a機(jī)械設(shè)計(jì)軸承剖析PPT教學(xué)課件

1、滾動(dòng)體的形狀 二、滾動(dòng)軸承的材料三、滾動(dòng)軸承的特點(diǎn) 第1頁(yè)/共60頁(yè)12 滾動(dòng)軸承的類型與選擇 一、滾動(dòng)軸承的主要類型與特點(diǎn) 接觸角 =00454590=90(a)(b)(c)(d)向心軸承 徑向力 向心角接觸軸承 推力角接觸軸承 推力軸承 徑向力（主要）軸向力 徑向力軸向力 （主要）軸向力第2頁(yè)/共60頁(yè) 滾子軸承承載能力高，極限轉(zhuǎn)速低 按滾動(dòng)體形狀： 球 軸承 承載能力低，極限轉(zhuǎn)速高 最常用幾種 ：深溝球軸承（向心球軸承）6 表3-1圖第3頁(yè)/共60頁(yè)角接觸球軸承7 圓錐滾子軸承3二、滾動(dòng)軸承的代號(hào) 第4頁(yè)/共60頁(yè)前置代號(hào)（字母）基本代號(hào)（數(shù)字、字母）后置代號(hào) (字母+數(shù)字)五 四 三

2、二 一軸承分部件代號(hào) 內(nèi)徑代號(hào) 寬度系列代號(hào) 直徑系列代號(hào) 類型代號(hào) 其他代號(hào) 公差等級(jí)代號(hào) 特殊軸承材料代號(hào) 保持架及材料代號(hào) 密封與防塵代號(hào) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號(hào) 游隙代號(hào) 第5頁(yè)/共60頁(yè)1、基本代號(hào) （1）軸承類型 13567N深溝球軸承圓錐滾子軸承角接觸球軸承調(diào)心球軸承圓柱滾子軸承推力球軸承基本代號(hào)右起五位 （2）尺寸系列 基本代號(hào)右起三、四位 寬度系列右起第四位 0系列（正常寬度）可省略 有時(shí)1系列也可省略 見498頁(yè)表數(shù)字 0 9第6頁(yè)/共60頁(yè)直徑系列右起第三位 數(shù)字 0 9（3）軸承的內(nèi)徑右起一二位數(shù)字 a) d=10, 12, 15, 17mm 時(shí) 代號(hào) 00 01 02 03 b

3、) d= 20 480mm 時(shí)d=代號(hào)5(mm) c) d500mm，d=22，28，32mm 時(shí) 代號(hào) = 內(nèi)徑尺寸 直徑代號(hào) / 內(nèi)徑代號(hào) 2、前置代號(hào) 表示軸承的分部件，用字母表示 第7頁(yè)/共60頁(yè)L、K、R、NU、WS、GS 3、后置代號(hào)軸承的結(jié)構(gòu)、公差、游隙及材料的特殊要求等（1）內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號(hào) C、AC、B角接觸球軸承的接觸角152540（2）密封、防塵與外部形狀變化代號(hào) （3）軸承的公差等級(jí) 精度高 低 代號(hào) /P2、/P4、/P5、/P6、/P6X、/P0 公差等級(jí) 2 4 5 6 6X 0普通級(jí)可省略 第8頁(yè)/共60頁(yè)（4）軸承的徑向游隙 （5）保持架代號(hào) 三、滾動(dòng)軸承類型的選

4、擇 工作載荷、轉(zhuǎn)速、支承剛性、安裝精度 1） n高，載荷小，旋轉(zhuǎn)精度高 球軸承 n低，載荷大，或沖擊載荷 滾子軸承 2）主要受Fr 向心軸承主要受Fa，n不高時(shí)推力軸承第9頁(yè)/共60頁(yè)角接觸球軸承7類（n較高時(shí)）同時(shí)受Fr和Fa均較大時(shí)圓錐滾子軸承3類（n較低時(shí)）Fr較大，F(xiàn)a較小時(shí)Fa較大，F(xiàn)r較小時(shí)3）要求n 只有一個(gè)滾動(dòng)體受載時(shí)派生的軸向力 tgFrtgQiFsiFsnini11FrFstgtgFrFatgFrFa軸向力 單個(gè)滾動(dòng)體受載產(chǎn)生的派生軸向力多個(gè)滾動(dòng)體受載的條件 第14頁(yè)/共60頁(yè)結(jié)論： 1）角接觸軸承及圓錐滾子軸承必須在Fr和Fa的聯(lián)合作用下工作，或成對(duì)使用對(duì)稱安裝。2）為使

5、更多的滾動(dòng)體受載應(yīng)使 tgFrFa3）Fr不變時(shí)，F(xiàn)a由最小值（一個(gè)滾動(dòng)體受載）逐漸增大（即載荷角增大），則受載滾動(dòng)體數(shù)tgtg25. 1當(dāng)時(shí) ，下半圈滾動(dòng)體受載4）實(shí)際工作時(shí)，至少達(dá)到下半圈滾動(dòng)體受載，安裝3和7類軸承不能有較大的軸向竄動(dòng)量。 第15頁(yè)/共60頁(yè)二、軸承工作時(shí)軸承元件上載荷與應(yīng)力的變化 滾動(dòng)體不穩(wěn)定脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力 固定套圈穩(wěn)定的脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力 進(jìn)入非承載區(qū)進(jìn)入承載區(qū)Q,HQ,HTT進(jìn)入非承載區(qū)進(jìn)入承載區(qū)Q,HQ,HTT第16頁(yè)/共60頁(yè)三、滾動(dòng)軸承的失效形式和計(jì)算準(zhǔn)則 主要失效形式： 1）疲勞點(diǎn)蝕 安裝潤(rùn)滑和維護(hù)良好第17頁(yè)/共60頁(yè)2）塑性變形 轉(zhuǎn)速很低或作間歇擺動(dòng) 第18

6、頁(yè)/共60頁(yè)3）磨損潤(rùn)滑不良、密封不嚴(yán)、多塵條件 第19頁(yè)/共60頁(yè)計(jì)算準(zhǔn)則：一般軸承疲勞壽命計(jì)算（針對(duì)點(diǎn)蝕）靜強(qiáng)度計(jì)算低速或擺動(dòng)軸承只進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算高速軸承進(jìn)行疲勞壽命計(jì)算、校驗(yàn)極限轉(zhuǎn)速。第20頁(yè)/共60頁(yè)14 滾動(dòng)軸承的動(dòng)載荷和壽命計(jì)算 一、基本額定壽命和基本額定動(dòng)載荷1、基本額定壽命L10 軸承壽命 基本額定壽命L10 同一批軸承在相同工作條件下工作，其中90%的軸承在產(chǎn)生疲勞點(diǎn)蝕前所能運(yùn)轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)L10（以106為單位）或一定轉(zhuǎn)速下的工作時(shí)數(shù) Lh軸承的基本額定壽命L10=1時(shí)，軸承所能承受的載荷2、基本額定動(dòng)載荷C 由試驗(yàn)得到第21頁(yè)/共60頁(yè)二、滾動(dòng)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷P（實(shí)際載荷）

7、1對(duì)只能承受徑向載荷Fr的軸承（N、NA軸承）P = Fr3同時(shí)受徑向載荷Fr和軸向載荷Fa的軸承2對(duì)只能承受軸向載荷Fa的軸承（5和8）P = FaP = X Fr +Y Fa X徑向載荷系數(shù)Y軸向載荷系數(shù)表13-5 引入載荷系數(shù) fp 表13-6 P = fp Fr P = fP Fa P = fP ( X Fr + Y Fa )第22頁(yè)/共60頁(yè)三、滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算公式 CP1P2O1L1L2L10(10 r)6P(N)P L10=常數(shù)載荷與壽命的關(guān)系 constLP10=3 球軸承= 10/3 滾子軸承壽命指數(shù)110CLP)(10PCL)(60106PCnLh代入一組數(shù)據(jù)求解P=C

8、L10=1（106r）或第23頁(yè)/共60頁(yè))(10PCfLt)(60106PCfnLth1060htLnfPC當(dāng)工作t120時(shí)，因金屬組織硬度和潤(rùn)滑條件等的變化，軸承的基本額定動(dòng)載荷C有所下降引入溫度系數(shù) f t 表13-7當(dāng)P、n已知，預(yù)期壽命為L(zhǎng)h ，則要求選取的軸承的額定動(dòng)載荷為選軸承型號(hào)和尺寸 第24頁(yè)/共60頁(yè)四、角接觸球軸承和圓錐滾子軸承的軸向載荷Fa的計(jì)算 1）派生軸向力大小方向 a)正裝（面對(duì)面） S112FaS2S2S1R1R2FrFaS1S2FaFr21S1S2FaR1R2S112FaS2S2S1R1R2FrFaS1S2FaFr21S1S2FaR1R2S112FaS2S2S

9、1R1R2FrFaS1S2FaFr21S1S2FaR1R2S112FaS2S2S1R1R2FrFaS1S2FaFr21S1S2FaR1R2適合于傳動(dòng)零件位于兩支承之間 b)反裝（背靠背）適合于傳動(dòng)零件處于外伸端第25頁(yè)/共60頁(yè)2）實(shí)際軸向載荷Fa的確定 S112FaS2S2S1R1R2FrFaS1S2FaFr21S1S2FaR1R2（1）當(dāng) 12FsFsFa軸有向左移動(dòng)的趨勢(shì),軸承1被“壓緊”，軸承2被“放松” 軸承1上的派生軸向力由Fs1增大到Fa+Fs2, 阻止軸左移 軸承2上的軸向力，力平衡本身的派生軸向力 21FsFFaa22FsFa 軸承1的實(shí)際軸向載荷為第26頁(yè)/共60頁(yè)S112

10、FaS2S2S1R1R2FrFaS1S2FaFr21S1S2FaR1R2（2）當(dāng) 12FsFsFa軸有右移的趨勢(shì)，軸承2被“壓緊”，軸承1被“放松” 軸承2上的派生軸向力由Fs2增大到 Fa-Fs1 , 阻止軸右移 軸承2實(shí)際所受的軸向力為aFFsFa12軸承1實(shí)際所受的軸向力，由力的平衡條件本身派生軸向力 11FsFa 第27頁(yè)/共60頁(yè)結(jié)論：實(shí)際軸向力Fa的計(jì)算方法1）分析軸上派生軸向力和外加軸向載荷，判定被“壓緊”和“放松”的軸承。2）“壓緊”端軸承的軸向力等于除本身派生軸向力外，軸上其他所有軸向力代數(shù)和。3）“放松”端軸承的軸向力等于本身的派生軸向力五、不穩(wěn)定載荷和轉(zhuǎn)速下的軸承壽命計(jì)算

11、載荷P和轉(zhuǎn)速n變化時(shí)，求平均當(dāng)量轉(zhuǎn)速nm和平均當(dāng)量動(dòng)載荷Pm 求軸承壽命 六、不同可靠度時(shí)滾動(dòng)軸承的壽命Lh 為計(jì)算不同可靠度時(shí)軸承的壽命，引入壽命修正系數(shù)a1，101LaLn第28頁(yè)/共60頁(yè)15 滾動(dòng)軸承的靜載荷與極限轉(zhuǎn)速 一、滾動(dòng)軸承的靜載荷 1、基本額定靜載荷C0 當(dāng)軸承轉(zhuǎn)速很低或作間歇擺動(dòng)時(shí)，軸承的失效形式為塑性變形 2、按靜載選擇軸承的條件 000PSC 二、滾動(dòng)軸承的極限轉(zhuǎn)速n lmin軸承實(shí)際許用轉(zhuǎn)速為 lim21maxnffn高速軸承第29頁(yè)/共60頁(yè)126 滾動(dòng)軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一、滾動(dòng)軸承支承的結(jié)構(gòu)型式 1、兩端固定支承 調(diào)整墊片調(diào)整墊片(a)(b)正裝第30頁(yè)/共60

12、頁(yè)3、7類軸承在大端軸向固定圖 13-16(a)(b)圖 13-17L1bL2b正裝第31頁(yè)/共60頁(yè)2、一端雙向固定，一端游動(dòng) 第32頁(yè)/共60頁(yè)3、兩端游動(dòng)人字齒輪高速主動(dòng)軸 低速齒輪軸必須兩端固定 第33頁(yè)/共60頁(yè)二、滾動(dòng)軸承的軸向固定 內(nèi)圈與軸：5）開口圓錐 緊定套+圓螺 母和止動(dòng)墊圈1）軸肩2）軸用彈性擋圈3）軸端檔圈 +緊固螺釘4）圓螺母 +止動(dòng)墊圈第34頁(yè)/共60頁(yè)外圈與座孔：1）孔用彈性擋圈2）軸承外圈止動(dòng)槽 內(nèi)嵌入止動(dòng)環(huán)固定3）軸承端蓋4）軸承座孔凸肩5）螺紋環(huán)第35頁(yè)/共60頁(yè)6）軸承套環(huán)第36頁(yè)/共60頁(yè)三、支承的剛度和座孔的同心度 提高支承剛度的措施：1）增加軸承座孔

13、的壁厚2）減小軸承支點(diǎn)相對(duì)于箱體孔壁的懸臂減小懸臂加筋板支點(diǎn)懸臂大3）采用加強(qiáng)筋加強(qiáng)支承部位的剛性第37頁(yè)/共60頁(yè)保證軸上兩個(gè)支承的座孔的同心度的方法1）整體機(jī)座，兩軸承座孔一次鏜出2）如軸上兩軸承外徑不同采用套杯結(jié)構(gòu)第38頁(yè)/共60頁(yè)四、滾動(dòng)軸承游隙和軸系軸向位置的調(diào)整通過帶螺紋的零件或端蓋下的墊片來調(diào)節(jié)軸承的調(diào)整：1）軸承游隙的調(diào)整第39頁(yè)/共60頁(yè)2）軸系軸向位置的調(diào)整注意：圓錐齒輪和蝸桿必須調(diào)整軸系的軸向位置L2b方法：調(diào)整套杯端面與軸承座端面間墊片厚度第40頁(yè)/共60頁(yè)五、滾動(dòng)軸孔的配合軸承內(nèi)圈與軸 松 緊js6，j6，k6，m6，n6 松 緊G7，H7，JS7，J7軸承外圈與軸承

14、座孔DH7dk6軸承座孔公差帶G7H7Js7J7n6m6k6j6js600軸承外徑公差帶軸外徑公差帶軸承內(nèi)徑公差帶基孔制：基軸制：DH7dk6軸承座孔公差帶G7H7Js7J7n6m6k6j6js600軸承外徑公差帶軸外徑公差帶軸承內(nèi)徑公差帶第41頁(yè)/共60頁(yè)5）與空心軸配合的軸承應(yīng)取較緊的密合。 滾動(dòng)軸承配合的選擇原則：1）轉(zhuǎn)動(dòng)圈比不動(dòng)圈配合松一些2）高速、重載、有沖擊、振動(dòng)時(shí)，配合應(yīng)緊一些，載荷平穩(wěn)時(shí)，配合應(yīng)松一些3）旋轉(zhuǎn)精度要求高時(shí)，配合應(yīng)緊一些4）常拆卸的軸承或游動(dòng)套圈應(yīng)取較松的配合第42頁(yè)/共60頁(yè)六、滾動(dòng)軸承的預(yù)緊預(yù)緊的目的預(yù)緊原理常用預(yù)緊方法：1）用墊片和長(zhǎng)短隔套預(yù)緊(a)(b)l

15、+lll+(a)(b)(a)(b)l+lll+(a)(b)第43頁(yè)/共60頁(yè)2）夾緊一對(duì)磨窄了的外圈（或內(nèi)圈）的角接觸軸承(a)(b)圖13-28圖13-29(b)(a)(a)(b)圖13-28圖13-29(b)(a)3）夾緊一對(duì)圓錐滾子軸承第44頁(yè)/共60頁(yè)4）利用彈簧預(yù)緊七、滾動(dòng)軸承的裝拆要求：1）壓力應(yīng)直接加于配合較緊的套圈上2）不允許通過滾動(dòng)體傳遞裝拆力3）要均勻施加裝拆力第45頁(yè)/共60頁(yè)拆卸：安裝：軸肩高度應(yīng)低于軸承內(nèi)圈高度壓頭壓力軸鉤爪手柄螺桿螺母第46頁(yè)/共60頁(yè)八、滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑 潤(rùn)滑方式：1、脂潤(rùn)滑2、油潤(rùn)滑油浴或飛濺潤(rùn)滑、滴油潤(rùn)滑、噴油潤(rùn)滑、油霧潤(rùn)滑3、固體潤(rùn)滑九、滾動(dòng)軸

16、承的密封密封的作用密封的類型：1、接觸式密封氈圈密封第47頁(yè)/共60頁(yè)(a)(b)橡膠密封第48頁(yè)/共60頁(yè)2、非接觸式密封油溝密封甩油密封(a)(b)第49頁(yè)/共60頁(yè)曲路密封(a)(b)圖13-38第50頁(yè)/共60頁(yè)(a)(b)圖13-383、組合式密封第51頁(yè)/共60頁(yè)127 滑動(dòng)軸承概述 一、滑動(dòng)軸承類型 徑向軸承（向心軸承）（受Fr）止推軸承（推力軸承）（受Fa） 按承載：按潤(rùn)滑狀態(tài)：流體潤(rùn)滑軸承、非流體潤(rùn)滑軸承、無(wú)潤(rùn)滑軸承 二、滑動(dòng)軸承的特點(diǎn) 三、應(yīng)用第52頁(yè)/共60頁(yè)128 徑向滑動(dòng)軸承的主要類型 一、整體式徑向滑動(dòng)軸承 特點(diǎn)：1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低 2）軸套磨損后，間隙無(wú)法調(diào)整

17、3）裝拆不便（只能從軸端裝拆）適于低速、輕載或間隙工作的機(jī)器。如圖，由軸承座、整體軸套、油孔等組成第53頁(yè)/共60頁(yè)二、剖分式徑向滑動(dòng)軸承 三、自動(dòng)調(diào)心式 四、調(diào)隙式徑向滑動(dòng)軸承 第54頁(yè)/共60頁(yè)129 滑動(dòng)軸承的材料及軸瓦結(jié)構(gòu) 一、滑動(dòng)軸承的材料 主要失效形式：磨損和膠合、疲勞破壞 1、對(duì)軸承材料的要求 2、常用材料 金屬材料： 1）鑄鐵 2）軸承合金 3）銅合金 4）鋁基合金 5）多孔質(zhì)金屬材料（粉末冶金） 非金屬材料塑料、橡膠 第55頁(yè)/共60頁(yè)二、軸瓦結(jié)構(gòu) 1、軸瓦的形式與結(jié)構(gòu) 2、油孔、油槽和油室 油孔、油槽開設(shè)原則 ：1、潤(rùn)滑油應(yīng)從油膜壓力最小處輸入軸承 2、油槽（溝）開在非承載區(qū)，否則會(huì)降低油膜的承載能力 3、油槽軸向不能開通，以免油從油槽端部大量流失 第56頁(yè)/共60頁(yè)4、水平安裝軸承油槽開半周，不要延伸到承載區(qū)，全周油槽應(yīng)開在靠近軸