第十三章第十三章轴承设计轴承设计轴承的功用：轴承的功用：支承轴及轴上零件，并保持轴的支承轴及轴上零件，并保持轴的旋转精度旋转精度减少转轴与支承间的摩擦和磨损。减少转轴与支承间的摩擦和磨损。轴承类型：轴承类型：滚动轴承滚动轴承有许多优点，应用广泛。有许多优点，应用广泛。滑动轴承滑动轴承在高速、高精度、重载、结构上要求剖在高速、高精度、重载、结构上要求剖分和低速有冲击等场合使用。如汽轮机、离心式压分和低速有冲击等场合使用。如汽轮机、离心式压缩机、内燃机、大型电机中及水泥搅拌缩机、内燃机、大型电机中及水泥搅拌机、滚简清砂机、和破碎机中。机、滚简清砂机、和破碎机中。滑动轴承的润滑液体摩擦滑动轴承简介滑动轴承的类型滑动轴承的结构型式滑动轴承的材料非液体摩擦滑动轴承设计滚动轴承结构滚动轴承结构类型和代号类型和代号滚动轴承类型的选择滚动轴承类型的选择滚动轴承的设计滚动轴承的设计滚动轴承的静载荷计算滚动轴承的静载荷计算滚动轴承装置设计滚动轴承装置设计滚动轴承的寿命计算滚动轴承的寿命计算滚动轴承与滑动轴承比较滚动轴承与滑动轴承比较自学自学1313滑动轴承的类型滑动轴承的类型一、轴承的分类一、轴承的分类按承载方向分按承载方向分径向径向向心向心滑动轴承：承受径向载荷。滑动轴承：承受径向载荷。推力推力滑动轴承：承受轴向载荷。滑动轴承：承受轴向载荷。按润滑状态分按润滑状态分液体液体摩擦摩擦润滑润滑轴承轴承润滑油把轴承轴颈完全分开。润滑油把轴承轴颈完全分开。非液体非液体摩擦摩擦润滑润滑轴承轴承轴承处于混合油膜状态。轴承处于混合油膜状态。无润滑自润滑无润滑自润滑轴承轴承润滑剂种类润滑剂种类液体润滑剂液体润滑剂轴承轴承半固体润滑剂半固体润滑剂轴承轴承润滑脂润滑脂或黄油或黄油固体润滑剂固体润滑剂轴承轴承二硫化钼或石墨二硫化钼或石墨气体气体润滑润滑剂轴承剂轴承空气空气剖分式径向轴承剖分式径向轴承二、滑动轴承的特点二、滑动轴承的特点补充补充工作平稳、可靠；高速度、高精度、重载；工作平稳、可靠；高速度、高精度、重载；可以做成剖分式轴承。可以做成剖分式轴承。三、滑动轴承的设计内容三、滑动轴承的设计内容补充补充确定轴承的结构型式确定轴承的结构型式选择轴瓦和轴承衬的材料选择轴瓦和轴承衬的材料确定轴承结构参数确定轴承结构参数选择润滑剂和润滑方法选择润滑剂和润滑方法计算轴承工作能力及热平衡计算轴承工作能力及热平衡1313滑动轴承的结构型式滑动轴承的结构型式一、径向滑动轴承的结构型式一、径向滑动轴承的结构型式按结构型式分为：按结构型式分为：整体式整体式轴承和轴承和剖分式剖分式轴承。轴承。整体式径向滑动轴承整体式径向滑动轴承特点特点结构简单，成本低廉。结构简单，成本低廉。因磨损而造成的间隙无法调整。因磨损而造成的间隙无法调整。只能从沿轴向装入或拆出只能从沿轴向装入或拆出应用应用低速、轻载或间歇性工作的机器中低速、轻载或间歇性工作的机器中剖分式径向滑动轴承剖分式径向滑动轴承特点特点：结构复杂：结构复杂可以调整磨损而造成的间隙、安装方便。可以调整磨损而造成的间隙、安装方便。应用应用：低速、轻载或间歇性工作的机器中。：低速、轻载或间歇性工作的机器中。整体轴套整体轴套剖分轴套剖分轴套轴承盖轴承座剖分轴瓦联接螺栓轴瓦是滑动轴承中的重要零件轴瓦是滑动轴承中的重要零件。为了安装时易对心。为了安装时易对心在轴承盖与轴承座的中分面上做出在轴承盖与轴承座的中分面上做出阶梯形的榫口阶梯形的榫口承盖应当承盖应当适度压紧适度压紧轴瓦，使轴瓦不能在轴承孔中转动。轴瓦，使轴瓦不能在轴承孔中转动。轴承盖上制有螺纹孔，以便轴承盖上制有螺纹孔，以便安装油杯或油管安装油杯或油管向心滑动轴承的向心滑动轴承的轴瓦内孔为圆柱形轴瓦内孔为圆柱形进油孔进油孔非承载区非承载区承载区承载区轴承盖轴承座剖分轴瓦联接螺栓油杯座孔在轴瓦内表面，以进油口为中心沿纵、斜或横向开在轴瓦内表面，以进油口为中心沿纵、斜或横向开，以利于润滑油均布在整个轴颈上。油沟形式，以利于润滑油均布在整个轴颈上。油沟形式很多，一般与轴瓦端面保持一定距离，以防漏油。很多轴承设计，一般与轴瓦端面保持一定距离，以防漏油。双轴向油槽双轴向油槽(一侧进油形成动压油膜，另一侧进油覆盖在一侧进油形成动压油膜，另一侧进油覆盖在轴颈上半部起冷却作用，最后油从轴承两端泄出轴颈上半部起冷却作用，最后油从轴承两端泄出，常用于，常用于大型液体润滑的滑动轴承中。轴瓦两侧面镗有大型液体润滑的滑动轴承中。轴瓦两侧面镗有结构可以使润滑油顺利进人轴瓦与轴颈的间隙。结构可以使润滑油顺利进人轴瓦与轴颈的间隙。：轴瓦宽度与轴颈直径之比：轴瓦宽度与轴颈直径之比，是向心滑动，是向心滑动轴承重要参数之一。对于液体摩擦滑动轴承，轴承重要参数之一。对于液体摩擦滑动轴承，=0.5~1;=0.5~1;非液体摩擦滑动轴承非液体摩擦滑动轴承=0.8~1.5=0.8~1.5或大些。或大些。当载荷当载荷垂直向下垂直向下或略有偏斜时，轴承中分面常为或略有偏斜时，轴承中分面常为方向；若载荷方向有较大方向；若载荷方向有较大偏斜时偏斜时，则轴承的中分面，则轴承的中分面斜着布置斜着布置通常倾斜通常倾斜4545中分平面垂直于中分平面垂直于接近接近垂直垂直载荷载荷二、推力滑动轴承二、推力滑动轴承有轴向力时有轴向力时应采用推力轴承。应采用推力轴承。可利用可利用也可在轴的中段做出也可在轴的中段做出或装上或装上推力圆盘推力圆盘。沿轴承。沿轴承止推面上还应止推面上还应开有开有楔形楔形固定式推力轴承固定式推力轴承的楔形倾斜角的楔形倾斜角固定不变固定不变在楔形顶部留出平台在楔形顶部留出平台用来承受停车后的轴向用来承受停车后的轴向载荷。载荷。可倾式推力轴承可倾式推力轴承扇形块扇形块(一般为一般为6~126~12块的倾斜角能的倾斜角能随载菏、转速的改变而自行调整随载菏、转速的改变而自行调整因此性能更为优越。因此性能更为优越。固定式推力轴承固定式推力轴承可倾式推力轴承可倾式推力轴承止推轴承止推轴承1313滑动轴承的材料滑动轴承的材料根据轴承的工作情况，要求根据轴承的工作情况，要求轴瓦材料具备下述性能轴瓦材料具备下述性能摩擦系数小；摩擦系数小；导热性好导热性好膨胀系数小；膨胀系数小；耐磨、耐磨、耐蚀、抗胶合能力强；耐蚀、抗胶合能力强；有足够的机械强度和可塑性。有足够的机械强度和可塑性。轴瓦轴瓦常用两层不同金属浇铸或压合而成。两层金属分常用两层不同金属浇铸或压合而成。两层金属分别称为别称为轴瓦基体轴瓦基体轴承衬轴承衬粘附在袖瓦基体上的薄层粘附在袖瓦基体上的薄层 常用常用 的轴瓦和轴承衬 的轴瓦和轴承衬 材料 材料 一、轴承合金一、轴承合金 轴承合金 轴承合金 又称白合金、巴氏合金又称白合金、巴氏合金 锡锑轴承合金锡锑轴承合金 抗胶合性、吸油性、耐蚀性好抗胶合性、吸油性、耐蚀性好, 易跑合。但价贵、机械强度易跑合。但价贵、机械强度 较差 较差, 常用于高速、重载轴承常用于高速、重载轴承 铅锑轴承合金铅锑轴承合金 (性能与锡锑轴性能与锡锑轴 承合金相似，较脆、不宜承受较大冲击载荷，一般用于中速中载 承合金相似，较脆、不宜承受较大冲击载荷，一般用于中速中载 轴承 轴承 两大类。两大类。 二、青铜 二、青铜 青铜强度高，承载能力大，可承受高温。耐 青铜强度高，承载能力大，可承受高温。耐 磨性与导热性都优于轴承合金。但它的可塑性 磨性与导热性都优于轴承合金。但它的可塑性 差，不易跑合，与之相配的轴颈必须淬硬。 差，不易跑合，与之相配的轴颈必须淬硬。 青铜可单独做成轴瓦。为节省有色金属，也 青铜可单独做成轴瓦。为节省有色金属，也 可将青铜浇铸在钢或铸铁轴瓦内壁上。用作轴 可将青铜浇铸在钢或铸铁轴瓦内壁上。用作轴 瓦材料的青铜，主要有锡青铜 瓦材料的青铜，主要有锡青铜 中速重载中速重载 青铜青铜 中速中载中速中载 和铝青铜和铝青铜 低速重载低速重载 三、具有特殊性能的轴承材料三、具有特殊性能的轴承材料 含油轴承 含油轴承 (用粉末冶金法经制粉、成型、烧结等做成的多用粉末冶金法经制粉、成型、烧结等做成的多 常用于加油不便处。在不重要或低速常用于加油不便处。在不重要或低速 轻载处可用 轻载处可用 灰铸铁 灰铸铁 耐磨铸铁耐磨铸铁 轴瓦轴瓦 材料。 材料。 橡胶轴承 橡胶轴承 弹性大弹性大, ,能减振 能减振, ,可用水润滑 可用水润滑 常用于潜水泵、沙石清洗机、常用于潜水泵、沙石清洗机、 钻机等有泥沙的场合。 钻机等有泥沙的场合。 塑料轴承 塑料轴承 f小、可塑性、跑合性好小、可塑性、跑合性好, 耐磨、耐蚀耐磨、耐蚀, 可用水、油及化学溶液润滑。但导热性差可用水、油及化学溶液润滑。但导热性差, ,膨胀系 膨胀系 数较大 数较大, 易变形易变形 P190P190 1313 常用常用 轴瓦及轴承衬 轴瓦及轴承衬 材料参数 材料参数 1313 滑动轴承的润滑滑动轴承的润滑 一、润滑剂 一、润滑剂 轴承润滑的 轴承润滑的 目的 目的 低摩擦功低摩擦功 同时起到同时起到 冷却 冷却 防锈防锈 等作用，轴承能否 等作用，轴承能否 正常工作 正常工作 和选用润滑剂正确与否有很大关系。和选用润滑剂正确与否有很大关系。 润滑剂的类型 润滑剂的类型 液体润滑剂液体润滑剂 ：润滑油 ：润滑油 最常用最常用 半固体润滑剂半固体润滑剂 ：润滑脂 ：润滑脂 不易流失不易流失 固体润滑剂固体润滑剂 通常在特殊场合下使用通常在特殊场合下使用 润滑油润滑油 性能性能 粘度粘度 选择润滑油的主要依据，表征了液体选择润滑油的主要依据，表征了液体 流动的内摩擦性能 流动的内摩擦性能 平行平板平行平板 AB AB 液体内部的摩擦切应力液体内部的摩擦切应力 (动力动力) )粘度 粘度, (运动运动… 任一点的速度梯度任一点的速度梯度 温度 温度 参见上图中润滑油的粘温曲线参见上图中润滑油的粘温曲线 压力压力 当压力当压力 10 10 MPa MPa 时，可忽略影响 时，可忽略影响 粘温曲线 粘温曲线 润滑油的选用润滑油的选用 原则 原则 ：综合考虑速度、载荷和工作 ：综合考虑速度、载荷和工作 情况。 情况。 高温重载选大粘度油 高温重载选大粘度油 高速小载荷选小粘度油高速小载荷选小粘度油 润滑脂润滑脂 润滑油润滑油 特点特点 ：密封简单，不易流失，可用于垂直表面。润 ：密封简单，不易流失，可用于垂直表面。润 滑脂摩擦损耗大，机械效率低，受温度等影响不大， 滑脂摩擦损耗大，机械效率低，受温度等影响不大， 不宜用于高速，且润滑脂易变质。 不宜用于高速，且润滑脂易变质。