机械基础(高职高专)第七章轴承

1、第七章 轴承 7-1 滑动轴承 一、滑动轴承的分类与应用 二、滑动轴承的结构 三、滑动轴承的润滑 7-2 滚动轴承 一、滚动轴承的结构 二、滚动轴承的类型及选择 三、滚动轴承代号 四、滚动轴承的润滑 概述 轴承的作用是支承轴,用于确定旋转轴与其他零件相对运动位置， 起支承或导向作用的零部件 具有一定的强度和刚度 具有小的摩擦力矩，使回转件转动灵活 保证轴的回转精度 轴承的作用 轴承的分类（按摩擦性质） :滚动轴承和滑动承轴 轴承应满足的基本要求 轴承 滚动轴承内圈和轴之间不允许出现相对运动，内圈和轴实际上 是通过过盈配合固定在一起，不允许间隙配合。所以将轴承安 装在轴径上，需要预先加热轴承再安

2、装，冷却后内圈收缩，与 轴紧固在一起。 滑动轴承轴瓦与轴承座相对固定，轴转动；也有是轴固定， 轴瓦转动 按受载方向不同分为 径向轴承（向心轴承）： 承受径向力 推力轴承（止推轴承）：承受轴向力 径向止推轴承（向心推力轴承）：同时承受径向力和轴 向力 动压润滑 静压润滑 一、滑动轴承的分类与应用 7-1 滑动轴承 按润滑状态不同分为 非液体润滑滑动轴承 液体润滑滑动轴承 滑动轴承的摩擦状态 边界摩擦：极限状态、边界膜作用 液体摩擦：两表面完全隔开 非液体摩擦（混合摩擦）：部分固体凸峰接触 干摩擦：两表面直接接触 干摩擦液体摩擦边界摩擦 对于要求低摩擦的摩擦副，液体摩擦是比较理想的的状态， 维持边

3、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 高速、高精度、重载的场合；如汽轮发电机、水轮发电机、机床等 极大型的、极微型的、极简单的场合；如自动化办公设备等 受冲击与振动载荷的场合；如轧钢机 结构上要求剖分的场合；如曲轴轴承 承载能力大，耐冲击 工作平稳，噪音低 结构简单，径向尺寸小 滑动轴承的特点 滑动轴承的特点应用场合 二、滑动轴承的结构 1、径向滑动轴承的结构 ）整体式径向滑动轴承 特点：结构简单，成本低廉 应用：低速、轻载或间歇性工作的机器中 轴承座 整体轴套 螺纹孔 油杯孔 磨损后轴颈与轴承孔之间的间隙无法调整；只能沿轴向装拆 ）剖分式（

4、对开式）径向滑动轴承 便于轴的安装，间隙可调整，但结构复杂，应用比较广泛 对开式轴承(整体轴套) 螺栓 轴承盖 轴承座 油杯座孔 螺母 套管 上轴瓦 下轴瓦 对开式轴承(剖分轴套) 剖分面的垂线与径向力的夹角不得大于35，否则，采用45 倾斜剖分式 3）调心式径向滑动轴承 特点：轴瓦能自动调整位置，以适应轴的偏斜 调心式轴承必须成对使用 球面配合 当轴倾斜时，可保证轴颈与轴承配合表面 接触良好，从而避免产生偏载 主要用于轴的刚度较小，轴承宽度较大的场合 2、轴瓦 按构造 分类 按材料 分类 整体式（又称轴套） 不便于装拆，可修复性差 剖分式（对开式）安装和拆卸方便，可修复 单材料如黄铜，灰铸铁

5、等制成的轴瓦 多材料以钢、铸铁或青铜作轴瓦基体，在其表面浇铸一 层或两层很薄的减摩材料（称为轴承衬） 单材料、整体式 厚壁铸造轴瓦 多材料、对开式厚壁铸造轴瓦 轴承衬的厚度很小，通常不超过 6 mm (1) (1) 轴瓦的形式和结构轴瓦的形式和结构 滑动轴承的结构 多材料、整体式、薄壁轧制轴瓦 多材料、对开式薄壁轧制轴瓦 滑动轴承的结构 滑动轴承的结构 (2) (2)轴瓦的定位轴瓦的定位 目的：防止轴瓦沿轴向和周向移动。 凸缘 定位唇 轴 瓦 圆柱销 轴承座 轴瓦一端或两端做凸缘； 定位唇（凸耳） 轴向定位方法有： （也可做轴向定位）周向定位方法有： 紧定螺钉 销 钉 紧定螺钉 滑动轴承的结构

6、 (3) (3)油孔、油槽及油室油孔、油槽及油室 油孔、油槽开设原则： 单轴向油槽开在非承载区 （在最大油膜厚度处） 2）对液体动压润滑轴承，油槽应开在非承载区 1）油槽沿轴向不能开通，以防止润滑油从端部大量流失 3）对混合润滑轴承，油槽应尽量延伸到最大压力区附近 油孔 油槽 油室 为把润滑油导入轴承的工作面，在轴瓦上开设 油室还起储油和稳定供油的作用，用于大型轴承 双轴向油槽开在非承载区 （在轴承剖分面上） 滑动轴承的结构 不完全液体润滑轴承油槽形式 轴向油槽对轴承承载能力的影响 三、滑动轴承的润滑 汽车用滑动轴承故障原因的平均比率 1、滑动轴承常见、滑动轴承常见 失效形式失效形式 此外还可

7、能出现气蚀、电侵蚀、流体侵蚀和微动磨损等失效形式 故障原因不干净润滑油不足安装误差对中不良超载 比率38.311.115.98.16.0 故障原因腐蚀制造精度低气蚀其它 比率5.65.52.86.7 轴承表面的磨粒磨损 刮伤 疲劳剥落 胶合 腐蚀 磨损及胶合 点蚀及金属剥落 2、滑动轴承的材料、滑动轴承的材料 轴承材料是指轴瓦和轴承衬的材料 减摩性、耐磨性、耐蚀性要好； 抗胶合能力强，导热性、散热性好； 顺应性：材料通过表层的弹、塑性变形来补偿轴承滑动表面接触不良 的能力 嵌入性：材料容纳硬质颗粒嵌入，从而减轻轴承滑动的刮伤和磨粒磨 损的性能 磨合性：轴瓦与轴颈表面应易于磨合，从而改善摩擦面的

8、接触状况 对轴承材料性能的要求： 具有足够的强度，主要包括疲劳强度和抗压强度； 具有良好的适应性，主要包括： 常用材料（见表122） 3、润滑材料、润滑材料 （1）. 润滑油 1) 特点：有良好的流动性，可形成动压、静压润滑或边界润滑 2) 特性 粘度：流体抵抗变形能力，衡量流体内摩擦阻力大小的指标 粘度 摩擦力发热 y u A F 工业上常用运动粘度： sm / 2 对于层流（牛顿流体） 动力粘度 运动粘度 v 我国采用恩氏粘度( E Et t ) ) 条件粘度 特点： 无流动性，可在滑动表面形成一层薄膜 适用场合 ：难以经常供油，或低速重载以及往复摆动的轴承 3）适用场合：混合润滑轴承和液

9、体润滑轴承 4）选择原则：主要考虑润滑油的粘度 转速高、压力小时，油的粘度应低一些；反之，粘度应高一些 高温时，粘度应高一些；低温时，粘度可低一些 （2）. 润滑脂 根据轴颈直径 d 和轴的转速 n 查表124确定（不完全液体润滑轴承） 查表41确定（液体动压轴承） 润滑性（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，此外, 还有还有极压性、闪点、燃点等 1） 固体润滑剂 用于有特殊要求的场合，如要求环境清洁、真空或高温等 常用的有：二硫化钼，碳石墨，聚四氟乙烯等 使用方法： 涂敷、粘结或烧结在轴瓦表面 当压力高和滑动速度低时，选择针入度小的润滑脂；反之，选择针入 度大的润滑脂

10、 所用润滑脂的滴点，一般应较轴承的工作温度高约2030，以免工 作时润滑脂过多地流失 根据轴承的压强、圆周速度和工作温度选择润滑脂 （3）. 其它润滑材料 渗入轴承材料中或成型后镶嵌在轴承中使用 或调配到润滑油和润滑脂中使用 润滑脂的选择原则 2） 水 主要用于橡胶轴承或塑料轴承 3） 固体润滑剂 如：汞、液态钠、钾、锂等，主要用于宇航器中的某些轴承 4） 气体 主要是空气，只适用于轻载、高速轴承 4、润滑方法、润滑方法 指将润滑剂送入轴承的方法，主要有： 1）压力润滑2）滴油润滑 3）油浴飞溅润滑4）旋盖式注油油杯（用于脂润滑） 5）油环润滑 7）油绳润滑8）压注油杯润滑等 6）油垫润滑 机

11、械设计基础机械设计基础 滚动轴承滚动轴承 滚动轴承是支承转轴的标准部件滚动轴承是支承转轴的标准部件 我国各地的轴承厂按国家标准生产各种类型的轴承我国各地的轴承厂按国家标准生产各种类型的轴承 7-2 滚动轴承 机械设计基础机械设计基础 滚动轴承滚动轴承 概述概述 箱体箱体 齿轮齿轮 轴轴 轴承轴承 轴承孔轴承孔 v作用作用： v支持轴及轴上零件，保持轴的旋转精度支持轴及轴上零件，保持轴的旋转精度 v减少转轴与支持面间的摩擦磨损减少转轴与支持面间的摩擦磨损 机械设计基础机械设计基础 滚动轴承滚动轴承 按摩擦性质的不同分为： 滑动轴承 滚动轴承 1.滚动轴承的滚动轴承的组成组成 内圈 外圈 滚动体

12、保持架 保持架： 滚动体： 外圈： 内圈：装在轴上 装在轴承座孔中 在两套圈之间滚动并传递载荷 将滚动体均匀隔开 滚动体分为： 球 滚子： 圆柱形、圆锥形、滚针、鼓形等 摩擦阻力小、起动灵敏、效率高、 旋转精度高、润滑简单、更换方便 承载能力大、回转精度高、高速性能 好，但启动摩擦阻力大，维护复杂。 一、滚动轴承的结构一、滚动轴承的结构 机械设计基础机械设计基础 滚动轴承滚动轴承 2 2、滚动体形状、滚动体形状 a)a)球球b)b)圆柱滚子圆柱滚子 c)c)圆锥滚子圆锥滚子 d)d)滚针滚针 e)e)球面滚子球面滚子 e)e)非对称球面滚子非对称球面滚子 机械设计基础机械设计基础 滚动轴承滚动

13、轴承 机械设计基础机械设计基础 滚动轴承滚动轴承 3、材料、材料 v轴承内、外圈和滚动体：轴承钢轴承内、外圈和滚动体：轴承钢 如如GCr15、GCr15SiMn等制造，热处理后硬等制造，热处理后硬 度一般不低于度一般不低于60HRC，工作表面要求磨削和抛光。，工作表面要求磨削和抛光。 由于一般轴承的这些元件都经过由于一般轴承的这些元件都经过150的回火的回火 处理，所以通常当轴承的工作温度不高于处理，所以通常当轴承的工作温度不高于120时，时， 零件的硬度不会下降。零件的硬度不会下降。 u保持架保持架 冲压结构冲压结构 实体结构实体结构 低碳钢低碳钢 铜合金，铝合金，塑料，树脂等铜合金，铝合金

14、，塑料，树脂等 机械设计基础机械设计基础 滚动轴承滚动轴承 1.1.摩擦力矩小且摩擦力矩小且稳定稳定，易启动易启动。 2.2.轴向宽度小，结构紧凑。轴向宽度小，结构紧凑。 3.3.能同时承受轴向力和径向力。能同时承受轴向力和径向力。 4.4.易润滑。易润滑。 5.5.批量生产成本低。批量生产成本低。 6.6.对轴的材料和热处理要求低。对轴的材料和热处理要求低。 7.7.承受冲击载荷能力差。承受冲击载荷能力差。 8.8.寿命短。寿命短。 9.9.振动、噪声大。振动、噪声大。 10.10.不不宜作成宜作成剖分式。剖分式。 4、滚动轴承特点、滚动轴承特点 机械设计基础机械设计基础 滚动轴承滚动轴承

15、二、滚动轴承的类型二、滚动轴承的类型 1 1、按滚动体形状分按滚动体形状分 1)1)球轴承球轴承 2) 2)滚子轴承滚子轴承 (1)(1)调心球轴承调心球轴承 (2)(2)推力球轴承推力球轴承 (3)(3)深沟球轴承深沟球轴承 (4)(4)角接触球轴承角接触球轴承 (1)(1)调心调心滚子滚子轴承轴承 (2)(2)推力圆柱滚子轴承推力圆柱滚子轴承 (3)(3)圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承 (4)(4)圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承 机械设计基础机械设计基础 滚动轴承滚动轴承 2 2、按受载方向和公称接触角分：、按受载方向和公称接触角分： 滚动体与套圈接触滚动体与套圈接触 处的法线与轴承的处的法线与轴承的

16、 径向平面之间的夹径向平面之间的夹 角角 注意注意：公称接触角越大，滚动轴承承受轴向载荷的能力越大。：公称接触角越大，滚动轴承承受轴向载荷的能力越大。 机械设计基础机械设计基础 滚动轴承滚动轴承 机械设计基础机械设计基础 滚动轴承滚动轴承 1）载荷方向）载荷方向 当FA很大时，选 6（N）5（8）组合使用。 当FA较小时，可选 6类。 只受 FR 时，选径向接触轴承（1、2、6、N）。 只受 FA 时，选轴向接触轴承（5、8）或选（7、3）类。 同时受 FR和 FA时，选角接触轴承（7、3）。 2）载荷大小；载荷大或有冲击振动时，宜选滚子轴承。 3）转速高低； 转速高或要求旋转精度高时，宜选球

17、轴承。 轴向接触轴承不适宜高转速，可用6或7类代替。 4）调心要求； 轴的刚度低、轴承座孔的同轴度低或多支点轴，选调心轴承。 6）经济性；精度高的价格高，滚子轴承比球轴承价格高。 5）安装要求 3类和N类的内外圈分离，便于拆装。为方便长轴上轴承的拆装， 可选用代内锥孔和紧定套的轴承 三、滚动轴承的类型选择三、滚动轴承的类型选择 机械设计基础机械设计基础 滚动轴承滚动轴承 四、滚动轴承的代号四、滚动轴承的代号 滚动轴承的类型很多，而滚动轴承的类型很多，而 各类轴承又有不同的结构、各类轴承又有不同的结构、 尺寸、公差等级、技术要尺寸、公差等级、技术要 求等，为便于组织生产和求等，为便于组织生产和

18、选用，规定了滚动轴承的选用，规定了滚动轴承的 代号。代号。 基本代号基本代号 前置代号 后置代号 五 四 三 二 一 内内 径径 系系 列列 代代 号号 尺寸系尺寸系 列代号列代号 直直 径径 系系 列列 代代 号号 宽宽 度度 系系 列列 代代 号号 类类 型型 代代 号号 例例 K7211/P5K7211/P5 代 号 000102030499 内 径 10121517 5代 号 例例：61308/P5 0、1-特轻系列特轻系列 2-轻系列轻系列 3-中系列中系列 4-重系列重系列 表示轴承分部件表示轴承分部件表示轴承表示轴承公差、结构等公差、结构等 0-窄系列（可省略）窄系列（可省略）

19、1正常系列正常系列 2宽系列宽系列 2 2、公差等级：、公差等级： /P2、/P4、/P5、/P6x、 /P6、/P0 /P0普通级普通级(代号中不标代号中不标 注注)直径系列的直径系列的 对比对比 6410 6310 6210 6110 d 表表16-2 1 1、内部结构代号、内部结构代号 表表16-616-6 C1 、C2、 C0 、 C3 、C4 、C5 3 3、游隙代号、游隙代号 机械设计基础机械设计基础 滚动轴承滚动轴承 五、滚动轴承的失效形式五、滚动轴承的失效形式 滚动轴承工作过程中，滚动体和内、外圈滚道分别受到脉滚动轴承工作过程中，滚动体和内、外圈滚道分别受到脉 动循环交变应力的

20、作用。在载荷的反复作用下，首先在表面下动循环交变应力的作用。在载荷的反复作用下，首先在表面下 一定深度处产生疲劳裂纹，继而扩展到接触表面，形成疲劳点一定深度处产生疲劳裂纹，继而扩展到接触表面，形成疲劳点 蚀，使轴承不能正常工作。通常，疲劳点蚀是滚动轴承的主要蚀，使轴承不能正常工作。通常，疲劳点蚀是滚动轴承的主要 失效形式。失效形式。 1 1疲劳点蚀疲劳点蚀 疲劳点蚀的形成疲劳点蚀的形成 机械设计基础机械设计基础 滚动轴承滚动轴承 2塑性变形塑性变形 当轴承转速很低或间歇摆动时，一般不会产生疲劳破坏。但当轴承转速很低或间歇摆动时，一般不会产生疲劳破坏。但 在很大的静载荷或冲击载荷作用下，会使轴承滚道和滚动体接触在很大的静载荷或冲击载荷作用下，会使轴承滚道和滚动体接触 处产生永久变形（滚道表面形成塑性变形凹坑），而使轴承在运处产生永久变形（滚道表面形成塑性变形凹坑），而使轴承在运 转中产生剧烈振动和噪声，运转精度的下降，以至轴承不能正常转中产生剧烈振动和噪声，运转精度的下降，以至轴承不能正常 工作。工作。 机械设计基础机械设计基础 滚动轴承滚动轴承 3.磨损磨损 润滑不良、密封不严、多尘条件润滑不良、密封不严、多尘条件 机械设计基础机械设计基础 滚动轴承滚动轴承