机械设计 第十三章 轴承qq

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(径向接触 轴承) 调心球轴承(1)
角接触球轴承(3)
圆柱滚子轴承(N、NU)
推力轴承
推力球轴承(5) 推力滚子轴承(8)
调心滚子轴承(2) 滚针轴承(NA)
(轴向接触轴承)
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 ↑
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。
(3) 验算轴承工作能力
1) 验算压强 p —
控制磨损
1) 验算压强 p —
控制磨损
p ,油易被挤掉,易磨损。
应:
FR p [ p] Bd
FR:轴承径向载荷,N; [p]:轴承材料许用压强,MPa,表13-1,P258 ; B、d:mm。 2) 验算 pv 值 — 控制发热胶合 pv,单位面积上摩擦功率大,易发热胶合。
一、轴承合金(白合金、巴氏合金)
1)锡锑轴承合金
优点: f 小,抗胶合性能好、对油的吸附性强、耐腐蚀性好、 容易跑合、是优良的轴承材料,常用于高速、重载的轴承。
缺点:价格贵、机械强度较差; 只能作为轴承衬材料浇注在钢、铸铁、或青铜轴瓦上。 工作温度:t<120℃
2)铜合金(锡青铜、铝青铜、铅青铜)
应:
FR dn pv [ pv] Bd 60 1000
n:轴转速,r/min;[pv]:pv 的许用值,表13-1 。
若不满足以上要求时,可选用较好的轴承材料,或 d ,B 。
3) 验算 v 值
当 p 较小,p、pv 满足要求,但 v 过大时也发生较大磨损。 应:
v
dn
60 1000
组成:轴承座、套筒、径向轴瓦、 止推轴瓦。 其主要承受轴向载荷。 为便于对中,止推轴瓦背面制成球面, 并用销钉定位,防止其随轴转动。 润滑油从底部进入,上部流出。 止推面可利用轴的端面,也可为轴环, 当轴向力较大时可采用多环推力轴承。
推力滑动轴承
(a) 实心端面推力轴颈;(b) 空心端面推力轴颈; (c) 单环轴颈; (d) 多环轴颈
轴瓦的材料和结构
按构造 分 类
整体式(又称轴套) 剖分式(对开式) 进油孔 不便于装拆,可修复性差。 安装和拆卸方便,可修复。
整体轴套
卷制轴套 油沟 薄壁轴瓦 厚壁轴瓦
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。
按材料 分 类
单材料 多材料
如黄铜,灰铸铁等制成的轴瓦。 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)。
v
3. 液体摩擦 有一层压力油膜将两金属表面隔开,彼此不 直接接触。
摩擦和磨损极轻,f ≈ 0.001 ~ 0.008
三、滑动轴承的特点
1.承载能力大,耐冲击; 2.工作平稳,噪音低; 3.结构简单,径向尺寸小。 四、滑动轴承的应用场合 1.高速、高精度、重载的场合;如汽轮发电机、 水轮发电机、机床等。 2.极大型的、极微型的、极简单的场合; 如自动化办公设备等。 3.结构上要求剖分的场合;如曲轴轴承 4.受冲击与振动载荷的场合;如轧钢机。
◆ 实心式:
支承面上压强分布极不均匀,轴心处压强极大,线速度为零, 对润滑很不利,端面推力轴颈工作时轴心与边缘磨损不均匀,较少 使用。 ◆ 空心式 : 轴颈接触面上压力分布较均匀,润滑条件比实心式好。 ◆ 单止推环式: 利用轴颈的环形端面作为止推面,结构简单,润滑方便, 可承受双向轴向载荷。广泛用于低速、轻载的场合。 ◆ 多止推环式: 承载能力大,可承受双向轴向载荷。但各环间载荷分布不均匀。
[p]:许用压强,表13-3;
K:考虑油槽使支承面减小的系数,K = 0.90~0.95。
校核 pv 值,应:pvm
[ pv]
d m n
vm为轴环的平均速度, vm 60 1000 [v ] dm为轴环的平均直径: dm = (d1+d2)/2
[pv]:pvm的许用值,表13-3;一般[pv]=1~2.5 Mpa·m/s
轴颈表面粗糙度为 Ra= 1.6 m m。
选择轴承润滑剂,润滑方法和润滑装置等在此略去。
§13-1 滚动轴承的构造和类型
§10.1
概述
轴承的作用: 用来支承轴。 按摩擦性质的不同分为: 滚动轴承:
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:
二、设计计算
步 骤: 1. 径向滑动轴承设计计算
一般已知:d、n、FR
(1) (2)
根据工作条件和使用要求,选择轴承结构型式、轴承材料;
选择宽径比 B/d; B/d 太小,易端泄; B/d 太大,偏磨加剧。 一般取 B/d ≈ 0.5~1.5,轴刚度大时取较大值。
由 d、 B/d 确定轴承宽度 B。
滚针 表10-1 滚动轴承的主要类型和特性
轴承名称、 类型及代号 结构简图 承载方向 极限转速 允许角偏差 主要特性和应用
组成:轴承座、轴承盖、对开式轴瓦、座盖联接螺栓。
轴承座、盖一般为铸铁,重载、冲击、振动时用铸钢。
特点:座、盖剖分面制有阶梯以便定位,防止错动;
座、盖剖分面间有垫片可调整轴承间隙; 剖分式便于装拆;
轴瓦开有油孔,内表面开有油沟,以便输送、分布润滑油;
当径向载荷方向超过剖分面垂直线左、右35º 范围时,应采用 倾斜剖分面。
FR 100000 MPa 10.1MPa p (1) 验算 p p Bd 110 90
(2) 验算 pv 值
FR n 100000 10 pv MPa m / s 0.476MPa m / s pv 19100 B 19100 110
可知轴承 p、pv 均不超过许用范围。 由验算结果可知,所设计轴承满足工作能力要求。 4) 选择轴承配合和表面粗糙度 参考有关资料,选取轴承与轴颈的配合为 H8/f7, 轴瓦滑动表面粗糙度为 Ra= 3.2 m m,
优点:青铜强度高、承载能力大、耐磨性和导热性 都优于轴承合金。工作温度高达250 ℃。 缺点:可塑性差、不易跑合、与之相配的轴径必须淬硬。 青铜可以单独制成轴瓦,也可以作为轴承衬浇注在钢或铸铁轴瓦 上。 锡青铜 →中速重载 铅青铜 →中速中载 铝青铜 →低速重载
3. 铝基合金 4. 灰铸铁及耐磨铸铁
推力轴承 主要用来承受轴向力
向心推力轴承
能同时承受径向力 和较大的轴向力 接触角α:滚动体的载荷方向线与轴承径向平面之间的夹角。
α↑,承受轴向力的能力↑。
◆ 按结构形式不同,标准滚动轴承分为13类,最常用的有六类:
类型代号
深沟球轴承(6)
向心推 力轴承
成对使用, 两种安装
角接触球轴承(7)
向心轴承
如下表各类轴承的公称接触角
轴承类型 公称接触角 向心轴承主要承受径向载荷 径向接触 角接触 α= 0˚ 0˚ <α<45˚ α 推力轴承主要承受轴向载荷 角接触 轴向接触 45˚ <α<90˚ α= 90˚ α
α
分类:
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 球轴承 滚子轴承 圆柱滚子 圆锥滚子 球面滚子
滚动轴承
轴承的分类:
滚动轴承
滑动轴承
优点多,应用
用于高速、高精度、重载、结构 上要求剖分等场合。 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。
滑动轴承概述
轴承的作用是支承轴。 一、轴承应满足如下基本要求: 1.具有一定的强度和刚度。 2.具有小的摩擦力矩(减少转轴与支承之间的摩擦和磨 损),使回转件转动灵活。 3.保证轴的回转精度。
滑动轴承
合理选择 滚动轴承是标准件,主要掌握 合理使用
一、滚动轴承的构造和材料 1. 构造 内圈: 装在轴上。 外圈: 装在轴承座孔中。
滚动体:在两套圈之间滚动并传递载荷。 保持架: 将滚动体均匀隔开。 滚动体分为: 球
外圈 内圈
保持架 滚动体
滚子: 圆柱形、圆锥形、滚针、球面形等
各类滚动体

圆柱滚子
[v ]
[v]:许用滑动速度,m/s, 若不满足以上要求时,可选用较好的轴承材料,或 d 。 (4) 选择轴承的配合(确定轴承间隙)
由所选配合可确定轴承间隙。 (5) 选择润滑油和润滑方法
2.
止推滑动轴承

4 FA
2 2 (d 2 d1 ) K
校核压强时,应: p
p
FA:轴向载荷,N; d1、d2:轴环的内、外径,mm;一般 d1= (0.4~0.6) d2;
刚性轴承: 允许内外圈偏转角很小的轴承。 调心轴承: 允许内外圈偏转角较大的轴承。 球轴承:
内、外圈可以分离的轴承,称为可分离型轴承。
刚性轴承
深沟球轴承
θ
调心轴承
调心球轴承
可分离型轴承
外圈可分离
圆锥滚子轴承
◆ 按可承受的载荷方向不同,滚动轴承分为三类:
FR
FR
FA
FA
-接触角
向心轴承 主要用来承受径向力
轴承衬
轴承衬的厚度很小,通常不超过 6 mm。
材料要求:
1)摩擦系数小; 2)导热性好,热膨胀系数小; 3)耐磨、耐腐蚀、抗胶合能力强; 4)有足够的机械强度和塑性。 能同时满足这些要求的材料是难找的,但应 根据具体情况主要的使用要求。 工程上常用浇铸或压合的方法将两种不同的 金属组合在一起,性能上取长补短。
非液体摩擦滑动轴承设计
非液体摩擦滑动轴承:用于工作要求不高、速度较低、载荷 不大、难以维护的场合。 工作状况:为混合摩擦状态。
一、主要失效形式 1. 2. 磨粒磨损 胶 合 (咬粘)
防止失效的关键是保证轴颈与轴瓦表面之间形成一层边界油膜, 以避免轴瓦的过度磨粒磨损和轴承因温度升高而引起咬粘。 对不完全油膜滑动轴承的设计计算主要是进行轴承压强 p、轴 承压强与滑动速度的乘积 pv 值和轴承滑动速度 v 的验算,使 其不超过轴承材料的许用值。
第十三
第一节 概述
轴承
第二节 非液体摩擦滑动轴承的主要类型结构和材料 第三节 非液体摩擦滑动轴承的设计计算 第四节 液体滑动轴承的简介 第五节 滚动轴承的结构类型和代号
第六节 滚动轴承类型的选择
第七节 滚动轴承的组合设计
第八章 滚动轴承的失效形式,寿命计算和静强度计算 第九章 带坐轴承的简介Hale Waihona Puke Baidu
轴承:轴的支承。 分为:滑动轴承 — 滑动摩擦;
滑动轴承的结构型式
一、 径向滑动轴承
1. 整体式径向滑动轴承 组成:轴承座、轴套。
轴承座用螺栓与机座连接。 轴套压入座孔内,轴套开有油孔,内表面开有油沟。 特点:结构简单,价格较低,但轴承磨损后无法调整间隙, 只能从沿轴向装入或拆出,装拆不便。 应用:低速、轻载、间隙工作且不重要的场合。
2.
剖分式(对开式)径向滑动轴承
例:试设计一起重机卷筒的滑动轴承。 已知轴承受径向载荷 FR= 100000 N,轴颈直径 d = 90 mm, 轴的工作转速 n =10 r/min。 解: 1) 选择轴承类型和轴承材料 为装拆方便,轴承采用对开式结构。 由于轴承载荷大、速度低,由表13-1选取铝青铜 ZCuAl10Fe3 作为轴承材料,其 [p]=15 MPa,[pv]=12 MPa·m/s 2) 选择轴承宽径比 B/d,确定轴承宽度 B 选取 B/d=1.2,则 B =1.2×90 mm=108 mm,取 B =110 mm。 3) 验算轴承工作能力
剖分式(对开式)径向滑动轴承应用广泛。
3.
自位滑动轴承
用于轴承宽径比 B/d >1.5 的场合,可避免轴承端部迅速磨损。
特 点: 轴瓦外表面为球形,与轴承座、盖内表面球形相配,能自 动调整位置,适应轴颈与轴承孔中心线的不平行度,保证轴颈 与轴瓦的良好接触。 不平行度由制造、安装误差或轴变形引起。
二、止推滑动轴承
圆锥滚子
非对称球 面滚子
球面滚子
滚针
2. 材料
构造和类型2
用滚动轴承钢(GCr15、GCr15SiMn等) 内、外套圈和滚动体: 制造。淬火后表面硬度可达58~66HRC。 保持架: 用比较软的低碳钢、铜合金、铝或塑料制造。
二、滚动轴承的类型
运转灵活,但承载能力低。 滚子轴承: 承载能力高,但运转不如球轴承灵活。
动压润滑中摩擦表面的摩擦状态
1. 干摩擦 固体表面直接接触,因而 →功耗↑ 磨损↑ 温度↑ 不用许出现干摩擦!
v v
→烧毁轴瓦
v
2. 边界摩擦 运动副表面有一层厚度<1 μ m的薄油膜,不 足以将两金属表面分开,其表面微观高峰部 分仍将相互搓削。 比干摩擦的磨损轻,f ≈ 0.008 ~ 0.01
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