机械设计基础课件 模块12 滚动轴承与滑动轴承

汇报时间：汇报人：模块12滚动轴承与滑动轴承目录学习目标01单元12.1滚动轴承的组成、特点及类型02单元12.2滚动轴承的代号与标记03单元12.3滚动轴承的选型04单元12.4滚动轴承的设计准则及寿命计算05单元12.5滚动轴承的设计06单元12.6滑动轴承07单元12.7AI在滚动轴承故障诊断中的应用与展望08模块小结09模块习题10PART.01学习目标了解滚动轴承的主要失效形式，如疲劳点蚀、塑性变形、磨损等。掌握滚动轴承的寿命计算方法，包括基本额定寿命、基本额定动载荷、当量动载荷的概念及计算。理解滚动轴承的静强度计算和极限转速校验的必要性。认识滚动轴承的互换性特点及其在机械设计中的意义。掌握滚动轴承的设计准则及寿命计算，理解滚动轴承的设计与互换性。掌握滑动轴承按承载方向的分类，如向心滑动轴承和推力滑动轴承。了解向心滑动轴承的整体式、剖分式和调心式结构特点及应用。了解推力滑动轴承的实心式、空心式、环形式等结构形式。熟悉轴瓦的结构类型及常用轴承材料的性能要求和种类。了解滑动轴承的基本类型以及轴瓦和轴承材料。掌握滚动轴承的基本结构组成，包括外圈、内圈、滚动体和保持架的功能与特点。理解滚动轴承的公称接触角、游隙、偏位角等基本特性及其对轴承性能的影响。熟悉滚动轴承按滚动体形状和承载方向的分类方式，以及各类轴承的应用场景。掌握滚动轴承代号的构成，包括前置代号、基本代号和后置代号的含义及表示方法。了解滚动轴承的组成、特点及类型以及滚动轴承的代号与标记。掌握影响滚动轴承选择的关键因素，如载荷大小、方向、性质，转速，调心要求，安装空间，装拆需求及经济性等。能够根据具体工作条件，综合考虑各因素，合理选择滚动轴承的类型。了解滚动轴承的选择因素，能够根据实际需求选择合适的轴承类型。知识目标能够通过观察轴承结构或根据应用场景判断滚动轴承的类型。能够准确解读滚动轴承代号，提取类型、尺寸系列、内径等关键信息。能够综合运用轴承选择因素，完成实际工况下的滚动轴承选型。能够根据轴承的工作条件，正确识别滚动轴承的类型，解读轴承代号所包含的类型、尺寸系列和内径等信息，并完成滚动轴承的选型。掌握轴承内圈与轴、外圈与轴承座的常见轴向固定方法及其特点。熟悉滚动轴承的典型支承结构形式，如单支点双向固定、双支点单向固定等。能够根据轴承的工作条件选择合适的润滑方式（润滑脂或润滑油）和密封装置。能合理选择轴承的轴向固定方式、支承结构形式，并正确设计轴承的润滑和密封装置，确保轴承稳定运行。技能目标通过案例分析和习题练习，提高运用轴承知识解决实际机械设计问题的能力。培养对轴承结构细节和性能参数的观察与分析能力，为工程实践奠定基础。增强解决实际问题的能力，培养对轴承结构、性能参数的敏感度，提升工程应用能力。强调轴承设计中参数计算的精确性和选型的合理性，培养严谨的工程素养。认识到轴承在机械系统中的关键作用，树立质量意识和责任意识。培养细致严谨的工作态度，确保轴承设计的准确性和可靠性。素质目标PART.02单元12.1滚动轴承的组成、特点及类型外圈：通常安装在轴承座孔内，多数情况下保持不动。内圈：安装在轴颈上，多数情况下与轴一起转动。内、外圈的配合确保了滚动轴承在工作时的稳定性和旋转精度。外圈与内圈滚动体位于内、外圈之间，是轴承中的关键元件，负责传递载荷并实现相对转动。滚动体的形式多种多样，常用的有球形滚动体、圆柱滚子、圆锥滚子、鼓形滚子、长圆柱滚子和滚针等。不同形式的滚动体适用于不同的工作条件和载荷要求。滚动体保持架的主要作用是均匀隔开滚动体，以减少它们之间的摩擦和磨损，同时有助于保持滚动体的正确分布，提高轴承的运转平稳性。保持架通常由低碳钢板冲压而成，与滚动体间有较大间隙，可能在某些情况下产生较大噪声。也有采用铜合金、铝合金或塑料等材料制成的实体保持架，这类保持架具有较好的定心作用，有助于进一步提高轴承的旋转精度。保持架滚动轴承的组成21341234010203公称接触角游隙偏位角滚动体与套圈接触处的法线与轴承的径向平面（垂直于轴心线的平面）之间的夹角，称为公称接触角，用α表示。公称接触角的大小对滚动轴承的受力性能有着重要影响。公称接触角越大，轴承承受轴向载荷的能力越强。在设计和选用滚动轴承时，需根据实际的载荷情况合理选择公称接触角。游隙是指轴承的内、外圈与滚动体之间的间隙量。当将内圈或外圈中的一个固定时，另一个在径向或轴向上的相对移动量。沿径向的移动量称为径向游隙，用Δr表示；沿轴向的移动量称为轴向游隙，用Δa表示。游隙的存在对保证轴承的正常运转和延长寿命具有重要意义。适当的游隙可以补偿因温度变化、磨损等因素引起的尺寸变化，同时有助于减小摩擦和振动。过小的游隙可能导致轴承过热、磨损加剧；过大的游隙则可能影响轴承的精度和稳定性。由于制造、安装误差或轴的变形等原因，轴承与轴承座孔轴线可能不同轴，两轴线之间所夹的锐角称为偏位角，用θ表示。偏位角的存在会对轴承的运转和寿命产生不利影响，它可能导致轴承承受不均匀的载荷分布，加剧磨损和振动。为了适应轴线夹角的变化，应选用具有调心功能的轴承，这类轴承能够自动调整内、外圈的位置关系，保持轴承的正常运转。滚动轴承的特点

球轴承：滚动体为球体，制造工艺相对简单，因此生产成本较低，且极限转速较高。由于球轴承的滚动体与内、外圈滚道之间为点接触，所以球轴承在承受载荷时接触面积小，从而限制了其承载能力、耐冲击能力和刚度。适用于转速较高、载荷较轻且对精度要求较高的机械系统中，如精密机床、电动机等。滚子轴承：滚动体为圆柱体或圆锥体。由于与内、外圈滚道之间为线接触，所以滚子轴承具有更高的承载能力、耐冲击能力和轴承刚度，能够承受较大的径向载荷或轴向载荷。然而，由于滚子的制造工艺较球体复杂，因此滚子轴承的价格相对较高。广泛应用于重型机械、汽车、航空航天等领域，如汽车轮毂轴承、航空发动机主轴轴承等。

向心轴承：主要承受径向载荷，或同时承受径向载荷和轴向载荷。公称接触角α≤45°。径向接触轴承：公称接触角α=0°，主要承受径向载荷。向心角接触轴承：0°<α≤45°，能同时承受径向载荷和轴向载荷。推力轴承：主要承受轴向载荷。公称接触角α>45°。推力角接触轴承：45°<α≤90°，主要承受轴向载荷，也能承受不大的径向载荷。轴向接触轴承：公称接触角α=90°，只能承受轴向载荷。按滚动体的形状分类按所能承受载荷的方向和公称接触角分类滚动轴承的类型PART.03单元12.2滚动轴承的代号与标记0102前置代号前置代号是轴承在结构形式、尺寸、公差、技术要求等有改变时，在其基本代号左侧添加的补充代号。例如，“K”表示滚子和保持架组件。后置代号后置代号是轴承在结构形式、尺寸、公差、技术要求等有改变时，在其基本代号右侧添加的补充代号。后置代号的内容较多，包括内部结构代号、密封与防尘代号、保持架代号、轴承材料代号、公差等级代号、游隙代号、配置代号等。例如，“/P6”表示公差等级符合标准规定的6级。前置、后置代号内径代号用阿拉伯数字表示轴承的公称内径尺寸。对于内径d=10mm、12mm、15mm、17mm的轴承，内径代号分别为00、01、02、03。对于内径d=20mm～480mm（22、28、32除外）的轴承，内径代号为内径尺寸除以5的商数，商数为个位数时，需在商数左边加“0”。对于内径d≤10mm、d>480mm或为22、28、32mm的轴承，内径代号用公称内径毫米数直接表示，在其与尺寸系列代号之间用“/”分开。内径代号尺寸系列代号由轴承的宽（高）度系列代号和直径系列代号组成，用阿拉伯数字表示。宽度系列代号反映了相同内径轴承的宽度变化；直径系列代号反映了相同内径轴承的外径和宽度的变化。例如，推力轴承93，其中9为高度系列代号，3为直径系列代号；向心轴承17，其中1为宽度系列代号，7为直径系列代号。尺寸系列代号类型代号用阿拉伯数字或大写拉丁字母表示，用于表示轴承的基本类型。例如，“0”表示双列角接触球轴承，“1”表示调心球轴承，“2”表示调心滚子轴承和推力调心滚子轴承，“3”表示圆锥滚子轴承，“6”表示深沟球轴承，“7”表示角接触球轴承等。类型代号基本代号标记组成制图时，需在装配图的明细栏中写明滚动轴承的标记。01标记由名称、代号及标准编号三部分组成。02例如，圆锥滚子轴承32900GB/T273.1—2023；深沟球轴承61700GB/T276—2013。03滚动轴承标记PART.04单元12.3滚动轴承的选型载荷大小当载荷较大或存在冲击载荷时，滚子轴承因其承载能力大和承受冲击振动能力强的特点，成为首选。载荷方向当轴承仅承受径向载荷时，向心轴承（如深沟球轴承、圆柱滚子轴承或滚针轴承等）更为合适。当轴承仅承受轴向载荷时，推力轴承（如推力球轴承等）是最佳选择。当轴承同时承受轴向载荷和径向载荷，且轴向载荷与径向载荷之比较小时，应选择深沟球轴承、公称接触角较小的角接触球轴承或圆锥滚子轴承。当轴承同时承受轴向载荷和径向载荷，且轴向载荷与径向载荷之比较大时，应选择公称接触角较大的角接触球轴承或圆锥滚子轴承，或者采用一个向心轴承与一个推力轴承的组合。轴承所受的载荷根据滚动轴承标准中规定的极限转速，选择轴承类型。在高转速、低载荷的场合，应选择较小直径的球轴承，因为其极限转速高于滚子轴承的极限转速。在低转速、高载荷的场合，选择滚子轴承更为适宜。当轴承同时承受较大的径向载荷和轴向载荷时，若转速较高，则角接触球轴承是合适的选择；若转速不高，则选择圆锥滚子轴承更为合适。极限转速轴承的转速当轴承工作时，若轴与轴承座孔的中心不同心或轴因受力而变形，会导致轴承内、外圈轴线产生偏位角，影响滚动体的正常工作。此时，应选择具有调心性能的轴承（如调心球轴承或调心滚子轴承等）。调心轴承必须成对使用，以确保其调心作用。偏位角补偿调心要求02当轴的两个支点距离较远或工作前、后温差较大时，可将一端的轴承轴向固定，而另一端的轴承允许轴向游动。04若采用其他类型的轴承（如深沟球轴承或调心滚子轴承等），则应在安装时使轴承外圈与轴承座孔的配合较松，以便外圈能相对轴承座孔做轴向移动。但角接触球轴承和圆锥滚子轴承不能作为游动轴承使用。01为了适应轴和外壳因热膨胀而产生的不同影响，防止支承卡死，需考虑轴承的游动和轴向位移。03短圆柱滚子轴承或滚针轴承（无挡边）特别适合作游动轴承。游动轴承的选择轴承的游动和轴向位移在某些机械中（如机床主轴等），轴承的刚性对主轴精度有重要影响。刚性选择因此，当刚性要求较高时，应选择刚性好的圆柱滚子轴承或圆锥滚子轴承。轴承的刚性要求当径向空间受限时，可选择特轻、超轻系列轴承或滚针轴承。当轴向尺寸受限时，应选择窄或特窄系列的轴承。0102空间限制轴承允许的空间对于需经常拆卸或装拆困难的支点，应选用内、外圈可分离的轴承（如圆柱滚子轴承和圆锥滚子轴承等）。若轴较大且轴承安装在轴的中部，则可选择带内锥孔和紧定套的轴承。装拆便利性装拆要求在保证轴承工作性能的前提下，应尽可能降低成本。一般而言，球轴承的价格低于滚子轴承的价格，向心轴承的价格低于向心推力轴承的价格。同类轴承中，精度等级越高，价格也越高。因此，一般机械传动应选用普通级精度的轴承。在相同精度的轴承中，调心轴承的价格最高，而深沟球轴承的价格最低，因此在满足使用要求的前提下，应尽量选用深沟球轴承，以降低成本。成本考虑经济性要求PART.05单元12.4滚动轴承的设计准则及寿命计算疲劳点蚀：当滚动轴承以高于10r/min的转速运转时，滚动体和内圈（或外圈）在载荷的作用下会不断地转动。这种转动导致滚动体与滚道接触表面受到交变接触应力的作用。经过一段时间的工作，接触表面会发生疲劳点蚀，表现为微小的凹坑。这种疲劳点蚀会加剧噪声和振动，显著降低旋转精度，最终导致轴承失效。塑性变形：对于转速很低(n≤10r/min)或进行间歇运动的轴承，在承受过大的静载荷和冲击载荷时，滚动体与滚道接触表面上会出现不均匀的塑性变形，形成凹坑。发生塑性变形后，轴承的摩擦力矩增加，振动和噪声加剧，旋转精度降低，最终导致轴承失效。磨损：滚动轴承的润滑不良或密封不可靠（如杂物和灰尘的侵入等）会导致相互运动的表面产生早期磨损。产生磨损后，轴承的温度升高，噪声增大，游隙变大，旋转精度降低，最终导致轴承失效。其他失效形式：在设计、安装、使用的过程中，由于某些非正常原因（如设计缺陷、安装不当、使用条件恶劣等），轴承可能会因套圈断裂、保持架损坏而报废。滚动轴承的主要失效形式疲劳强度计算：对于一般转速的轴承，在制造、保管、安装、使用等条件均良好的情况下，其失效形式主要表现为疲劳点蚀。因此，应以疲劳强度计算为依据，进行轴承的寿命计算。通过计算轴承的额定寿命，可以评估其在规定条件下的寿命。静强度计算：对于不转动、转速很低(n≤10r/min)或间歇摆动的轴承，为了防止其发生塑性变形，需要进行静强度计算。静强度计算主要评估轴承在承受静载荷和冲击载荷时的承载能力，以确保其在使用过程中不会发生塑性变形。极限转速校验：对于高速轴承，除考虑疲劳点蚀外，还需要关注各元件接触表面的过热问题。过热是导致高速轴承失效的重要原因之一。因此，在进行轴承寿命计算的同时，还需要校验轴承的极限转速。通过比较轴承的实际转速和极限转速，可以评估其在高速运转时的可靠性和安全性。滚动轴承的计算准则滚动轴承的设计准则寿命计算中的基本概念轴承寿命：轴承寿命是指滚动轴承在任意元件首次出现疲劳点蚀之前所经历的实际总转数，或者是在一定转速下所经历的实际总工作小时数。轴承寿命是衡量轴承耐久性的一个重要指标。基本额定寿命：由于材料的不均匀性、制造工艺的差异以及精度的不同，即使同一型号、同一结构和同一材料的轴承，在完全相同的工作条件下，其寿命也会有所不同。因此，在实际选择轴承时，通常以基本额定寿命作为参考标准。基本额定寿命是指一组同型号的轴承在相同的常规条件下运转时，其中10%的轴承发生疲劳点蚀破坏，而90%的轴承不发生疲劳点蚀破坏前的总转数（以10^6r为单位）或工作小时数，用L或Lh表示。基本额定动载荷：为了量化滚动轴承抵抗疲劳点蚀破坏的能力，引入了基本额定动载荷的概念。基本额定动载荷是指在基本额定寿命为10^6r时，轴承所能承受的最大载荷值，用C表示，反映了轴承在动态载荷作用下的承载能力。对于推力轴承，基本额定动载荷是指纯轴向载荷，用Ca表示；对于向心轴承，基本额定动载荷是指纯径向载荷，用Cr表示。额定静载荷：除动态载荷外，滚动轴承还需要考虑静载荷的影响。额定静载荷是用来限制轴承塑性变形的极限载荷值，是指在轴承工作时，受载最大的滚动体和内、外圈滚道接触处的接触应力达到一定值（向心轴承和推力球轴承为4200MPa，滚子轴承为4000MPa）时的静载荷，用C0表示。额定静载荷确保了轴承在承受静载荷时不会发生过度的塑性变形，从而保持了轴承的正常工作状态和旋转精度。滚动轴承的当量动载荷及计算当量动载荷概念：滚动轴承的基本额定动载荷是在特定受载试验条件下确定的。对于轴承的实际工作载荷，既有径向载荷又有轴向载荷，这就要把载荷换算成一个大小和方向恒定的载荷，在这一载荷的作用下，轴承寿命与实际负荷作用下的寿命相等。这种换算后的假想载荷称为当量动载荷，用P表示。当量动载荷计算公式：P=XFr+YFa，式中：X——径向载荷系数；Y——轴向载荷系数；Fr——轴承承受的径向载荷；Fa——轴承承受的轴向载荷。特殊情况：对于只承受径向载荷的轴承，当量动载荷为轴承的径向载荷Fr，即P=Fr。对于只承受轴向载荷的轴承，当量动载荷为轴承的轴向载荷Fa，即P=Fa。系数确定：在实际计算中，径向载荷系数X、轴向载荷系数Y是由轴承的尺寸、型号决定的，因此必须先初步确定轴承的型号、尺寸，然后进行寿命计算，计算完毕且选定轴承的型号、尺寸后，再与初定的轴承的型号、尺寸比较，修改计算。滚动轴承的寿命计算寿命与载荷关系：通过大量实验证明，轴承的当量动载荷P与寿命L之间的关系为P^εL=常数，式中：P——当量动载荷；L——基本额定寿命；ε——寿命系数，球轴承ε=3，滚子轴承ε=10/3。寿命计算公式：已知轴承基本额定寿命L=1×10^6r时，基本额定动载荷为C，可得P^εL=C^ε×1，由此可得寿命计算公式L=(C/P)^ε×10^6。以工作小时数表示的寿命：如果以工作小时数表示，则L_h=(C/P)^ε×10^6/(60n)，式中：n——轴承工作转速，单位为r/min。实际寿命计算：在实际工作中，影响轴承寿命的因素很多，在这里只考虑工作温度和载荷性质的影响，引入温度系数ft（见表12-7）和载荷系数fp（见表12-8），因此轴承实际寿命计算公式为L_h=10^6/(60n)(ftC/(fpP))^ε。轴承型号选择：如果当量动载荷P和转速n已知，预期寿命L_h'已选定，可根据下式选择轴承型号：C'=fpP/ft√ε≤C，式中：C'——计算额定动载荷，单位为kN；L_h'——预期寿命，其他符号意义同上。滚动轴承的寿命计算PART.06单元12.5滚动轴承的设计在轴承系统中，轴、轴承座孔以及轴承中的其他受力零件，扮演着至关重要的角色。为了确保轴承系统的稳定性和持久性，这些零件必须具备足够的刚度。刚度是指零件在受力时抵抗变形的能力。对于轴和轴承座孔等受力零件，足够的刚度至关重要。一旦这些零件发生变形，将会直接影响滚动体的滚动轨迹，导致滚动受阻，进而增加轴承的磨损，缩短轴承寿命。因此，在设计和制造过程中，必须严格控制这些零件的刚度，以确保轴承的正常运行。刚度要求除刚度之外，同轴度也是影响轴承寿命的关键因素之一。同轴度是指同一轴上两个轴承座孔的中心线是否重合或接近重合的程度。如果两个轴承座孔的同轴度不佳，将会导致轴承内、外圈间产生过大的偏斜。这种偏斜不仅会增加轴承的受力不均，还会加速轴承的磨损和损坏，严重影响轴承寿命。因此，在轴承的设计和安装过程中，必须尽可能地保证两个轴承座孔的同轴度，以减少轴承内、外圈间的偏斜，提高轴承的稳定性和耐久性。同轴度要求刚度和同轴度轴承外圈常用的轴向固定方法利用轴承盖进行单向固定：能承受大的轴向力。利用孔内凸肩和孔用弹性挡圈进行双向固定：能承受的轴向力不大。利用孔内凸肩和轴承盖进行双向固定：能承受较大的轴向力。Part01轴承内圈常用的轴向固定方法利用轴肩进行单向固定：能承受大的单向的轴向力。利用轴肩和轴用弹性挡圈进行双向固定：能承受的轴向力不大。利用轴肩和轴端挡板进行双向固定：能承受中等的轴向力。利用轴肩和圆螺母、止动垫圈进行双向固定：能承受较大的轴向力。Part02滚动轴承外、内圈的轴向固定单支点双向固定当轴较长或工作温度较高，导致热膨胀量大时，应采用一端双向固定、一端游动的结构形式。左端支点为固定端，通过适当的固定装置限制轴的双向移动。而右端则为游动支点，其外圈与座孔之间采用动配合，确保轴在受热伸长或缩短时，能够在座孔内自由移动，从而有效补偿热伸长量。双支点单向固定对于工作温度变化不大且轴较短的场合，可采用双支点单向固定的结构形式。轴的两个支点分别限制轴在不同方向的单向移动，两者共同作用即可限制轴的双向移动。这种结构形式简单且稳定，适用于短轴的应用场景。两端游动支承结构在某些特殊情况下，轴可能会发生设计时无法预期的左右移动。此时，可采用两端游动支承结构。轴承的内、外圈都进行轴向固定，而滚子则可相对外圈滚道做轴向游动。这种结构形式使轴在受到意外轴向力时，仍能保持稳定的运行状态，提高了支承结构的灵活性和适应性。滚动轴承的支承结构形式轴承间隙是指轴承内、外圈之间以及滚动体与滚道之间的间隙。适当的轴承间隙可以确保轴承在运转过程中具有良好的润滑性能和散热性能，减少摩擦和磨损，同时避免因轴承间隙过小而导致的卡死或过热现象。因此，在装配轴承时，必须根据具体的工作条件和要求，对轴承间隙进行精确的调整。常用的轴承间隙调整方法包括调整垫片法、调节压盖法和调整环法。轴承间隙调整轴承组合位置的调整是为了使轴上零件能够准确地定位在工作所需的位置上。这种调整通常通过改变移动轴承的轴向位置来实现。在实际操作中，可以根据机械系统的具体要求和轴上零件的布局，通过调整轴承座、轴承端盖或相关连接件的位置，来精确控制轴承组合的轴向位置。这种调整不仅有助于确保轴上零件的正常运转，还能避免因位置偏差而引起的振动、噪声等问题。轴承组合位置的调整预紧是滚动轴承安装过程中的一个重要环节，是指在安装时给轴承施加一定的轴向压力（预紧力），以消除轴承内部的间隙，并使滚动体与内、外圈接触处产生一定的弹性预变形。预紧的作用主要体现在：增加轴承刚度，通过预紧，轴承在承受载荷时能够减小弹性变形，从而提高整个机械系统的刚度；减小振动，预紧能够消除轴承间隙，减少因轴承间隙引起的振动，提高机械系统的稳定性和可靠性；提高旋转精度，预紧后的轴承在运转过程中能够保持更高的旋转精度，有助于提升机械系统的整体性能。在进行滚动轴承预紧时，需注意预紧力的控制。预紧力过大可能导致轴承过早磨损，甚至损坏；而预紧力不足则可能无法达到预期的效果。因此，在实际操作中，应根据轴承的类型、尺寸以及机械系统的具体要求，选择合适的预紧方法和预紧力大小。滚动轴承的预紧滚动轴承的调整与预紧滚动轴承的配合滚动轴承作为标准件，在配合方面有着严格的规定。轴承内圈与轴的配合采用基孔制，而轴承外圈与轴承座孔的配合采用基轴制。这种配合制度的选择，旨在确保轴承与轴及轴承座之间的紧密配合，从而提高机械系统的稳定性和可靠性。在选择轴承的配合时，需综合考虑多种因素。首先，载荷的大小、方向和性质对轴承配合的选择具有决定性影响。重载、冲击载荷或交变载荷下，轴承的配合应更为紧密，以确保其承载能力和寿命。其次，轴承的类型、转速和使用条件也是不可忽视的因素。不同类型的轴承在配合选择上存在差异，而高转速和使用环境恶劣的轴承，其配合要求也更为严格。特别地，当外载荷方向不变时，转动套圈（通常是内圈）的配合应比固定套圈（通常是外圈）更为紧密。这是因为转动套圈在承受载荷时需要保持更高的稳定性和旋转精度。在大多数情况下，内圈随轴一起转动，外圈固定不动，因此内圈常采用有过盈量的过渡配合，以确保其与轴的紧密连接。滚动轴承的装拆滚动轴承的装拆过程同样需要严格遵循规范。在进行轴承的设计时，应充分考虑轴承的易于装拆性，以便在拆卸过程中不致损坏轴承和其他零件。装拆力应直接对称或均匀地施加在被装拆的套圈端面上，避免通过滚动体来传递装拆力，从而防止滚动体受损或变形。当轴承内圈与轴采用过盈配合时，装拆过程尤为关键。此时，可采用压力机等专用工具，在轴承内圈上加压将轴承压套到轴颈上。这种方法能够确保轴承内圈与轴之间的紧密配合，同时避免对轴承造成不必要的损伤。在拆卸过程中，同样需要采用适当的工具和方法，以确保轴承的完整性和可重复使用性。滚动轴承的配合与装拆滚动轴承的润滑滚动轴承的润滑不仅能够减少摩擦和磨损，延长轴承寿命，还能够起到冷却、吸振、防锈和减少噪声等作用。根据轴颈圆周速度的大小，滚动轴承的润滑方式主要分为润滑脂润滑和润滑油润滑两种。润滑脂润滑：当轴颈圆周速度小于5m/s时，通常采用润滑脂润滑。润滑脂具有不易流失、便于密封和维护等优点，一次填充可长时间保持轴承的良好润滑状态。然而，在装填润滑脂时，需注意填充量不宜过多，一般不超过轴承内空隙的1/2。过多的润滑脂会导致轴承发热，影响轴承的正常工作。润滑油润滑：当轴颈圆周速度较高时，通常采用润滑油润滑。润滑油不仅具有较小的摩擦阻力，还能有效散热和冷却轴承。常见的润滑油润滑包括浸油润滑和飞溅润滑。浸油润滑时，油面高度应控制在最下方滚动体中心以下，以避免因搅油能量损失过大而导致轴承过热。对于高速轴承，可采用喷油或喷雾润滑，以确保轴承得到充分且均匀的润滑。滚动轴承的密封滚动轴承的密封装置是防止灰尘、水、腐蚀性气体和其他杂物进入轴承，以及阻止润滑剂流失的关键部件。密封方法的选择需综合考虑润滑剂的种类、工作环境、温度以及密封表面的圆周速度等因素。毛毡密封：毛毡密封是一种简单而有效的密封方式，适用于轴颈圆周速度较低的情况(v<5m/s)。它通过在轴承端盖上的梯形断面槽内装入毛毡圈，使毛毡圈与轴在接触处径向压紧，从而达到密封效果。密封圈密封：密封圈密封由耐油橡胶或皮革制成，密封效果优于毛毡密封，适用于轴颈圆周速度稍高的情况(v<6m/s)。安装时，密封唇应朝向密封部位，以确保密封效果。此外，接触式密封要求轴颈接触部分表面粗糙度达到一定标准(Ra<1.6μm)，以提高密封的可靠性和耐久性。油沟密封：油沟密封是一种非接触式密封方式，适用于轴颈圆周速度较低的情况(v<6m/s)。它在油沟内填充润滑脂，通过轴承端盖与轴颈之间的微小间隙(0.1～0.3mm)形成密封。油沟密封结构简单、易于维护，且能有效防止润滑剂流失和杂物进入轴承。滚动轴承的润滑和密封PART.07单元12.6滑动轴承向心滑动轴承整体式滑动轴承：整体式滑动轴承的轴承座通常采用铸铁制成，轴套（或称为轴瓦）则采用减摩材料制成，并嵌入轴承座中。轴承上设有油孔，用于将润滑油输送到摩擦表面。其优点是结构简单、成本低廉；缺点是轴颈只能从一端装入，安装和维修不便，且轴套磨损后，轴承间隙难以调整，通常只能更换轴套。因此，其主要适用于间歇工作或低速轻载的简单机械。剖分式滑动轴承：剖分式滑动轴承的轴承盖与轴承座的剖分面上设有阶梯形定位止口，便于安装时对准。同时，在剖分面之间可以放置调整垫片，以便在安装或磨损时调整轴承间隙。如果载荷垂直向下或略有倾斜，则轴承的剖分面通常水平布置；如果载荷方向有较大倾斜，则轴承的剖分面可以倾斜布置，使剖分面与载荷方向垂直或接近垂直。剖分式滑动轴承装拆方便，且轴瓦磨损后可以通过更换剖分面处的垫片厚度来调整轴承间隙，克服了整体式滑动轴承的缺点，因此得到了广泛应用。调心式滑动轴承：当轴颈较长或轴承宽度较大时，由于轴的变形、装配误差或轴承座孔的同轴度较低，可能导致轴与轴瓦端部边缘产生局部接触，加速轴承两端边缘的磨损。在这种情况下，应采用调心式滑动轴承。调心式滑动轴承的外支承表面呈球面形状，球面的中心位于轴线上，轴承可以绕球形配合面自动调整位置，因此具有较大的承载能力。推力滑动轴承推力滑动轴承不仅能承受轴向载荷，还能防止轴的轴向移动。常见的推力滑动轴承包括实心式推力滑动轴承、空心式推力滑动轴承、环形式推力滑动轴承三种结构。推力滑动轴承的工作表面可以是轴的端面或轴上的环形平面。实心式推力滑动轴承在轴回转时，其端面边缘的相对滑动速度较大，因此磨损也较为严重，而中心部分的磨损则相对较轻，导致实心端面上的压力分布极不均匀，因此较少使用。空心式推力滑动轴承、环形式推力滑动轴承和多环式推力滑动轴承则克服了实心式推力滑动轴承的不足，其中多环式推力滑动轴承既能承受双向的轴向载荷，又具有较大的承载能力。滑动轴承的主要类型轴瓦轴瓦分为整体式轴瓦和剖分式轴瓦两种。整体式轴瓦也称为轴套，有带油沟和不带油沟之分，通常与轴承座采用过盈配合。剖分式轴瓦则因其广泛的适用性而得到普遍应用。为了优化轴瓦表面的摩擦特性，增强其承载能力，并节约材料，常会在轴瓦内表面浇铸一层具有良好耐磨性或减摩性的金属材料，称为轴承衬。轴承材料轴承材料的性能需求：轴承材料即轴瓦和轴承衬的材料，需满足一系列性能要求。具备足够的强度，包括抗压强度、抗冲击强度和抗疲劳强度，以确保在冲击、变载及高压力环境下具有足够的承载能力；具有良好的减摩性、耐磨性和磨合性。避免与钢质轴颈产生胶合，相对滑动时不易发热，功率损失小，从而提高轴承效率并延长轴承寿命；具备良好的导热性和吸附性。对润滑油的吸附能力强，有助于建立稳定的润滑油膜，改善工作条件；而良好的导热性则有利于保持油膜的稳定性；具备耐腐蚀性、良好的工艺性、嵌藏性以及经济实惠等特点。很难找到能同时满足上述所有性能要求的轴承材料。因此，常见的做法是采用两层不同的金属材料制作轴瓦，以在性能上实现互补。常用的轴承材料种类：青铜，主要是铜与锡、铅或铝的合金，其中铸造青铜(ZCuSn10Pb1)应用最为广泛，具有摩擦系数小、强度高、减摩性和耐磨性好、导热性能优良等特点，适用于中速、中载或重载的场合；轴承合金，主要由锡、铅、锑、铜等元素组成，具有良好的耐磨性、塑性、磨合性以及优异的导热和吸油性能，但强度较低且价格昂贵。因此，轴承合金通常不单独用于制作轴瓦，而是作为轴承衬浇铸在强度较高的钢、铸铁或青铜轴瓦表面，适用于高速、重载或中速、中载的场合。为了确保轴承衬与轴瓦基体紧密结合，基体上常设有燕尾槽或螺旋槽；铸铁，包括灰铸铁和耐磨铸铁两种。灰铸铁适用于低速轻载、不受冲击的轴承；而耐磨铸铁则与经淬火热处理的轴颈相配合使用；粉末冶金材料，由不同金属经过制粉、成型、烧结等工艺制成的轴承材料。由粉末冶金材料制成的轴承内部组织具有多孔性，孔隙率占总体积的10%~35%，能够储存大量润滑油，因此也称为含油轴承。在工作过程中，随着轴承温度的升高，由于油的膨胀系数大于金属，润滑油会自动渗透到摩擦表面起到润滑作用。停止工作后，润滑油又会被吸回孔隙中。含油轴承在使用前需将轴瓦置于热油中浸泡数小时，使孔隙中充满润滑油，从而延长轴承寿命；非金属材料，主要包括橡胶、塑料和硬木等。橡胶轴承具有较大的弹性，能够吸收振动，使运转更加平稳，且可用水润滑，常用于水轮机、潜水泵、砂石清洗机、钻机等有泥沙或在水中工作的场合。塑料轴承具有摩擦系数小、自润性、磨合性、耐磨性和抗蚀性良好等优点，可用水、油及化学溶液润滑，但其导热性差、线膨胀系数大、尺寸稳定性差。为了改善这些缺陷，可将薄层塑料作为轴承衬附着在金属轴承上使用。硬木轴承则较少使用。轴瓦和轴承材料PART.08单元12.7AI在滚动轴承故障诊断中的应用与展望

传统诊断方法的局限传统滚动轴承故障诊断依赖人工经验或基于信号处理的分析方法，存在效率低、主观性强、难以适应复杂工况等局限。AI技术的突破近年来，AI技术的飞速发展为滚动轴承故障诊断提供了全新解决方案，推动诊断模式从传统经验依赖向数据驱动的智能决策转变。AI技术通过挖掘故障数据与运行状态的映射关系，实现了故障模式的自动识别。例如，支持向量机(SupportVectorMachine,SVM)通过高维空间映射解决非线性分类问题，在早期故障诊断中表现出良好的泛化能力；宽度学习系统(BroadLearningSystem,BLS)凭借快速训练与动态扩展特性，适用于实时诊断场景；随机配置网络(StochasticConfigurationNetwork,SCN)则通过随机参数配置与增量学习，提升了复杂工况下的诊断效率。这些算法的应用，使故障诊断精度与效率大幅提升。AI技术在故障诊断中的优势Part01AI技术在滚动轴承故障诊断中的深度应用，离不开实验平台的支撑。中国矿业大学团队开发的滚动轴承故障诊断实验平台，基于B/S架构与MVM模式，实现了数据处理、算法验证与模型管理的一体化。Part02多源数据融合处理：整合工业现场数据、开源权威数据及研究自定义数据，通过降噪、归一化及特征提取，为AI算法提供高质量数据输入。Part03算法可视化验证：支持SVM、BLS、SCN等多种算法的并行验证，通过参数配置、训练测试及对比实验，直观展示不同算法的诊断精度与效率，增强学生对算法原理的理解。Part04实时诊断功能：基于WebSocket协议实现振动信号的实时采集与分析，结合三维模型可视化技术，动态展示故障位置与程度，为工业现场诊断提供直观参考。平台架构与功能AI故障诊断实验平台01在教学领域，实验平台结合翻转课堂模式，构建了“课前任务预习-课中算法实践-课后创新探索”的教学闭环。学生通过编程实现AI算法并嵌入实验平台验证，加