第十章 支承与导轨(1)幻灯片.ppt

1、1,第十章 支承与导轨,主要内容： 10.1 概述 10.2 圆柱支承 10.3 顶针支承 10.4 滚动支承,2,10.1概述,第十章 支承与导轨,1.功用： 支承：保持构件相对转动的零件（部件）。例如：圆柱支承 保持构件1（轴）相对于构件2（轴承）的转动。 导轨：保持构件相对移动的零件（部件）。,3,10.1概述,第十章 支承与导轨,2.支承类型（按摩擦性质分） 滑动摩擦支承：与滑动摩擦系数有关； 滚动摩擦支承：与滚动摩擦系数有关； 弹性摩擦支承：与材料的内摩擦有关； 流体摩擦支承： 电磁支承：,4,弹性支承,弹性支承,气体静压支承,10.1概述,第十章 支承与导轨,5,10.2 圆柱支承

2、,第十章 支承与导轨,1.组成 主要有轴颈、轴承组成。 2.类型 径向支承（向心力圆柱支承） 轴向支承（止推支承） 球面推力支承,6,3.向心力圆柱支承 主要有轴颈、轴承（又叫轴套、轴瓦）组成。,10.2 圆柱支承,第十章 支承与导轨,构成特点： 轴颈： ( a) 应力集中大（突变断面），易折断。 （b）应力集中小（圆滑过渡），不易折断 （c）装配式轴颈，两种不同的材料在一起，应力集中小，当直径小于0.5mm时或 要求轴颈材料性能好，而其他部分要求一般时，采用此结构。,（1）轴颈的结构,7,1）轴承结构： ( a) 在支承件上直接开孔； 图a （b）镶嵌轴承衬套； 图b、c （c）宝石支承。

3、图d、e、f,（2）轴承的结构,整体式的圆柱面支承结构,10.2 圆柱支承,2）特点： 制造简单，但磨损后间隙无法调整，影响轴的旋转精度和正常工作 只适应于间歇工作，低速和轻载的场合,8,剖分式的圆柱面支承结构,支承座1 支承座2 螺栓3 轴瓦4、5,10.2 圆柱支承,9,10.2 圆柱支承,第十章 支承与导轨,摩擦力矩的计算： （a）径向圆柱支承的摩擦 摩擦力矩Tm：仪器中主要的质量指标。 与机器中的作用不同 在机器中，Tm发热，消耗功率； 在仪表中，Tm还影响精度。,10,10.2 圆柱支承,第十章 支承与导轨,假定有间隙，因为有相对转动，必有间隙， 加工不可能完全准确成为一个圆柱面，故

4、为点接触。 N-轴承的支力 Q-轴颈的径向负荷 当n=0时（静止），Q=N 当n0时，轴向右方移动，并静止在图示位置，有Q=R,图中,N,11,10.2 圆柱支承,第十章 支承与导轨,对仪表有直接影响的Tm： 控制dz，使Tm=Tm,即,Tm轴承允许最大摩擦力矩，根据仪表的精度要求确定。,12,（b）轴向圆柱支承的摩擦,作成止推圆环的原因： 止推支承的磨损是不均匀的。其中心处的线速度为零，不产生磨损，而边缘处的线速度最大，磨损最严重，故作成环形。,13,10.2 圆柱支承,第十章 支承与导轨,（c）球面推力支承,由于仪表受力小，为了减少止推轴承的摩擦，采用球面推力支承，其摩擦力矩为：,例题 1

5、0-1 P225,14,10.3 顶针支承,1. 组成 带有圆锥轴颈的顶针，圆锥角60； 具有沉头圆柱孔的支承，圆锥角90.,2. 特点 接触面小，支承轴线相对于轴颈有倾斜，运动件仍能正常工作； 压强大，润滑差，磨损快； 摩擦力矩小； 适用于低速、轻载的场合； 轴向可调、径向可调。,15,10.3 顶针支承,3. 材料 轴颈材料：T10，T12碳素工具钢，淬硬到5060HRC； 支承材料：锡青铜、黄铜、人造宝石。,16,10.4 滚动支承,第十章 支承与导轨,1.滚动摩擦的概念 滚动摩擦：两个相接触的物体做纯滚动时产生的阻力。 滚动摩擦比滑动摩擦小的多，故用滚动支承代替滑动支承成为减少机械中摩

6、擦的重要途径。 2.分类 （1）摆刀式：刀刃支承 图10-29 （2）滚动轴承：非标准的 图10-30 标准的 标准的轴承是由专业工厂按照国家标准制造的，只要按要求选择即可，不需要自己设计。,17,3.标准轴承 组成： 外圈、内圈、滚动体、保持架。,10.4 滚动支承,第十章 支承与导轨,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；,18,10.4 滚动支承,第十章 支承与导轨,19,类型：,按接触角 划分,向心轴承,径向力,向心角接触轴承,推力角接触轴承,推力轴承,径向力（主要） 轴向力,径向力 轴向力 （主要）,轴向力,公称接触角：轴承套圈传递给滚动

7、体的合力公称作用线与垂直于轴承轴心的平面之间夹角。,10.4 滚动支承,第十章 支承与导轨,20,21,按滚动体的形状划分：,10.4 滚动支承,第十章 支承与导轨,22,10.4 滚动支承,推力球轴承 50000,滚针轴承 a) NA0000 b) RNA0000,23,滚动轴承代号,前置代号 （字母）,基本代号（数字、字母）,后置代号 (字母+数字),五 四 三 二 一, 轴承分部件代号, 内径代号, 宽度系列代号, 直径系列代号, 类型代号, 公差等级代号, 特殊轴承材料代号, 保持架及材料代号, 密封与防尘代号, 内部结构代号, 游隙代号,24,基本代号,（1）轴承类型,25,省略宽度

8、代号为0 内径相同，而直径系列代号不同的四种轴承的比较。,尺寸系列代号-左起第二、三位。,特轻 轻 中 重,26,27,内径代号 - 基本代号左起第四、五位。,28,3. 后置代号 - 用字母（或加数字）表示。,29,6204,30,滚动轴承的失效形式 疲劳点蚀 主要有三种： 塑性变形 磨损,受力分析：,如果受轴向载荷，各滚动体平均分担 。,如果受径向载荷Fr，则有：,上半圈滚动体不受力 下半圈滚动体受力,疲劳点蚀,滚动体的应力变化情况,潘存云教授研制,31,疲劳点蚀： 在选择、安装和维护正常的条件下，试验研究发现：绝大多数的轴承失效形式为疲劳点蚀。即在滚道或滚动体表面上出现一些小坑、裂纹、剥

9、落。 引起原因： 滚动体和滚道接触表面受脉动循环变应力。 危害：轴承运动时震动剧烈，噪音增大，摩擦显著增大以及旋转 精度低。,塑性变形： 当轴承转速很低或间歇摆动时，不会产生疲劳损坏。但很大的静载荷或冲击载荷作用下，会使滚道和滚动体产生永久变形，从而使轴承在运转过程中产生剧烈振动和噪音而失效。,32,滚动轴承的寿命计算,寿命： 轴承中任一元件首次出现疲劳点蚀前轴承所经历的总转数， 或恒定转速下的总工作小时数,基本额定寿命： 一批相同的轴承，在相同条件下运转， 其中90%的轴承不出现疲劳点蚀时的总转数或在给定转速 下工作的小时数，用L10或L10(h)表示。,33,10.4 滚动支承,第十章 支

10、承与导轨,基本额定动负荷： 一批同型号的轴承基本额定寿命为106转次时轴承所承受的负荷， 用C表示。对深沟球轴承以Cr表示，对推力轴承 Ca。 根据滚动轴承疲劳实验可以得出如下的曲线：,载荷与寿命的关系,=3 球轴承 = 10/3 滚子轴承,寿命指数,代入一组数据求解,当L10=1时 （106r） P=C,或,34,当量动载荷的计算,含义：当量动载荷是一种考虑径向载荷与轴向载荷双重影响，经换算后的假想载荷。其效果与某一个基本额定动载荷相当。,计算公式：,P=X Fr+Y Fa,X-径向动载荷系数；,Y-轴向动载荷系数。,向心轴承：,P=Fr,推力轴承：,P=Fa,35,轴承的选择计算 已知轴承

11、，验算P或L验算问题； 已知工作条件，选择轴承选择问题。 重点在选择问题的解决。 解决过程如下： （1）类型选择 主要考虑的因素： 轴承所占空间位置（安装尺寸） 径向位置受限制 选特轻或超轻系列； 轴向位置受限制 选窄或特窄系列； 荷大小、方向和性质 负荷大 滚子轴承；负荷小 球轴承 纯径向负荷 深沟球轴承 纯轴向负荷 推力球轴承 径向负荷、轴向负荷同时 向心角接触球轴承； 深沟球轴承和推力球轴承联合 调心性能 要求能自动调心时，（轴与轴承孔座的中心线不易重合而有角度误差 时），可选用调心球轴承,36,旋转精度 一般选用G级精度，要求严格时，选用高精度的轴承。 摩擦力矩 Tm较小，且运动灵活的

12、场合，常选用深沟球轴承。 特殊要求 （2）规格选择（验算）,37,滚动轴承的摩擦力矩,38,滚动轴承的组合设计,1、轴承的内圈固定,（1） 轴肩定位,可承受较大的单向轴向载荷,一、轴承的固定,39,（2） 轴环定位,1、轴承的内圈固定,可承受较大的单向轴向载荷,40,为保证定位可靠，应使轴段长度小于轴承宽度,可承受不大的双向轴向载荷，转速不宜高,（3）弹性挡圈,41,（4）圆螺母,可承受较大的双向轴向载荷，对轴的削弱大,42,（1） 轴承端盖定位,可承受较大的轴向载荷,2、轴承的外圈固定,端盖固定,43,（2） 套筒肩环固定,轴承外圈的固定,适用于轴向载荷大、转速高场合,44,（3） 孔用弹性挡圈,适用于轴向载荷不大的场合,45,二、轴组件的轴向固定,1 两端固定,每个轴承都是单向固定,适用于工作温度变化不大的短轴,全固式,46,两端单向固定:,受径向载荷由两个轴承共同承担,1 两端固定,47,受向右的轴向载荷由右侧轴承承担,48,受向左的轴向载荷由左侧轴承承担,49,一端是双向固定 另一端是游动,固定端,2 一端固定、一端游动,固游式,适用于工作温度较高的长轴,50,游动端,51,圆柱滚子轴承内外圈可移动,52,固游式,受向右的轴向载荷由右侧轴承承担,5