轴承选用的计算及其组合的设计.ppt

第17章轴承,17-1滑动轴承的类型、结构及润滑,17-2滚动轴承的类型、结构及代号,17-3滚动轴承的选择计算,17-5滚动轴承的组合设计,17-4滚动轴承的润滑和密封,1）支承轴及轴上零件，并保持轴的旋转精度；,2）减少转轴与支承之间的摩擦和磨损,分类：,滚动轴承,轴承的功用：,滑动轴承,应用实例：汽轮机、离心式压缩机、内燃机、大型电机、水泥搅拌机、滚筒清砂机、破碎机等机械常采用滑动轴承。,一、向心滑动轴承,组成：轴承座、轴套或轴瓦、联接螺栓等。,17-1滑动轴承的类型、结构及润滑,整体式向心滑动轴承,剖分式向心滑动轴承,螺纹孔,轴承座,轴承,轴承座,轴承盖,联接螺栓,剖分轴瓦,薄壁轴瓦,轴瓦非承载区内表面开有进油口和油沟，以利于润滑油均匀分布在整个轴径上。,进油孔,油沟,厚壁轴瓦,整体轴套,卷制轴套,轴承中分面常布置成与载荷垂直或接近垂直。载荷倾斜时结构如图,大型液体滑动轴承常设计成两边供油的形式，既有利于形成动压油膜，又起冷却作用。,油沟形式,宽径比B/d-轴瓦宽度与轴径直径之比。重要参数,液体润滑摩擦的滑动轴承:B/d=0.51,非液体润滑摩擦的滑动轴承:B/d=0.81.5,作用：用来承受轴向载荷,二、推力滑动轴承,结构特点：在轴的端面、轴肩或安装圆盘做成止推面。在止推环形面上，分布有若干有楔角的扇形快。其数量一般为612。,-倾角固定，顶部预留平台，,类型,固定式,可倾式,用来承受停车后的载荷。,-倾角随载荷、转速自行调整，性能好。,巴氏合金,润滑剂和润滑装置,一、润滑剂,作用：降低摩擦功耗、减少磨损、冷却、吸振、防锈等。,分类,液体润滑剂-润滑油,半固体润滑剂-润滑脂,固体润滑剂,1.润滑油,在用的大部分润滑油为矿物油（石油）,粘度-重要参数,在轴承中，润滑油最重要的物理参数是粘度，它是选择润滑油的主要依据。粘度表征液体流动的内摩擦特性。,A、B两板之间充满了液体，B板静止，A板水平移动速度为v。由于液体与金属表面的吸附作用，A板表面的液体速度为v，而B板表面的液体速度为0。两板之间的速度呈线性分布。,液体层与层之间摩擦切应力：,-牛顿液体流动定律,-液体的动力粘度，简称粘度,量纲：力时间/长度2,单位：Ns/m2(Pas),或泊：1P=1dyns/cm2,运动粘度：,单位：m2/s,或斯St：cm2/s,或厘斯cSt：1St=100cSt,实验结果：,分析位置y处薄层的受力,我国石油产品是用运动粘度标定的,2.润滑脂,润滑油的特性：,1）温度t,2）压力p,选用原则：,1)载荷大、温度高的轴承，宜选用粘度大的油；,2)载荷小、转速高的轴承，宜选用粘度小的油；,-润滑油与各种稠化剂（钙、钠、铝、锂等金属皂）混合稠化而成。,优点：密封简单、不需要经常添加、不易流失；对速度和温度不敏感，适用范围广。,但p350才开始氧化，可在水中工作。,-摩擦系数低，使用温度范围广(-60300)，但遇水性能下降。,-摩擦系数低，只有石墨的一半。,使用方式：,1.调和在润滑油中；,2.涂覆、烧结在摩擦表面形成覆盖膜；,3.混入金属或塑料粉末中烧结成型。,其应用日渐广泛,二、润滑装置,1.油杯,针阀式油杯,旋盖式油杯脂用,压注式油杯,弹簧盖油杯,2.油环,滚动轴承的,17-2滚动轴承的结构、类型和代号,各零件的作用：,外圈：支撑零件或轴系；,保持架:将滚动体分开。,内圈：支撑轴；,滚动体：滑动滚动；,硬度和接触疲劳强度、耐磨性和冲击韧性用含铬合金钢制造，经热处理后硬度达：6165HRC。工作表面需经磨削或抛光。,保持架：低碳钢，冲压制成高速轴承：有色金属或塑料。,滚动轴承的组成：外圈、内圈、滚动体、保持架。,内外圈上有滚道，当内外圈相对旋转时，滚动体将沿着滚道滚动。,装在机座或零件轴孔内；,滚动副的材料要求：,优点：摩擦阻力小、启动灵敏、效率高、润滑简便、和易于互换等。,缺点：抗冲击能力差、高速时出现噪音。,滚动轴承按其承受载荷的方向（接触角）和滚动体的形状分类。,接触角：滚动体与外圈接触处的法线与垂直于轴承轴心线的平面之间的夹角称为公称接触角。,接触角,轴向承载能力,=0,它是滚动轴承的一个重要参数，轴承的受力分析和承载能力等都与接触角有关。,轴承类型,按载荷方向分,按滚动体形状分,向心轴承,推力轴承,圆柱滚子,圆锥滚子,球面滚子,滚针,球轴承,滚子轴承,分类：,调心滚子轴承20000C,低,0.52比10000小,能承受很大的径向载荷和少量轴向载荷。承载能力大，具有调性能。,圆锥滚子轴承30000,中,2,能同时承受较大的径向、轴向联合载荷。因线性接触，承载能力大，内外圈可分离，装拆方便，称对使用。,推力球轴承50000,低,不允许,只能承受轴向载荷，且作用线必需与轴线重合。分为单、双向两种。高速时，因滚动体离心力大，球与保持架摩擦发热严重，寿命较低，可用于轴向载荷大、转速不高之处。,a)单向,推力球轴承50000,低,不允许,只能承受轴向载荷，且作用线必需与轴线重合。分为单、双向两种。高速时，因滚动体离心力大，球与保持架摩擦发热严重，寿命较低，可用于轴向载荷大、转速不高之处。,深沟球轴承60000,高,816,能同时承受较大的径向、轴向联合载荷。因线性接触，承载能力大，内外圈可分离，装拆方便，称对使用。,角接触球轴承70000C(=15)70000AC(=25)70000B(=40),较高,210,能同时承受较大的径向、轴向联合载荷。大，承载能力越大，有三种规格。称对使用。,1.承载能力,承受径向载荷为主；,几点说明：由于结构不同，各类轴承的使用性能也不相同，现说明如下。,滚子轴承(1.53)球轴承在同样的外形尺寸下。,2.极限转速,当d20mm时，两者承载能力接近，宜采用球轴承。,因滚子轴承贵角接触球轴承可以同时承受径向载荷和轴向载荷。,045,45F1,压紧端：Fa1=FA+F2,放松端：Fa2=F2,2.若FA+F2F1则有：,结论与正装相同！,压紧端：Fa1=FA+F2,放松端：Fa2=F2,2.若FA+F2F1,则有：,放松端：Fa1=F1,压紧端：Fa2=F1-FA,一、滚动轴承的润滑,润滑剂,润滑目的-减小摩擦、减轻磨损，吸振、降温、降噪。,17-4滚动轴承的润滑和密封,密封目的-防止灰尘、水分进入轴承，阻止润滑剂流失。,润滑脂,润滑油,固体润滑剂用于特殊场合,用速度因素dn值作为选择润滑剂的条件:,-常用,-高速、高温,当dn(1.52)105mmr/min时，采用脂润滑，否则用油润滑。,脂润滑优点：不容易流失、便于密封和维护，充填一次，可运转较长时间。,油润滑优点：摩擦阻力小、能散热，可在高速、高温环境下使用。,dn间接反映了轴颈的圆周速度。,二、滚动承的密封,润滑油的选择：,润滑油的粘度根据速度因素dn和工作温度t来确定。,滚动承的密封方式的选择与润滑的种类、工作环境、温度、密封表面的圆周速度有关。,分类,接触式,非接触式,组合式密封,毛毡圈密封,密封圈密封,间隙密封,迷宫式密封,-毛毡迷宫式密封,例如：dn=100000，t=90,可用110号润滑油,适用场合：脂润滑，要求环境清洁，轴颈圆周轴速度v45m/s，工作温度不超过90,矩形断面的毛毡圈被安装在梯形槽内，它对轴产生一定的压力而起到密封作用。,适用场合：脂或油润滑，轴颈圆周轴速度v45m/s，工作温度:-40100,防漏油,防灰尘,密封唇朝外，主要目的是防灰尘、杂质,接触式密封：,适用场合：脂润滑，要求环境干燥清洁。,靠轴与端盖之间的细小环形间隙密封，间隙愈小愈长，效果愈好，间隙取0.10.3mm。,间隙封圈,=0.10.3mm,非接触式密封：,适用场合：脂润滑或油润滑，工作温度不高于密封用脂的滴点。密封效果可靠。,图b为轴向曲路，因考虑到轴受热后会变长，间隙取=1.52mm。,迷宫式封圈,=0.10.2mm,=1.52mm,将旋转件与静止件之间的间隙做成迷宫形式，并在间隙中充填润滑油或润滑脂以加强密封效果。分为径向和轴向两种结构。,适用场合：适用于脂润滑或油润滑，密封效果可靠。,也可以把多种密封形式组合在一起。这是组合密封的一种型式-毛毡加迷宫，可充分发挥各自的优点，提高密封效果。组合密封的方式很多，不一一列举。,组合式密封：,17-5滚动轴承的组合设计,一、轴承类型的选择,1.无轴向载荷时，宜用深沟球轴承；如直齿轮轴,17-5滚动轴承的组合设计,一、轴承类型的选择,1.无轴向载荷时，宜用深沟球轴承；如直齿轮轴,2.径向与轴向载荷联合作用时，宜用角接触球轴承或圆锥滚子轴承；如斜齿轮轴,17-5滚动轴承的组合设计,一、轴承类型的选择,1.无轴向载荷时，宜用深沟球轴承；如直齿轮轴,2.径向与轴向载荷联合作用时，宜用角接触球轴承或圆锥滚子轴承；如斜齿轮轴,17-5滚动轴承的组合设计,一、轴承类型的选择,1.无轴向载荷时，宜用深沟球轴承；如直齿轮轴,2.径向与轴向载荷联合作用时，宜用角接触球轴承或圆锥滚子轴承；如斜齿轮轴,3.纯轴向载荷作用时，必须采用推力轴承。,二、轴承的固定,固定方式,为了保证轴承在机器中正常工作，除合理选择轴承类型、尺寸外，还应正确进行轴承的组合设计，处理轴承与其周围零件的之间的关系，也就是要解决轴承的轴向位置固定、轴承与其它零件的配合、间隙调整、装拆和润滑密封等一系列问题。,两端固定,一端固定、一端游动。,两端固定支承,两端固定支承,2.一端固定、一端游动,固定支承,游动支承,一个支点双向固定以承受轴向力、另一端游动。,适用于温度变化较大的长轴。,选用深沟球轴承时，外圈与端盖间应留有间隙。,二、轴承组合的调整,加减垫片的厚度,1.轴承间隙的调整,螺钉调整,方法：,螺钉调整,2.轴承的预紧,对于某些可调游隙的轴承，在安装时给与一定的轴向压紧力，使得内外圈产生相对移动而消除游隙，并在套圈和滚动体接触处产生弹性预变形，借此提高轴的旋转精度和刚度。这种方法称为轴承的预紧。,方法,加金属垫片,磨窄套圈,3.轴承组合位置的调整,对于某些可调游隙的轴承，在安装时给与一定的轴向压紧力，使得内外圈产生相对移动而消除游隙，并在套圈和滚动体接触处产生弹性预变形，借此提高轴的旋转精度和刚度。这种方法称为轴承的预紧。,目的：使轴上的零件具有准确的工作位置。如齿轮、带轮等,例如：圆锥齿轮传动，要求两个节锥顶点相重合。,对于蜗杆传动，要求蜗轮中间平面通过蜗杆的轴线。,才能保证正确啮合。,方法：套