軸承的種類和類型

1、§14.1 軸承的功用和類型§14.2 滾動軸承的組成、類型及特點§14.3 滾動軸承的代號§14.4 滾動軸承類型的選擇§14.5 滾動軸承的工作情況分析及計算§14.6 滾動軸承的選擇§14.7 滾動軸承的組合設(shè)計§14.8 滾動軸承概述§14.9 滾動軸承與滑動軸承的性質(zhì)比較,第14章 軸承,14.1

2、軸承的功用和類型,軸承的作用是支承軸。軸在工作時可以是旋轉(zhuǎn)的，也可以是靜止的。,1．能承擔一定的載荷，具有一定的強度和剛度。,2．具有小的摩擦力矩，使回轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)動靈活。,3．具有一定的支承精度，保證被支承零件的回轉(zhuǎn)精度。,根據(jù)軸承中摩擦的性質(zhì)，可分為滑動軸承和滾動軸承。,一、軸承應(yīng)滿足如下基本要求：,二、軸承的分類,根據(jù)能承受載荷的方向，可分為向心軸承、推力軸承、向心推力軸承。　　　　　　　　　　 (或稱為徑向軸承、止推軸承、徑向止推

3、軸承）。,14.1 軸承的功用和類型,,,,,,,滾動軸承和滑動軸承示例,14.2 滾動軸承的組成、類型及特點,常見的滾動體有六種形狀，一種是球形，五種是滾子。,14.2 滾動軸承的組成、類型及特點,14.2 滾動軸承的組成、類型及特點,滾動軸承的內(nèi)外圈和滾動體應(yīng)具有較高的硬度和接觸疲勞強度、良好的 耐磨性和沖擊韌性。一般用特殊軸承鋼制造，常用材料有GCr15、GCr15SiMn、GCr6、GCr9等,滾動軸承的工作表面

4、必須經(jīng)磨削拋光，以提高其接觸疲勞強度。,保持架多用低碳鋼板通過沖壓成形方法制造，也可采用有色金屬或塑料 等材料。,為適應(yīng)某些特殊要求，有些滾動軸承還要附加其他特殊元件或采用特殊 結(jié)構(gòu)，如軸承無內(nèi)圈或外圈、帶有防塵密封結(jié)構(gòu)或在外圈上加止動環(huán)等。,14.2 滾動軸承的組成、類型及特點,14.2.2 滾動軸承的類型及特點,1、按所能承受載荷的方向或公稱接觸角的不同可分為向心軸承和推力軸承,向心軸承,徑向接觸軸承：公稱接觸角α=0

5、°，主要承受徑向載荷，可承受較 小的軸向載荷。,向心角接觸軸承：公稱接觸角α=0°～45°，同時承受徑向載荷和 軸向載荷。,推力軸承,推力角接觸軸承：公稱接觸角α=45°～90°，主要承受軸向載荷， 可承受較小的軸向載荷。,軸向接觸軸承：公稱接

6、觸角α=90°，只能承受軸向載荷。,滾動軸承公共接觸角,,14.2 滾動軸承的組成、類型及特點,14.2 滾動軸承的組成、類型及特點,2、按滾動體的種類可分為球軸承和滾子軸承,在外廓尺寸相同的條件下，滾子軸承比球軸承的承載能力和耐沖擊能力都好，但球軸承摩擦小、高速性能好。,,球軸承,滾子軸承,3.按工作時能否調(diào)心可分為調(diào)心軸承和非調(diào)心軸承。,14.2 滾動軸承的組成、類型及特點,4.按安裝軸承時其內(nèi)、外圈可否分別安裝，分

7、為可分離軸承和不可分離軸承。,5.按公差等級可分為0、6、5、4、2級滾動軸承，其中2級精度最高，0級為普通級。另外還只有用于圓錐滾子軸承的6x公差等級。。,6.按照運動方式可分為回轉(zhuǎn)運動軸承和直線運動軸承。,14.2 滾動軸承的組成、類型及特點,14.3 滾動軸承的代號,滾動軸承代號構(gòu)成：,代號用于表征滾動軸承的結(jié)構(gòu)、尺寸、類型、精度等，由GB/T272規(guī)定。,前置代號——表示軸承的分部件。,基本代號——表示軸承的類型與尺寸等主要

8、特征。,后置代號——表示軸承的精度與材料的特征。,14.3 滾動軸承的代號,14.4 滾動軸承的類型的選擇,14.4.1 影響軸承承載能力的參數(shù),1.游隙,內(nèi)、外滾道與滾動體之間的間隙稱為游隙，即為當一個座圈固定時，另一座圈沿徑向或間隙或軸向的最大移動量。,游隙可影響軸承的運動精度、壽命、噪聲、承載能力等。,14.4 滾動軸承的類型的選擇,2.極限轉(zhuǎn)速,滾動軸承在一定在和和潤滑條件下，允許的最高轉(zhuǎn)速稱為極限轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速過高會產(chǎn)生高溫

9、，潤滑失效產(chǎn)生破壞。,3.偏位角,安裝誤差或軸的變形等都會引起指南稱內(nèi)外圈中心線法稱相對傾斜，其傾斜角d稱為偏位角。,3.接觸角,由軸承結(jié)構(gòu)類型所決定的接觸角稱為公稱接觸角。,14.4 滾動軸承的類型的選擇,14.4.2 滾動軸承類型的選擇,載荷條件,轉(zhuǎn)速條件,裝調(diào)性能,調(diào)心性能,經(jīng)濟性,軸承受載荷的大小、方向和性質(zhì)是選擇軸承類型的主要依據(jù),選擇軸承類型時應(yīng)注意其允許的極限轉(zhuǎn)速nlim,3類和N類的內(nèi)外圈分離，便于拆裝。為方便長軸上軸

10、承的拆裝，可選用代內(nèi)錐孔和緊定套的軸承,軸承內(nèi)、外圈軸線間的偏位角應(yīng)控制在極限之內(nèi)，對安裝精度差的軸承，宜選用調(diào)心軸承。,在滿足使用條件的情況下優(yōu)先選用價格低廉的軸承。,14.5 滾動軸承的工作情況分析及計算,14.5.1 滾動軸承的受載情況分析,軸承轉(zhuǎn)動時，承受徑向載荷Fr，外圈固定。當內(nèi)圈隨軸轉(zhuǎn)動時，滾動體滾動，內(nèi)、外圈與滾動體的接觸點不斷發(fā)生變化，其表面接觸應(yīng)力隨著位置的不同作脈動循環(huán)變化。滾動體在上面位置時不受載荷，滾到下面位

11、置受載荷最大，兩側(cè)所受載荷逐漸減小。所以軸承元件受到脈動循環(huán)的接觸應(yīng)力。,點擊上圖觀看動畫演示,14.5 滾動軸承的工作情況分析及計算,14.5.2 滾動軸承的失效形式和計算準則,1.失效形式,滾動軸承的失效形式主要有三種：疲勞點蝕、塑性變形和磨損,2.計算準則,14.5 滾動軸承的工作情況分析及計算,對于一般轉(zhuǎn)速的軸承，即10r/min<n<nlim,如果軸承的制造、保管、安裝、使用等條件均良好時，軸承的主要失效形式為

12、疲勞點蝕，因此應(yīng)以疲勞強度計算為依據(jù)進行軸承的壽命計算。,對于高速軸承，除疲勞點蝕外其工作表面的過熱也是重要的失效形式，因此除需進行壽命計算外還應(yīng)校驗其極限轉(zhuǎn)速,對于低速軸承，即n<1r/min，可近似地認為軸承各元件是在靜盈利作用下工作的，其失效形式為塑性變形，應(yīng)進行以下不發(fā)生塑性變形為準則的強度計算。,14.5 滾動軸承的工作情況分析及計算,14.5.3 滾動軸承的壽命計算,滾動軸承的壽命是指軸承的滾動體或套圈首次出現(xiàn)點蝕之

13、前，軸承的轉(zhuǎn)數(shù)或相應(yīng)的運轉(zhuǎn)小時數(shù)。顯然，通常談的滾動軸承壽命是指滾動軸承的疲勞壽命。,與一般結(jié)構(gòu)件的疲勞壽命一樣，滾動軸承的疲勞壽命的離散性也是相當大的（見右圖）。,基本額定壽命：具有90％可靠度時軸承的壽命，用L10表示。,基本額定動載荷：使軸承的基本額定壽命恰好為106轉(zhuǎn)時，軸承所能承受的載荷值，用字母C表示。,軸承的壽命/（106r）,滾動軸承尺寸的選擇4,在進行軸承壽命計算時，應(yīng)把作用在軸承上的實際載荷轉(zhuǎn)換為與確定軸承C值的載

14、荷條件相一致當量動載荷（用字母P表示）。,各類軸承的當量動載荷可按下式計算：,式中：Fr與Fa分別為軸承實際承受的徑向載荷與軸向載荷,X、Y分別為軸承的徑向動載荷系數(shù)與軸向動載荷系數(shù),為了計及實際載荷波動的影響，可對當量動載荷乘上一個載荷系數(shù) f p 。,14.5 滾動軸承的工作情況分析及計算,14.6 滾動軸承的選擇,滾動軸承的選擇可分為兩個步驟進行：,按工作條件首先確定滾動軸承的類型,選擇軸承的尺寸,公差等級的選擇,對于靜止軸承

15、、緩慢擺動或極低速運轉(zhuǎn)的軸承按靜載荷計算,對于一般運轉(zhuǎn)的軸承，按壽命計算進行軸承尺寸的選擇,當軸承的工作轉(zhuǎn)速n在1～10r/min之間時，有兩種選擇方法：按n=10r/min選擇軸承尺寸；利用壽命公式計算出C值，再按靜載荷強度計算公式計算C0值。進行比較，選用其中較大值對應(yīng)的軸承尺寸的軸承。,對于轉(zhuǎn)速較高又同時承受沖擊載荷的軸承，不但進行壽命計算，還要進行軸承的強度校核,對于高速軸承，除進行壽命計算外還應(yīng)檢驗極限轉(zhuǎn)速。,出于成本考慮

16、，在一般的機械川東重宜選用普通級精度的軸承。,14.7 滾動軸承的組合設(shè)計,為了保證軸與軸上旋轉(zhuǎn)零件正常運行，還應(yīng)解決軸承組合的結(jié)構(gòu)問題，其中包括，軸承組合的軸向固定，軸承與相關(guān)零件的配合，間隙調(diào)整、裝拆、潤滑等一系列問題。,14.7.1 軸承的軸向固定,14.7 滾動軸承的組合設(shè)計,14.7.2 軸承組的軸向固定,除了合理選擇軸承的類型和尺寸外，還必須正確、合理地進行軸承的組合設(shè)計。即正確解決軸承的軸向位置固定、軸承與其它零件的配

17、合、軸承的調(diào)整與裝拆等問題。,1.兩端固定式,14.7 滾動軸承的組合設(shè)計,2.一端固定、一端游動式,一端支承的軸承，內(nèi)、外圈雙向固定，另一端支承的軸承可以軸向游動。雙向固定端的軸承可承受雙向軸向載荷，游動端的軸承端面與軸承蓋之間留有較大的間隙。以適應(yīng)軸的伸縮量，這種支承結(jié)構(gòu)適用于軸的溫度變化大和跨距較大的場合。,點擊圖像看大圖,14.7 滾動軸承的組合設(shè)計,3.兩端游動式,14.7 滾動軸承的組合設(shè)計,14.7.3 軸承組合的調(diào)

18、整,1.軸承間歇的調(diào)整,14.7 滾動軸承的組合設(shè)計,14.7 滾動軸承的組合設(shè)計,14.7 滾動軸承的組合設(shè)計,2.軸系位置的調(diào)整,14.7 滾動軸承的組合設(shè)計,14.7.4 軸承組合支撐部分的剛度和同軸度,軸承座孔壁應(yīng)有足夠的厚度，并用加強肋增強其剛性。,支撐結(jié)構(gòu)中同一根軸上的軸承座孔盡可能同心。,角接觸軸承安裝方式不同時軸承組合的剛性也不同。,14.7 滾動軸承的組合設(shè)計,14.7.3 軸承的預緊,軸承的預緊就是在安裝軸

19、承時使其受到一定的軸向力，以消除軸承的游隙并使?jié)L動體和內(nèi)、外圈接觸處產(chǎn)生彈性預變形。,預緊的目的在于提高軸承的剛度和旋轉(zhuǎn)精度。,14.7 滾動軸承的組合設(shè)計,14.7.3 滾動軸承的配合與拆裝,1．滾動軸承的配合,滾動軸承是標準件，軸承內(nèi)圈與軸的配合采用基孔制，軸承外圈與軸承座孔的配合采用基軸制。,在設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)及其的工作條件、載荷的大小及性質(zhì)、轉(zhuǎn)速的高低、工作溫度及內(nèi)外圈中哪一個套圈跳動等因素選擇軸承的配合。,當外載荷方向不變時，

20、轉(zhuǎn)動套圈應(yīng)比固定套圈的配合緊一些。,高速、重載情況下應(yīng)采用較緊配合。,作游動支撐的軸承外圈與座孔間應(yīng)采用間隙配合，但又不能過松而 發(fā)生相對轉(zhuǎn)動,軸承與空心軸的配合應(yīng)選用較緊配合，部分式軸承座座孔與軸承外 圈的配合應(yīng)較松。,充分考慮溫升對配合的影響。,14.7 滾動軸承的組合設(shè)計,2．滾動軸承的安裝與拆卸,（1）軸承的安裝,冷壓法,熱套法,（2）軸承的拆卸,（2）軸承的拆卸,采用中用工具或壓力機拆卸軸承,為方便拆卸，軸上定位軸肩

21、的高度應(yīng)小于軸承內(nèi)圈的高度。,14.7 滾動軸承的組合設(shè)計,14.7.7 滾動軸承的潤滑與密封,1．潤滑的目的,潤滑可以降低滾動軸承內(nèi)部的摩擦，減少磨損和發(fā)熱量；,軸承的摩擦發(fā)熱使軸承升溫，油潤滑可以到起冷卻作用，從而降低軸承的　工作溫度，延長使用壽命；,良好的潤滑狀態(tài)，可在滾動體與滾道間形成一層使兩者隔開的油膜，可以使接觸壓力減??；,軸承零件表面覆蓋一層潤滑劑，可以防止表面氧化生銹。,選哪一類潤滑方式，這與軸承的速度有關(guān)。選擇潤滑

22、方式時，可查閱各類潤滑方式的dn值界限表。,2．潤滑方式的選擇,軸承常用的潤滑方式有油潤滑和脂潤滑兩類。,3．密封,作用：阻止灰塵、水、酸氣和其它雜物進入軸承，防止?jié)櫥瑒┝魇А?密封裝置可分為：非接觸式密封和接觸式密封。,,,14.7 滾動軸承的組合設(shè)計,14.7 滾動軸承的組合設(shè)計,14.8 滑動軸承概述,14.8.1 滑動軸承的特點、應(yīng)用及分類,滾動軸承絕大多數(shù)都已標準化，故得到廣泛的應(yīng)用。但是在以下場合，則主要使用滑動軸承：

23、,１．工作轉(zhuǎn)速很高，如汽輪發(fā)電機。,２．要求對軸的支承位置特別精確，如精密磨床。,３．承受巨大的沖擊與振動載荷，如軋鋼機。,４．特重型的載荷，如水輪發(fā)電機。,５．根據(jù)裝配要求必須制成剖分式的軸承，如曲軸軸承。,６．在特殊條件下工作的軸承，如軍艦推進器的軸承。,７．徑向尺寸受限制時，如多輥軋鋼機。,工作時軸承和軸頸的支撐面間形成直接或間接活動摩擦的軸承，稱為滑動軸承。,14.8 滑動軸承概述,根據(jù)所承受載荷的方向、滑動軸承可分為徑向軸承、

24、推力軸承兩大類。,根據(jù)軸系和拆裝的需要，滑動軸承可分為整體式和剖分式兩類。,滑動軸承的分類,根據(jù)頸和軸瓦間的摩擦狀態(tài)，滑動軸承可分為液體摩擦滑動軸承和非液體摩擦滑動軸承,—根據(jù)工作時相對運動表面間油膜形成原理的不同，液體摩擦滑 動軸承又分為液體動壓潤滑軸承和液體靜壓潤滑軸承，簡稱動 壓軸承和靜壓軸承。,14.8 滑動軸承概述,14.8.2 滑動軸承的結(jié)構(gòu),徑向滑動軸承的典型結(jié)構(gòu)1,1.徑向滑動軸承的結(jié)構(gòu),(1)整體式徑

25、向滑動軸承,特點：結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。,應(yīng)用：低速、輕載或間歇性工作的機器中。,因磨損而造成的間隙無法調(diào)整。,只能從沿軸向裝入或拆出。,(2)部分式徑向滑動軸承,特　　點：結(jié)構(gòu)復雜、可以調(diào)整磨損而造成的 間隙、安裝方便。,應(yīng)用場合：低速、輕載或間歇性工作的機器中。,部分式軸承(整體軸套),對開式軸承(剖分軸套),14.8 滑動軸承概述,徑向滑動軸承的典型結(jié)構(gòu)3,2.推力滑動軸承,推力滑動軸承由軸承座和止推軸

26、頸組成。常用的軸頸結(jié)構(gòu)形式有：,空心式：軸頸接觸面上壓力分布較均勻，潤滑條件較實心式的改善。,單環(huán)式：利用軸頸的環(huán)形端面止推，結(jié)構(gòu)簡單，潤滑方便，廣泛用 于低速、輕載的場合。,多環(huán)式：不僅能承受較大的軸向載荷，有時還可承受雙向軸向載荷。 由于各環(huán)間載荷分布不均，其單位面積的承載能力比單環(huán)式低50%。,空心式,單環(huán)式,多環(huán)式,14.8 滑動軸承概述,14.8 滑動軸承概述,14.8.3 軸瓦的結(jié)構(gòu)和滑動軸承的材料,1.軸瓦的結(jié)

27、構(gòu),常用的軸瓦結(jié)構(gòu)有整體式和剖分式兩類。,整體式,整體式軸承采用整體式軸瓦，整體式軸瓦又稱軸套，分為光滑軸套和帶縱向油槽軸套兩種。,14.8 滑動軸承概述,部分式,部分式軸承采用部分式軸瓦。為了使軸承與軸瓦結(jié)合牢固，可在軸瓦基體內(nèi)壁制出溝槽，使其與合金軸承襯結(jié)合更牢。,為了使?jié)櫥湍芫鶆蛄鞯秸麄€工作表面上，軸瓦上要開出油溝，油溝和油孔應(yīng)開在非承載區(qū)，以保證承載區(qū)油膜的連續(xù)性。,觀看油孔、油溝樣式動畫,14.8 滑動軸承概述,2.軸承材料

28、,軸承材料是指在軸承結(jié)構(gòu)中直接參與摩擦部分的材料，如軸瓦和軸承襯的材料。軸承材料性能應(yīng)滿足以下要求：,減摩性：材料副具有較低的摩擦系數(shù)。,耐磨性：材料的抗磨性能，通常以磨損率表示。,抗咬粘性：材料的耐熱性與抗粘附性。,摩擦順應(yīng)性：材料通過表層彈塑性變形來補償軸承滑動表面初始配合不　　　　　　 良的能力。,嵌入性：材料容納硬質(zhì)顆粒嵌入，從而減輕軸承滑動表面發(fā)生刮傷或磨 　粒磨損的性能。,此外還應(yīng)有足夠

29、的強度和抗腐蝕能力、良好的導熱性、工藝性和經(jīng)濟性。,磨合性：軸瓦與軸頸表面經(jīng)短期輕載運行后，形成相互吻合的表面形狀 　和粗糙度的能力（或性質(zhì)）。,14.8 滑動軸承概述,常用軸承材料有：,金屬材料,粉末冶金材料,非金屬材料,—軸承合金（巴氏合金、白合金）是由錫、鉛、銻、銅等組成的合金,—銅合金 分為青銅和黃銅兩類。,—鑄鐵 有普通灰鑄鐵、球墨鑄鐵等。,—由銅、鐵、石墨等粉末經(jīng)壓制、燒結(jié)而成的多

30、孔隙軸瓦材料。,—有塑料、硬木、橡膠和石磨等，其中塑料用的最多,14.8 滑動軸承概述,1.潤滑脂及其選擇,特　　點：無流動性，可在滑動表面形成一層薄膜。,適用場合 ：要求不高、難以經(jīng)常供油，或者低速重載以及作擺動運動的　　　　　　 軸承中。,選擇原則：?。保攭毫Ω吆突瑒铀俣鹊蜁r，選擇錐入度小一些的品種；反之，選擇　　　錐入度大一些的品種。,２．所用潤滑脂的滴點，一般應(yīng)較軸承的工作溫度高約20～30℃，以免　　工作時潤滑脂過多

31、地流失。,３．在有水淋或潮濕的環(huán)境下，應(yīng)選擇防水性能強的鈣基或鋁基潤滑脂?！　≡跍囟容^高處應(yīng)選用鈉基或復合鈣基潤滑脂。,14.8.4 滑動軸承的潤滑,2.潤滑裝置及潤滑方法,14.8 滑動軸承概述,常用的潤滑方法有：,油潤滑,1）間歇式供油,旋套式注油油杯,壓配式壓注油杯,14.8 滑動軸承概述,2）連續(xù)式供油,14.8 滑動軸承概述,3）飛濺潤滑,4）壓力循環(huán)潤滑,14.8 滑動軸承概述,3.潤滑方法的選擇,根據(jù)公式算出K值，通過查