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　　* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 轴承正装时： 圆锥滚子轴承的简图如下（将内圈与轴视为一体）： 机械设计基础 —— 轴承 若 FS1 + Fa FS2 轴向合力向右，轴有向右移动的趋势，但外圈被固定， 右轴承被压紧，会产生反力FS2’，使轴向力平衡，使得: FR Fr1 Fr2 FS1 FS2 Fa 合力 FS2′ 右轴承被压紧, 轴向力 左轴承被放松, 轴向力 FR Fr1 Fr2 FS1 FS2 Fa 轴承正装时： 圆锥滚子轴承的简图如下（将内圈与轴视为一体）： 机械设计基础 —— 轴承 若 FS1 + Fa FS2 轴向合力向右，轴有向左移动的趋势，但外圈被固定， 左轴承被压紧，会产生反力FS1’，使轴向力平衡，使得: 合力 FS1′ 左轴承被压紧, 轴向力 右轴承被放松, 轴向力 结论： 轴承反装时，可得到与正装同样的结论 结论总结如下： 根据排列方式判明派生轴向力 FS1、FS2 的方向 判明轴向合力指向及轴可能移动的方向，分析哪端轴承被“压紧”，哪端轴承被“放松” “放松”端的轴向载荷等于自身的内部轴向力 “压紧”端的轴向载荷等于除去自身派生轴向力后其它轴向力的代数和 机械设计基础 —— 轴承 对于能承受少量轴向力而a=0 的向心轴承(如深沟球轴承)： Fa Fr1 Fr2 因为：a＝0 , FS1＝0 ，FS2＝ 0 所以：F合力＝Fa 图中： Fa1＝0 Fa2＝Fa 5 推力球轴承的当量动载荷 对推力球轴承，不能承受径向力，只能承受轴向力，则： 机械设计基础 —— 轴承 三、轴承静载荷计算 机械设计基础 —— 轴承 失效形式：过大塑性变形 对象：低速或受较大冲击载荷作用的轴承 目的：防止轴承元件发生塑性变形 基本额定静载荷C0 ：限制塑性变形的极限载荷值，由手册查取 对向心轴承为 C0r － 径向基本额定静载荷 对推力轴承为 C0a － 轴向基本额定静载荷 径向轴承或角接触轴承的当量静载荷P0: 实际选用： 推力轴承的当量静载荷： 静强度校核公式： 19-10 滚动轴承的组合设计 组合设计的内容包括： 固定、配合与装拆、润滑与密封 组合设计合理与否将影响轴系的受力、运转精度、轴承寿命及机器性能 机械设计基础——轴承 一、轴承的固定 二、轴承的润滑与密封 三、轴承的配合与装拆 一、轴承的固定 机械设计基础 —— 轴承 作用： 实际上是对整个轴系起固定作用，使轴系应有确定的位置，承受轴向力，防止轴向窜动；防止温升后卡死；轴承游隙的调整。 常用三种固定方法： 1 两端固定 2 一端固定、一端游动 3 两端游动 1 两端固定 这是最常见的固定方式 两端的轴承各限制一个方向的轴向移动 适合于工作温升不高的短轴（跨距 L ≤ 400 mm） 机械设计基础 —— 轴承 考虑到轴的受热伸长，应留出热补偿间隙 0.2~0.3mm 调整垫片 调整垫片 2 一端固定、一端游动 适合于工作温升高的长轴（跨距 L ＞ 400 mm） 固定支点的轴承内外圈左右均固定，承担双向轴向力 游动支点的轴承只承受径向力，不承受轴向力 机械设计基础 —— 轴承 当轴受热伸长时，游动支点随轴一起向外移动，避免轴承受到附加载荷作用，防止轴承卡住 为什么“N”类轴承作游动支点时外圈亦需轴向固定？ 3 两端游动 一根轴上的两个轴承都不进行轴向固定 主要用于人字齿轮传动中的小齿轮轴 机械设计基础 —— 轴承 大齿轮轴进行了两端固定，小齿轮轴系，其轴向位置的约束靠人字齿的形锁合来保证 调整垫片 二、轴承的润滑与密封 机械设计基础 —— 轴承 1 润滑 目的：减少摩擦磨损、冷却、吸振、防锈 方式：脂；浸油、滴油、喷油、油雾 浸油润滑时，油面不高于最下方滚动体的中心 2 密封 目的：防尘、防水、防止润滑剂流失 机械设计基础 —— 轴承 方式： 1 接触式密封： 毡圈、O形密封圈、唇形密封圈、机械密封（端面密封） 2 非接触式密封： 缝隙密封、离心式密封（甩油密封）、迷宫密封、螺旋密封 1 接触式密封 毡圈 机械设计基础 —— 轴承 唇形密封圈 2 非接触式密封 机械设计基础 —— 轴承 离心式密封（甩油密封） 缝隙密封 迷宫密封 三、轴承的配合与装拆 机械设计基础 —— 轴承 1 滚动轴承的配合 内圈与轴颈：采用基孔制 外圈与座孔：采用基轴制 选择的原则： 紧些的配合旋转精度高、振动小 转动套圈、速度高、受载大、工作温度变化大——选较紧的配合（过盈配合） 不动套圈、常拆轴承——选较松的配合（间隙配合 2 滚动轴承的装拆 要求： 容易装拆；装拆时不被损坏，也不能损坏其他零件 ——安装力或拆卸力不要通过滚动体传递 机械设计基础 —— 轴承 轴肩高度应低于内圈厚度→拆卸时不损坏 轴肩开槽 轴承内圈Ｒ＞轴肩处ｒ 安装轴承轴段不宜过长→易装易拆 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 20-1 滚动轴承的结构和类型 一、结构 二、材料 三、分类 四、类型及特点 机械设计基础——轴承 一、结构 机械设计基础 —— 轴承 组成：内圈、外圈、滚动体、保持架 外圈 内圈 滚动体 保持架 二、材料 机械设计基础 —— 轴承 保持架：避免滚动体直接接触，减少发热和磨损 材料：低碳钢；铜、铝、工程塑料 内圈、外圈、滚动体：高硬度、高接触疲劳强度、良好耐磨性和冲击韧性 材料：含铬轴承钢，硬度60~65 HRC 三、分类 机械设计基础 —— 轴承 1 按滚动体形状分 2 按受载方向分 1 按滚动体形状分 按滚动体形状分： 球轴承、滚子轴承 机械设计基础 —— 轴承 又可细分为： 球轴承、圆柱滚子轴承、滚针轴承、圆锥滚子轴承、球面滚子轴承 2 按受载方向分 按受载方向和公称接触角分： 机械设计基础 —— 轴承 滚动体与套圈接触处的法线与轴承的径向平面之间的夹角? 向心轴承: a=0o 向心推力轴承： 0o a 90o 向心角接触轴承: 0o a≤45o 推力角接触轴承: 45o a 90o 推力轴承: a=90o 注意： 在径向载荷作用下产生内部轴向力Fd，其方向是使内外圈分离，所以要成对使用 内部轴向力Fd的大小与a有关 四、类型及特点 机械设计基础 —— 轴承 1 向心轴承(a=0o) 2 调心轴承(a=0o) 3 向心推力轴承 (0o＜a90o) 4 推力轴承(a=90o) 5 选择原则 1 向心轴承(a=0o) 深沟球轴承: 6类 →nlim最高、价廉, 优先采用 受力类型: Fr, 不大的Fa(双向) 圆柱滚子轴承: N类→承载力较大 受力类型: 很大的Fr, 不能承受轴向力Fa 机械设计基础 —— 轴承 滚针轴承: NA类 →内外圈可分离, 径向尺寸小 受力类型: 很大的Fr, 不能承受轴向力Fa 2 调心轴承 (a=0o) 调心球轴承: 1类→调心性能最好 受力类型：Fr, 不大的Fa(双向) 机械设计基础 —— 轴承 调心滚子轴承: 2(3)类→调心性能好、承载力较大 受力类型：Fr, 不大的Fa(双向) 3 向心推力轴承 (0o＜a90o) 角接触球轴承:７类，a＝15o、25o、40o 受力类型：Fr, 单向Fa 机械设计基础 —— 轴承 圆锥滚子轴承：3类 受力类型：Fr, 单向Fa 4 推力轴承(a=90o) 推力球轴承: 5类 受力类型：只承受轴向(Fa) 机械设计基础 —— 轴承 单列：承受单向轴向力 双列：承受双向轴向力 5 滚动轴承类型的选择原则 根据载荷大小、性质、轴承的转速、调心性能、安装和拆卸、价格等确定轴承类型 其中，载荷(包括大小和方向)、转速的大小一般是最主要的 机械设计基础 —— 轴承 一般而言， 高速，平稳低载：60000（深沟球轴承） 载荷较大+冲击：滚子轴承 径/轴向载荷较大： 较低转速：30000（圆锥滚子） 较高转速：70000角接触球轴承 轴向载荷径向载荷：推力+向心组合 滚动轴承的代号 滚动轴承为标准件：GB/T 272-1993 机械设计基础——轴承 旧标准代号 举例 前置代号 基 本 代 号 后置代号 尺寸系列 代 号 分部件代号 类型代号 内径代号 直径系列代号 宽度系列代号 内部结构代号 密封与防尘代号 公差等级代号 。。。 字母 2 1 3 4 5 字母(+数字) 1 内径尺寸代号 2 尺寸系列代号 3 类型代号 基本代号 机械设计基础 —— 轴承 表示轴承的基本类型、结构和尺寸，是轴承代号的的基础 表明轴承的内径、直径系列、宽度系列、类型 1 内径尺寸代号 右起第1、2位数字 内径d: （即轴的直径） 00——10mm 01——12mm 02——15mm 03——17mm 04~96——数字x 5 mm 机械设计基础 —— 轴承 对于内径 (500mm，以及22mm、28mm、32mm的轴承，用公称内径数值直接表示，但在与尺寸系列代号之间用“/”分开 2 尺寸系列代号 直径系列代号、宽度系列代号 直径系列代号：第三位数字 指结构相同、内径相同的轴承使用不同直径的滚动体，在外径和宽度方面的变化系列 0,1—特轻 2—轻 3—中 4—重 机械设计基础 —— 轴承 宽度系列代号：第四位数字，常与直径系列代号同时使用 表示同一内径和外径的轴承可以有不同的宽度 多数正常系列可不标 0,1 特轻 2 轻 5 轻宽 3 中 6 中宽 4 重 3 类型代号 第五位(从右到左数)，用数字或字母表示 代号为0（双列角接触球轴承），则省略 机械设计基础 —— 轴承 具体见p308表19-6 代号 轴承类型 旧代号 3 圆锥滚子轴承 7 5 推力球轴承 8 6 深沟球轴承 0 7 角接触球轴承 6 N 圆柱滚子轴承 2 NA 滚针轴承 4 常用的几类滚动轴承，一般无前置代号 前置代号 机械设计基础 —— 轴承 用字母表示 表示成套轴承分部件 公差等级(精度)代号： 0 、6x 、6、5、4、2六级精度，逐渐增高 表示成：/P0 、/P6x 、/P6、/P5、/P4、/P2 内部结构代号： 如：C— a=15o、AC — a=25o、B—a=40o ? 轴承径向游隙系列代号： /C1、 /C2、/C0、 /C3、/C4、/C5六组游隙，由小到大 0组( /C0)）游隙常用，可省略 后置代号 机械设计基础 —— 轴承 用字母（+数字）表示 表示轴承内部结构、密封与防尘、保持架及其材料、轴承材料及公差等级等 内径尺寸代号 外径系列代号 类型代号 结构特点代号 宽度系列代号 精度代号 滚动轴承代号:旧标准 机械设计基础 —— 轴承 □ X XX X X XX 了解 7212C 举例 机械设计基础 —— 轴承 6305 304/32 (/P0) 7211C/P5 深沟球轴承 直径系列为3(中),宽度系列为0(不标) 内径d=25mm 0级精度(不标) 角接触球轴承 直径系列为2(轻) 宽度系列为0(不标) 内径d =60mm a=15o 内径d=32mm 圆锥滚子轴承 宽度系列为0 直径系列为4(重) 5级精度 接触角15 ? 直径55mm 正常宽度、轻系列 角接触球轴承 19-9 滚动轴承的失效形式及选择计算 一、失效形式 二、轴承寿命计算 三、轴承静载荷计算 机械设计基础——轴承 设计轴承的基本方法： 由工作条件定轴承类型 结构定轴承直径 初选型号 →C、C0 验算寿命： 计算轴承载荷→查e、X、Y →计算P→计算Lh→分析轴承是否合格 一、失效形式 机械设计基础 —— 轴承 失效形式： 疲劳点蚀 —— 最主要的失效形式，滚动体表面、套圈滚道都可能发生点蚀 过大塑性变形—— 低速轴承的主要失效形式，接触应力过大(载荷过大或冲击载荷)，元件表面出现较大塑性变形 磨损、胶合、内外圈和保持架破损等——使用维护不当而引起的，属于非正常失效 设计准则： 一般转速的轴承 — 进行寿命(额定动载荷)计算，防止疲劳点蚀破坏 转速极低或仅作缓慢摆动的轴承 — 按静强度(额定静载荷)计算，防止塑性变形 二、轴承寿命计算 机械设计基础 —— 轴承 1 基本概念 2 寿命计算 3 当量动载荷 P 的计算 4 向心角接触轴承轴向载荷 Fa 的计算 5 推力球轴承的当量动载荷 针对失效形式：疲劳点蚀 1 基本概念——寿命 轴承寿命：( 106 r 或 h ) 轴承中任一元件出现疲劳点蚀前，所经历的总转数或总工作小时数 基本额定寿命：用 L10 表示 一批相同的轴承，在相同的条件下运转，其中90％的轴承不发生疲劳点蚀前所经历的总转数或总工作小时数 机械设计基础 —— 轴承 寓意： 一批轴承中有90％的寿命将比其基本额定寿命长 一个轴承在基本额定寿命期内正常工作的概率有90％，失效率为10％ 注意：额定寿命随运转条件而变化 比如：外载荷增大，额定寿命降低 因此，基本额定寿命并不能直接反映轴承的承载能力 90％ 10％ 完好 基本额定动载荷 定义： 规定轴承在 基本额定寿命L10 为 106 转 时，所能承受的最大载荷，用 C 表示 即：在C 的作用下，运转 106 转 时，有10％的轴承出现点蚀，90％的轴承完好 机械设计基础 —— 轴承 对于具体轴承，C 为定值，按手册查取 对向心轴承(0o ? a ?45 o )，C为纯径向载荷——Cr 对推力轴承(45o a ?90o ) ，C为纯轴向载荷——Ca 额定动载荷越大 轴承的承载能力越大 2 寿命计算 目的：根据工作条件和设计要求，选择合适的轴承尺寸 载荷与额定寿命的关系曲线=常数 式中：P 为当量动载荷 L10为P 作用下的额定寿命 e为寿命指数，球轴承 e =3，滚子轴承e =10/3 机械设计基础 —— 轴承 当载荷为额定动载荷C 时： L10 106r P C P1 1 L1 轴承的疲劳曲线 小时数表示： 或： －已知轴承的C ，计算额定寿命 －根据预期寿命Lh′，计算所需的C ′ 预期寿命 所需额定动载荷 轴承的额定寿命： 3 当量动载荷 P 的计算 对于向心轴承，C 为径向载荷Cr 对于推力轴承，C 为轴向载荷Ca 但轴承可能同时承受径向载荷Fr 和轴向载荷 Fa 为了与C在相同的条件下进行比较，引入当量动载荷的概念 当量动载荷：一假想载荷，与C 同类型，它对轴承的作用与实际载荷的作用等效。用 P 表示 实际载荷的条件不同时，按确定基本额定动载荷的条件进行换算后的载荷——即为纯径向力Pr、纯轴向力Pa 计算式： 机械设计基础 —— 轴承 X － 径向载荷系数 Y － 轴向载荷系数 见表19-7 Fa Fr 实际工作条件下，需引入载荷系数 fP (见表19-8)修正P： 4 向心角接触轴承轴向载荷 Fa 的计算 Fr 、 Fa －轴承的径向、轴向力 （注意区别与轴上载荷） 对纯径向轴承：P=fPFr 对纯轴向轴承：P=fPFa 径向载荷 Fr 的计算见轴受力分析，即： 机械设计基础 —— 轴承 Fa并不是外界的轴向作用力，而应是轴承所受的轴向力，它应根据整个轴上的轴向载荷(对于向心推力轴承还应包括因径向载荷Fr产生的派生轴向力FS)之间的平衡条件得出 RV1 RV2 RH1 RH2 FR FA FT 而： ⑴ 派生轴向力FS 向心角接触轴承（角接触球轴承、圆锥滚子轴承）受纯径向载荷作用后，会产生派生轴向分力 FS 机械设计基础 —— 轴承 派生轴向力FS 大小见表19-9 FS Fr Qi Ri FSi O 角接触球轴承 注意 FS 的方向 α 表19-9内部轴向力FS 30000 70000C a=15o 70000AC a=25o 70000B a=40o FS=Fr/(2Y) FS=eFr FS=0.68Fr FS=1.14Fr ⑵ 排列方法 为使 S 得到平衡，角接触轴承一般成对使用 正装 － 面对面安装 轴承外圈的窄边相对， 即内部轴向力指向相对 正装时跨距短，轴刚度大 机械设计基础 —— 轴承 反装 － 背靠背安装 两轴承外圈的宽边相对 即派生轴向力指向相背 反装时跨距长，轴刚度小 FR FR Fr1 Fr2 FS1 FS2 Fr2 Fr1 FS1 FS2 为简化计算，可认为支反力作用于轴承宽度的中点 ⑶ 角接触轴承的轴向载荷Fa 当外载既有径向载荷又有轴向载荷时，角接触轴承的轴向载荷 Fa ＝？ 机械设计基础 —— 轴承 要同时考虑轴向外载 Fa和派生轴向力FS FR Fr1 Fr2 FS1 FS2 Fa Fa Fr2 Fr1 FS1 FS2 FR 机械原理——机械的平衡 机械原理——机械的平衡 第19章 轴 承 机械设计基础——轴承 概述 机械设计基础——轴承 箱体 齿轮 轴 轴承 轴承孔 轴承：支持轴或轴上转动零件的部件 作用： 支持轴及轴上零件，保持轴的旋转精度 减少转轴与支持面间的摩擦磨损 分类： 按承载方向分：向心轴承、推力轴承 按摩擦性质分：滑动轴承、滚动轴承 滑动轴承 19-1 滑动轴承概述 19-2 滑动轴承的结构 19-3 滑动轴承的材料 19-4 润滑剂和润滑装置 19-5 非全液体摩擦滑动轴承的计算 机械设计基础——轴承 基本要求: 了解滑动轴承的特点、应用场合 了解滑动轴承的典型结构、轴瓦材料及其选用原则 了解常用润滑剂及润滑装置 掌握不完全液体润滑滑动轴承的设计原理及设计方法 19-1 滑动轴承概述 主要特点：工作平稳，无噪声；液体润滑时摩擦损失小 应用情况：工作转速特高的轴承；要求对轴的支承位置特别精确的轴承；特重型轴承；大冲击和振动载荷的轴承；剖分式轴承；径向尺寸小的轴承；特殊工况下 滑动轴承中的摩擦按润滑油存在方式分：干摩擦、边界摩擦、液体摩擦、混合摩擦(非液体摩擦) 机械设计基础——轴承 19-2 滑动轴承的结构 机械设计基础 —— 轴承 向心滑动轴承 推力滑动轴承 滑动轴承组成：轴承体、轴瓦及轴承衬、润滑与密封装置 滑动轴承分类： 向心滑动轴承 —— 整体式、剖分式、自动调心式 推力滑动轴承 河南科技大学专用 一、 向心滑动轴承 组成：轴承座、轴套或轴瓦、联接螺栓等。 §19-2 滑动轴承的结构型式 整体式向心滑动轴承 剖分式向心滑动轴承 榫口 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 F 厚壁轴瓦 整体轴套 卷制轴套 河南科技大学专用 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。 45? 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=0.5~1 非液体润滑摩擦的滑动轴承: B/d=0.8~1.5 B d 整体式向心滑动轴承 机械设计基础 —— 轴承 轴承座 整体轴套 油孔 螺纹孔 结构：轴承座、轴套（整体） 轴承座设有安装润滑油杯的螺纹孔 轴套上开有油孔，内表面开有油槽 特点：结构简单，成本低 但装拆不便，无法调整 应用：低速、轻载或间歇性工作的机器 剖分式向心滑动轴承 机械设计基础 —— 轴承 轴承座 轴承盖 双头螺柱 油孔 油槽 剖分式轴瓦 结构：轴承座、轴承盖、剖分式轴瓦、螺柱 特点：剖分面作成阶梯状，且垂直载荷方向 正剖、斜剖，装拆方便，常在轴瓦表面粘附轴承衬 磨损后可调整间隙，结构复杂 应用：常用 自动调心式向心滑动轴承 机械设计基础 —— 轴承 应用： 用于支承挠度较大或多支点的长轴 结构：轴瓦瓦背制成凸球面 其支承面制成凹球面 特点：轴瓦能摆动，适应轴的变形 推力滑动轴承 机械设计基础 —— 轴承 分类：空心式、单环式、多环式 轴上的轴向力应采用推力轴承来承受 止推面：轴端面、轴中段做凸肩或装上推力圆盘 19-3 滑动轴承的材料 机械设计基础 —— 轴承 轴瓦或轴承衬：轴颈应比轴瓦耐磨 对材料性能的要求: 良好的减摩性、耐磨性和抗咬粘性 良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性 足够的强度和抗腐蚀能力 良好的导热性、工艺性和经济性等 常用材料： 金属：青铜、轴承合金、粉末冶金、灰铸铁等 非金属：工程塑料、硬木、橡胶、聚四氟乙烯 轴承盖、轴承座：灰铸铁，铸钢 轴颈：钢 轴承衬 常用材料性能比较 机械设计基础 —— 轴承 材料 组成 性能特点 应用 轴承合金 (巴氏合金) Sn,Pb,Sb合金 耐磨，磨合，导热性，油吸附性好 强度小，价格贵 重载，中高速 青铜 Cu+Sn,Pb, Al 较硬,强度高,耐磨 磨合性差 重载，中速 粉末冶金 Fe+石墨 Cu+石墨 含油轴承 韧性低 平稳载荷，无冲击，中低速 铸铁 HT 轴颈硬度轴瓦硬度 轻载，低速 19-4 润滑剂和润滑装置 一、润滑剂 二、润滑装置 机械设计基础——轴承 一、润滑剂 机械设计基础 —— 轴承 润滑油：液体，用途最广泛 润滑脂：半固体，润滑油＋稠化剂，一般用于中低速 固体润滑剂：主要用作油、脂的添加剂，也可单独使用，如C, MoS2, PTFE(聚四氟乙烯)等 作用：减少摩擦损失、减轻工作表面的磨损、冷却、吸振等 常用润滑剂：润滑油、润滑脂、固体润滑剂 §19-4 润滑剂和润滑装置 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： τ=η du dy ----- 牛顿液体流动定律 η----液体的动力粘度，简称粘度 量纲：力·时间/长度2 单位：N · s /m2 (Pa ·s) 或泊：1P=1 dyn · s /cm2 运动粘度： ν = η ρ 单位： m2 / s 或斯St：cm2 /s 或厘斯cSt：1St=100 cSt 实验结果： o x y y dy du 分析位置y处薄层的受力 A B 我国石油产品是用运动粘度标定的 润滑油的性能指标及选择 性能指标： 粘度——液体流动时，每薄层相互间的阻抗剪力，它是液体流动时内部摩擦阻力的度量 是最重要的性能指标，也是选择润滑油的主要依据 油性——也称润滑性，表征油中的极性分子对金属表面的吸附性能。油性好则摩擦系数小 凝点——反映润滑油的低温工作性能 闪点——反映润滑油的高温工作性能 机械设计基础 —— 轴承 润滑油的选择原则： 压力大或在冲击、变载条件下工作，应选粘度高的油 速度高时，应选粘度低的油，以减少摩擦损失 工作温度高时，应选粘度高的油，因粘度会随温度升高而下降 润滑脂的性能指标及选择 性能指标： 针入度(稠度)——表征润滑脂的稀稠度，类似于油的粘度 用一特制重1.5N锥形针在25°C恒温下5s内刺入润滑脂内的深度。标志润滑脂内阻力的大小和受力后流动性的强弱 滴点——温度升高时，润滑脂第一滴掉下时的温度，表征润滑脂耐高温的性能 耐水性——润滑脂与水接触时，其特性的保持程度 机械设计基础 —— 轴承 润滑脂的选择原则： 压力大、速度低——小针入度，反之选针入度大的 润滑脂的滴点应高于轴承工作温度20~30℃，以免流失 在有水或潮湿场合，应选防水性的润滑脂 表19-2 常用常用润滑油的主要性质 名 称 全损耗 系统用油 GB443-89 汽轮机油 GB11120-89 代 号 40 ℃的粘度 mm2/s L-AN7 6.12~7.48 -10 110 凝点 ≤ C 闪点(开式) ≥ C 用于高速底负荷机械、精密机床、纺织纱锭的润滑和冷却。 普通机床的液压油。用于一般滑动轴承、齿轮、蜗轮的润滑 用于重型机床导轨、矿山机械的润滑。 用于汽轮机、发电机等高速高负荷轴承和各种小型液体润滑轴承 L-AN100 90~110 0 210 L-AN10 9.0~11.0 -10 125 L-AN15 13.5~16.5 -10 165 L-AN32 28.8~32.2 -10 170 L-AN46 41.4~50.6 -10 180 L-AN68 61.2~74.8 -10 190 L-TSA32 28.8~35.2 -7 180 L-TSA46 41.4~50.6 主要用途 二、润滑装置 机械设计基础 —— 轴承 润滑油润滑装置：油孔、芯捻或线纱油杯、针阀滴油杯、油杯、飞溅润滑、压力润滑 润滑脂润滑装置：旋转油杯、压注油嘴 油槽结构： 润滑油润滑装置 油孔 芯捻或线纱油杯 针阀滴油杯 油环 机械设计基础 —— 轴承 飞溅润滑 压力润滑 19-5 非全液体摩擦滑动轴承的计算 工作条件：边界膜不破坏、粗糙表面内有流体润滑存在 失效形式： 磨损——导致轴承配合间隙加大，影响轴的旋转精度，甚至使轴承不能正常工作 胶合——高速重载且润滑不良时，摩擦加剧，发热多，使轴承上较软的金属粘焊在轴颈表面而出现胶合 设计准则： 维持边界膜不遭破坏 主要进行压强p、压强与速度乘积 pv 的验算 机械设计基础——轴承 一、向心轴承的计算 二、推力轴承的计算 三、设计步骤 一、向心轴承的计算 机械设计基础 —— 轴承 2 压强和速度乘积pv的验算 限制温升防止油膜破裂，防止胶合破坏 1 压强p验算 限制压力防止油膜破裂，防止轴瓦过度磨损 b d F 许用压强p 查表19-1 许用pv值 查表19-1 二、推力轴承的计算 机械设计基础 —— 轴承 2 压强和速度乘积pv的验算 限制温升防止油膜破裂，防止胶合破坏 1 压强p验算 限制压力防止油膜破裂，防止轴瓦过度磨损 许用压强p 查表19-4 许用pv值 查表19-4 d0 F n 平均速度 三、设计步骤 机械设计基础 —— 轴承 选择轴瓦材料 确定轴承结构形式 确定轴承宽度b和直径d 验算p、pv 选择轴承的配合 选择润滑剂与润滑装置 一、动压润滑的形成和原理和条件 §19-6 动压润滑的基本原理 F F F F 先分析平行板的情况。板B静止，板A以速度向左运动，板间充满润滑油，无载荷时， 液体各层的速度呈三角形分布，近油量与处油量相等，板A不会下沉。但若板A有载荷时，油向两边挤出，板A逐渐下沉，直到与B板接触。 两平形板之间不能形成压力油膜！ v v v h1 a a h2 c c 如两板不平行板。板间间隙呈沿运动方向由大到小呈收敛楔形分布，且板A有载荷， 当板A运动时，两端速度若程虚线分布，则必然进油多而出油少。由于液体实际上是不可压缩的，必将在板内挤压而形成压力，迫使进油端的速度往内凹，而出油端的速度往外鼓。进油端间隙大而速度曲线内凹，出油端间隙小而速度曲线外凸，进出油量相等，同时间隙内形成的压力与外载荷平衡，板A不会下沉。这说明了在间隙内形成了压力油膜。这种因运动而产生的压力油膜称为动压油膜。各截面的速度图不一样，从凹三角形过渡到凸三角形，中间必有一个位置呈三角形分布。 动压油膜----因运动而产生的压力油膜。 v v v h0 b b F F 形成动压油膜的必要条件： 1.两工件之间的间隙必须有楔形间隙； 2.两工件表面之间必须连续充满润滑油或其它液体； 3.两工件表面必须有相对滑动速度。其运动芳方向必须保证润滑油从大截面流进，从小截面出来。 ∑ Fy =F ∑ Fx ≠ 0 ∑ Fy =F ∑ Fx = 0 向心轴承动压油膜的形成过程： 静止 →爬升 →将轴起抬 转速继续升高 →质心左移 →稳定运转达到工作转速 e ----偏心距 e 滚动轴承 19-6 滚动轴承概述 19-7 滚动轴承的结构和类型 19-8 滚动轴承的代号 19-9 滚动轴承的失效形式及选择计算 19-10 滚动轴承的组合设计 机械设计基础——轴承 基本要求: 熟悉滚动轴承的代号、正确地选择滚动轴承的类型 掌握滚动轴承的寿命计算 正确进行滚动轴承组合设计 难点：向心推力轴承(指角接触球轴承与圆锥滚子轴承)的受力分析 第20章 滚动轴承概述 滚动轴承是标准件，由专业轴承厂集中生产 机械设计基础——轴承 特点： 摩擦阻力小, 功率损耗少, 起动灵敏，f＝0.05, h= 0.98～0.995 可同时承受径向和轴向载荷，简化了支承结构 径向间隙小，还可用预紧方法消除间隙，因此回转精度高 互换性好，易于维护，润滑简便, 价格低 抗冲击能力差, 高速时出现噪音 寿命也比不上液体润滑的滑动轴承 径向尺寸大 机械原理——机械的平衡 机械原理——机械的平衡 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *