14页/共52页核心元件核心元件：使滚动体等距离分布，滚动体间的摩擦、磨损。保持架保持架 内圈内圈 外圈外圈 滚动体滚动体有时无球球轴承：滚子滚子轴承：圆柱、圆锥、球面滚子、滚针 线线接触球 点点接触滑动 滚动第15页/共52页二、滚动轴承的主要类型及性能二、滚动轴承的主要类型及性能主要掌握：1、60000型：深沟球轴承深沟球轴承2、70000型：角接触球轴承角接触球轴承70000AC：=2570000C：=1570000B：=404、N0000型：圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承：内外圈间可自由移动3、30000型：圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承按滚动体形状球轴承滚子轴承按承载方向径向（向心）轴承

8、推力轴承第16页/共52页径向接触轴承：0，如 6、N类；外圈滚道为内球面6、调心功能10000型：调心球20000型：调心滚子公称接触角接触角：套圈与滚动体接触处的法线和垂直于 轴承轴心线间夹角。承受承受轴向载荷轴向载荷能力能力按载荷方向、的不同分为：向心轴承向心轴承 0 45，主要承受径向载荷。向心角接触轴承：0 45，如 3、7类；单向 Fa双向 Fa5、50000型：推力球轴承单向：双向：第17页/共52页轴向接触轴承：推力角接触轴承：向心推力轴承向心推力轴承推力轴承推力轴承 45 90，主要承受轴向载荷向心角接触轴承推力角接触轴承45 90 90三、滚动轴承代号三、滚动轴承代号 滚动

9、轴承代号：表示类型、结构、尺寸、公差等级、技术性能等特征的产品代号。国标 GB/T 272-1993 规定了轴承代号的表示方法，其代号构成见表 13-4。第18页/共52页基本代号基本代号基本代号基本代号前置代号前置代号后置代号后置代号类型代号类型代号内径代号内径代号尺寸系列代号尺寸系列代号数字或字母表示不同类型的轴承表示结构、内径相同的轴承在外径和宽度（高度）方面的变化系列表示轴承公称直径的大小 20 480 mm 代号 5 内径 mm有特殊要求时使用表示轴承结构、形状、材料、公差等级等内径 d10121517代 号00010203 内径代号特殊情况：第19页/共52页但对圆锥滚子轴承（3

10、类）和调心滚子轴承（2 类）不能省略“0”。外径系列代号：特轻（0、1）、轻（2）、中（3）、重（4）。宽度系列代号：一般正常宽度为“0”，通常不标注。公差等级代号：公差分 2、4、5、6（6x）、0 级，共五个级别。以/P2、/P4、/P5、/P6（/P6x）为代号，0 级不标注。高级 低级 内部结构代号：具体见手册，主要掌握：1）圆锥滚子轴承：30000（10 18）30000B（27 30大锥角）第20页/共52页2）角接触球轴承：70000C（15）、70000AC（25）、70000B（40）。3）E：加强型，N207E 配置代号有时轴承需成对安装。举例举例：7306AC/P4 角接

11、触球轴承，25，d 30 mm，4 级公差等级。例13-2：P225第21页/共52页5 滚动轴承的选择计算一、类型的选择一、类型的选择1、球轴承为点接触、滚子轴承为线接触：承载能力：球轴承 滚子轴承 耐冲击：球轴承 滚子轴承 nlim：球轴承 滚子轴承 载荷大、有冲击时选滚子轴承；转速高时选球轴承。2、载荷性质：同时Fa、Fr：角接触球轴承或圆锥滚子轴承；Fr 大、Fa 小：深沟球轴承；Fa 大、Fr 小：推力角接触轴承。第22页/共52页3、轴刚度差、挠曲变形大、座孔不平行、不同轴、多支点轴：调心轴承调心轴承。座孔不平形座孔不平形不同轴不同轴挠曲变形挠曲变形挠曲变形挠曲变形4、轴承装拆、调

12、整方便：内、外圈可分离型（如 3、QJ 类）。5、经济性：球轴承比滚子轴承便宜。精度 价；第23页/共52页二、滚动轴承尺寸的选择计算二、滚动轴承尺寸的选择计算1、滚动轴承的失效2）塑性变形塑性变形：静载荷、冲击作用下 变形凹坑。3）磨损磨损：磨粒磨损、粘着磨损；1）疲劳点蚀疲劳点蚀：回转轴承上，各元件受脉动接触应力。4）其它其它：电腐蚀、锈蚀、元件破裂等；第24页/共52页2、滚动轴承计算准则1）一般条件下的回转滚动轴承：接触疲劳寿命计算寿命计算、静强度计算。（重点、难点）2）摆动、n 很低轴承（）：静强度计算3）高速轴承：寿命计算和（N0修正系数）三个基本性能参数：Cr、Ca C0 r、C

13、0 a N0 基本额定动载荷：疲劳寿命 基本额定静载荷：静强度 极限转速：控制磨损第25页/共52页3、基本额定动载荷和基本额定寿命1）轴承寿命轴承寿命：轴承中任一元件出现疲劳点蚀前运转的总转数或 一定转速下的工作小时数。同型号轴承：离散性大、寿命相差数十倍。一批轴承：服从一定的概率分布规律。采用基本额定寿命基本额定寿命最低寿命：过于保守最长寿命：不安全计算时，若按第26页/共52页2）基本额定寿命基本额定寿命：一批相同轴承在同样工作条件下运转，其中10%的 轴承发生疲劳点蚀发生疲劳点蚀前运转的总转数（L10），或一定 工作转速下工作的小时数（L10 h）。可靠度 R 90%L10 的物理意义

14、：1）对一批轴承而言：指 90%轴承能达到或超过的寿命。2）对一个具体轴承而言：该轴承能达到或超过该寿命的 概率为90%。3）当可靠度不为90%时，对 L10 进行修正：可靠性寿命修正系数第27页/共52页 3）基本额定动载荷基本额定动载荷C：L10106 r 时，轴承所能承受的最大恒定载荷；即：在 C 作用下，轴承工作106 r 而不点蚀失效的 R 90%。对向心轴承（6、N）：Cr 纯径向载荷 对角接触轴承（3、7）：Cr 载荷的径向分量 Cr：径向径向基本额定动载荷 Ca：轴向轴向基本额定动载荷C说明说明：1）C 由试验得出，查手册；2）C 轴承抗疲劳承载能力；同类不同型号轴承，C 不同

15、；3）设计时需满足：一定工况下的轴承所需的 C C。5 类 Ca 纯轴向载荷第28页/共52页材质、工作温度、零件硬度变化：对 C 修正温度系数硬度系数 4、当量动载荷 实际工作时，轴承可能同时受 Fa、Fr，为了与C 在相同条件下比较 转化 将 Fr、Fa 转化为与 C 性质相同的载荷 当量动载荷当量动载荷 P 式中：X 径向动载系数，Fr 对寿命影响效应的大小；Y 轴向动载系数，Fa 对寿命影响效应的大小。向心轴承：P Fr；推力轴承：P Fa 将 Fr、Fa 折合为 Cr 或 Ca第29页/共52页由表13-7 知，X、Y 受 e 轴向载荷“判断系数”影响Fa 较小，忽略不计，取 X 1

16、、Y 0；需计入 Fa 影响，X 1，Y 0，查手册（或表 13-7）考虑机器冲击振动，P 的公式为：fp 冲击载荷系数（表13-6）1）当 时：2）当 时：由 确定第30页/共52页P L 曲线曲线 寿命指数 球球轴承：=3 滚子滚子轴承：=10/35、基本额定寿命已知：P C 时，L10106 r；P C 时，L10？第31页/共52页工程中常用小时数表示寿命：n 轴承转速 r/min 注意：L10h 与 n 有关，L10 与 n 无关。若已知 Lh，P，求得：设计时，应：用于校核寿命查手册，选型号，使 用于设计选型Lh 轴承预期使用寿命第32页/共52页6 滚动轴承组合设计 组合设计内容

17、：组合设计内容：正确合理考虑轴承安装、固定、调整、密封、润滑、轴系刚度、精度等问题。组合设计要求：组合设计要求：固定可靠、运转灵活、保证精度、调整方便。轴承不是单一的个体，它是用来支承轴的，而轴又要带动轴上零件工轴承不是单一的个体，它是用来支承轴的，而轴又要带动轴上零件工作。所以轴承的设计一定包含合理设计轴承的组合。作。所以轴承的设计一定包含合理设计轴承的组合。第33页/共52页6 类类一、滚动轴承轴系的固定一、滚动轴承轴系的固定 在轴向载荷、附加轴向力作用下，滚动轴承轴系有“左移”、“右移”趋势，防止轴向窜动，三种固定结构：1、两端单向固定两端单向固定（双支点单向固定）第34页/共52页2、

18、一端双向固定一端双向固定、一端游动一端游动（单支点双向固定）：6 类类6 类类N 类类第35页/共52页3、两端游动两端游动与其相啮合的齿轮轴系：两端单向固定（保证两轴都得到轴向定位）用于需左、右双向游动的轴，如人字齿轮的小齿轮轴。N 类类第36页/共52页二、轴承的轴向固定及装拆二、轴承的轴向固定及装拆 1、轴承内、外圈的轴向固定 根据轴向载荷大小选用不同结构，如轴端挡圈、圆螺母、套筒、弹性挡圈、端盖等。第37页/共52页2、装拆 温差法（大尺寸轴承）：压入法（大批量）：装：中小型轴承用软锤敲入或用一段管子压住内圈敲入。热油 80 90 加热轴承或干冰冷却轴颈。第38页/共52页轴肩高度低于

19、内圈高度的轴肩高度低于内圈高度的 3/4。拆：专用拆卸器第39页/共52页三、滚动轴承的安装方式及调整三、滚动轴承的安装方式及调整1、安装方式正、反安装将影响轴系刚度。正安装正安装：面对面面对面安装（“”），安装调整方便，用得较多。反安装反安装：背对背背对背安装（“”）第40页/共52页2、轴承（轴系）调整1）轴承间隙轴承间隙的调整2）轴系位置轴系位置的调整第41页/共52页四、滚动轴承的配合四、滚动轴承的配合游隙 受载滚动体 承载 游隙合适，其大、小受配合配合影响。游隙游隙影响运转精度寿命蜗杆传动蜗杆传动：要求蜗轮中间平面通过蜗杆轴线蜗轮中间平面通过蜗杆轴线。锥齿轮传动锥齿轮传动：要求两齿轮

20、锥顶重合锥顶重合。第42页/共52页五、滚动轴承的密封五、滚动轴承的密封目的：1）防止润滑剂从轴承中流失；2）防止灰尘、水分浸入。静止件与运动件不能直接接触静止件与运动件不能直接接触，轴与端盖间，轴与端盖间应有间隙应有间隙。分类：1）接触式接触式 线速度较低时用密封圈密封，油润滑 v 4 12 m/s 毡圈密封，脂润滑 v 5 m/s 注意结构图2）非接触式非接触式 不受速度限制第43页/共52页7 轴承的润滑和润滑装置目的目的：减小摩擦功耗，降低磨损率，同时 冷却、防尘、防锈、吸振 等。一、润滑剂一、润滑剂 主要包括：润滑油、润滑脂及固体润滑剂等。1、润滑油 主要特性：a.粘度：流体抵抗变形

21、能力，衡量流体内摩擦阻力大小的指标。b.油性：油吸附于摩擦表面的性能，边界润滑取决于油的吸附能力。选择原则 高温时，粘度应高一些；低温时，粘度可低一些。转速高、压力小时，油的粘度应低一些；反之，粘度应高一些。加工粗糙或未经跑合的表面，粘度应高一些；反之，粘度应低一些。第44页/共52页2、润滑脂 性能指标：针入度和滴点。特点：无流动性，可在滑动表面形成一层薄膜，承载能力大，但性能不稳定，摩擦功耗大。选择原则：轴颈速度小于 1 m/s 2 m/s 的场合。适用场合：要求不高、难以经常供油，或者低速重载、温度变化不大 以及作摆动运动的 轴承中。3、固体润滑剂 石墨、二硫化钼（MoS2）、聚氟乙烯树

22、脂等。二、滑动轴承润滑剂的选择二、滑动轴承润滑剂的选择 1、润滑油：广泛应用，选择见表13-9。2、润滑脂：常用于非液体摩擦滑动轴承中那些要求不高且难以经常供油，或者低速重载及摆动运动之处。第45页/共52页三、滑动轴承润滑剂的选择三、滑动轴承润滑剂的选择方式：高速 油润滑低速 脂润滑高温、真空 固体润滑 取决于速度因数速度因数 d n 四、润滑方法和装置四、润滑方法和装置 1、油润滑 a.间歇供油：b.连续供油：滴油润滑：油绳润滑：油环润滑：第46页/共52页浸油润滑：飞溅润滑：压力循环润滑：2、脂润滑润滑脂是半固体状的油膏，供给方法与润滑油不同。常用的装置为：润滑杯（黄油杯）。第47页/共

23、52页8 滚动轴承与滑动轴承的比较一、滑动轴承特点及应用场合一、滑动轴承特点及应用场合 1、寿命长、宜于高速；2、耐冲击、振动；油膜有吸振作用；3、结构简单，可用于曲轴；4、承载能力高（重载）缺点缺点：起动阻力大，润滑、维护较滚动轴承复杂。二、滚动轴承特点二、滚动轴承特点（与滑动轴承比较）：优点：1）起动力矩小，可在负载下起动；2）径向游隙较小，运动精度高；3）轴向宽度较小；4）可同时承受径向、轴向载荷,轴承组合较简单；第48页/共52页5）便于密封、易于维护；6）不需有色金属，标准件，成本低。缺点：1）承受冲击载荷能力差；2）振动、噪音较大；3）径向尺寸较大；4）有的场合无法使用；详见表 13-10作业：作业：13-1；13-3；13-5；13-7；13-9第49页/共52页整整体体式式轴轴瓦瓦 剖剖分分式式轴轴瓦瓦第50页/共52页第51页/共52页感谢您的观看。第52页/共52页