十六轴承 1.教学目标 1.会选用滑动轴承的结构和材料 2.掌握非液体摩擦滑动轴承的设计计算; 3.了解滚动轴承的分类,结构、类型、代号 4.掌握滚动轴承选择的方法,能进行寿命计算等; 5.重点掌握滚动轴承的装置设计方法 2.教学重点和难点 【重点】非液体摩擦滑动轴承的设计计算;轴承寿命计算;轴承组合设计 【难点】形成液体摩擦的条件;角接触轴承轴向载荷的计算;轴承组合设计。 3.讲授方法:多媒体和演示柜教学 正文 轴承是支撑轴的部件,按其工作时的摩擦性质可以分为滑动摩擦轴承(简称滑动轴承)和滚 动摩擦轴承(简称滚动轴承)两大类。虽然滚动铀承有一系列优点,在一般机械中获得广泛的应 用,但是在高速、高精度、重载、结构上要求剖分等场合下,滑动轴承则获得广泛使用。所以, 本章主要讨论滑动轴承。 滚动轴承是机器上一种重要的通用部件。它依靠主要元件间的滚动接触来支撑转动零件,具 有摩擦阻力小、容易起动、效率高、轴向尺寸小等优点,而且由于大量标准化生产,具有制造成 本低的优点。因而在各种机械中得到了广泛的使用。 236
236 十六 轴 承 1．教学目标 1．会选用滑动轴承的结构和材料； 2．掌握非液体摩擦滑动轴承的设计计算； 3．了解滚动轴承的分类，结构、类型、代号； 4．掌握滚动轴承选择的方法，能进行寿命计算等； 5．重点掌握滚动轴承的装置设计方法； 2．教学重点和难点 【重点】 非液体摩擦滑动轴承的设计计算；轴承寿命计算；轴承组合设计。 【难点】 形成液体摩擦的条件；角接触轴承轴向载荷的计算；轴承组合设计。 3．讲授方法：多媒体和演示柜教学 正 文 轴承是支撑轴的部件，按其工作时的摩擦性质可以分为滑动摩擦轴承（简称滑动轴承）和滚 动摩擦轴承（简称滚动轴承）两大类。虽然滚动轴承有一系列优点，在一般机械中获得广泛的应 用，但是在高速、高精度、重载、结构上要求剖分等场合下，滑动轴承则获得广泛使用。所以， 本章主要讨论滑动轴承。 滚动轴承是机器上一种重要的通用部件。它依靠主要元件间的滚动接触来支撑转动零件，具 有摩擦阻力小、容易起动、效率高、轴向尺寸小等优点，而且由于大量标准化生产，具有制造成 本低的优点。因而在各种机械中得到了广泛的使用
滚动轴承已经标准化,由专门的工厂大量生产。在机械设计中,我们的主要工作就是根据具 体的工作条件正确的选用轴承的类型和尺寸,并进行轴承安装、调整、润滑、密封等轴承组合的 结构设计。 §13.1滑动轴承的特点、类型及应用 滑动轴承的运动形式是以轴颈与轴瓦相对滑动为主要特征,也即摩擦性质为滑动摩擦。实践 表明,由于滑动轴承的润滑条件不同,会出现不同的摩擦状态。轴承工作面的摩擦状态分为干摩 擦状态、边界摩擦状态、混合摩擦状态和流体摩擦状态四类,如图所示。 两摩擦表面直接接 触,相对滑动,又不加入 任何润滑剂,称为干摩擦 边界膜 两摩擦表面被流体(液体 图13-1摩擦状态 a)干摩擦b)边界摩擦c)液体摩擦d)混合摩擦 或气体)层完全隔开,摩 擦性质仅取决于流体內部分子之间粘性阻力称为流徳摩擦;两摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔 开,摩擦性质取决于边界膜和表面吸附性质的称为边界摩擦状态;实际上,干摩擦状态和边界摩 擦状态很难精确区分,所以这两种摩擦状态也常常归并为边界摩擦状态。在实际应用中,轴承工 作表面有时是边界摩擦和流体摩擦并存的混合状态,称为混合摩擦。迦界摩擦和混合摩擦又长称 为非液体摩擦。 所以,滑动轴承按其摩擦性质可以分为液体滑动摩擦轴承和非液体滑动摩擦轴承两类 1)液体滑动摩擦轴承:由于在液体滑动轴承中,轴颈和轴承的工作表面被一层润滑油膜隔 开,两零件之间没有直接接触,轴承的阻力只是润湑油分子之间的摩擦,所以摩擦系数很小 般仅为0001~0008。这种轴承的寿命长、效率高,但是制造精度要求也高,并需要在一定的 237
237 滚动轴承已经标准化，由专门的工厂大量生产。在机械设计中，我们的主要工作就是根据具 体的工作条件正确的选用轴承的类型和尺寸，并进行轴承安装、调整、润滑、密封等轴承组合的 结构设计。 §13.1 滑动轴承的特点、类型及应用 滑动轴承的运动形式是以轴颈与轴瓦相对滑动为主要特征，也即摩擦性质为滑动摩擦。实践 表明，由于滑动轴承的润滑条件不同，会出现不同的摩擦状态。轴承工作面的摩擦状态分为干摩 擦状态、边界摩擦状态、混合摩擦状态和流体摩擦状态四类，如图所示。 两摩擦表面直接接 触，相对滑动，又不加入 任何润滑剂，称为干摩擦； 两摩擦表面被流体（液体 或气体）层完全隔开，摩 擦性质仅取决于流体内部分子之间粘性阻力称为流体摩擦；两摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔 开，摩擦性质取决于边界膜和表面吸附性质的称为边界摩擦状态；实际上，干摩擦状态和边界摩 擦状态很难精确区分，所以这两种摩擦状态也常常归并为边界摩擦状态。在实际应用中，轴承工 作表面有时是边界摩擦和流体摩擦并存的混合状态，称为混合摩擦。边界摩擦和混合摩擦又长称 为非液体摩擦。 所以，滑动轴承按其摩擦性质可以分为液体滑动摩擦轴承和非液体滑动摩擦轴承两类。 1）液体滑动摩擦轴承：由于在液体滑动轴承中，轴颈和轴承的工作表面被一层润滑油膜隔 开，两零件之间没有直接接触，轴承的阻力只是润滑油分子之间的摩擦，所以摩擦系数很小，一 般仅为 0.001～0.008。这种轴承的寿命长、效率高，但是制造精度要求也高，并需要在一定的 图 13－1
条件下才能实现液体摩擦。 2)非液体滑动摩擦轴承:非液体滑动摩擦轴承的轴颈与轴承工作表面之间虽有润滑油的存 在,但在表面局部凸起部分仍发生金属的直接接触。因此摩擦系数较大,一般为0.1~0.3,容易 磨损,但结构简单,对制造精度和工作条件的要求不高,故此在机械中得到广泛使用 干摩擦的摩擦系数大,磨损严重,轴承工作寿命短。所以在滑动轴承中应力求避免 所以,高速长期运行的轴承要求工作在液体摩擦状态下,一般工作条件下轴承则维持在边界 摩擦或混合摩擦状态下工作。因此本章主要讨论非液体湑动摩擦铀承。 按照轴承承受的载荷分类可以分为:1)径向滑 动轴承,主要承受径向载荷FR;2)止推滑动轴承,主 要承受轴向载荷FA(如图所示 在机械中,虽然广泛采用滚动轴承,但在许多情况下又必须采用滑动轴承。这是因为滑动轴 承有其独特的优点是滚动轴承不能代替的。滑动轴承的主要优点是:1)结构简单,制造、加工、 拆装方便;2)具有良好的耐冲击性和良好的吸振性能,运转平稳,旋转精度高;3)寿命长。但 是也有其缺点,主要有:1)维护复杂,对润滑条件较高;2)边界润滑轴承,摩擦损耗较大。因 而在大型汽轮机、发电机、压缩机、轧钢机及高速磨床上多采用滑动轴承。此外,在低速而带有 冲击载荷的机器中,如水泥搅拌器、滚筒清砂机、破碎机等冲压机械、农业机械中也多采用滑动 8132滑动轴承的结构 1、径向滑动轴承 常用的径向滑动轴承,我国已经制定了标准,通常情况下可以根据工作条件进行选用。径向 滑动轴承可以分为整体式和剖分式(对开式)两大类。 238
238 条件下才能实现液体摩擦。 2）非液体滑动摩擦轴承：非液体滑动摩擦轴承的轴颈与轴承工作表面之间虽有润滑油的存 在，但在表面局部凸起部分仍发生金属的直接接触。因此摩擦系数较大，一般为 0.1～0.3，容易 磨损，但结构简单，对制造精度和工作条件的要求不高，故此在机械中得到广泛使用。 干摩擦的摩擦系数大，磨损严重，轴承工作寿命短。所以在滑动轴承中应力求避免。 所以，高速长期运行的轴承要求工作在液体摩擦状态下，一般工作条件下轴承则维持在边界 摩擦或混合摩擦状态下工作。因此本章主要讨论非液体滑动摩擦轴承。 按照轴承承受的载荷分类可以分为：1）径向滑 动轴承，主要承受径向载荷 FR；2)止推滑动轴承，主 要承受轴向载荷 FA（如图所示）。 在机械中，虽然广泛采用滚动轴承，但在许多情况下又必须采用滑动轴承。这是因为滑动轴 承有其独特的优点是滚动轴承不能代替的。滑动轴承的主要优点是：1）结构简单，制造、加工、 拆装方便；2）具有良好的耐冲击性和良好的吸振性能，运转平稳，旋转精度高；3）寿命长。但 是也有其缺点，主要有：1）维护复杂，对润滑条件较高；2）边界润滑轴承，摩擦损耗较大。因 而在大型汽轮机、发电机、压缩机、轧钢机及高速磨床上多采用滑动轴承。此外，在低速而带有 冲击载荷的机器中，如水泥搅拌器、滚筒清砂机、破碎机等冲压机械、农业机械中也多采用滑动 轴承。 §13.2 滑动轴承的结构 1、径向滑动轴承 常用的径向滑动轴承，我国已经制定了标准，通常情况下可以根据工作条件进行选用。径向 滑动轴承可以分为整体式和剖分式（对开式）两大类。 图 13－2
(1)整体式径向滑动轴承 整体式滑动轴承 油杯螺纹孔 (JB/2560-91),如图所示 轴承座 为整体式滑动轴承 它由轴承座和轴承套组 成。轴承套压装在轴承座孔 中,一般配合为H8/s7。轴承座用螺栓与机座联接,顶部设有安装注油油杯的螺纹孔。轴套上开 有油孔,并在其内表面开油沟以输送润滑油。这种轴承结构简单、制造成本低,但当滑动表面磨 损后无法修整,而且装拆轴的时候只能作轴向移动,有时很不方便,有些粗重的轴和中间具有轴 颈的轴(如内然机的曲轴)就不便或无法安装。所以,整体式湑滑动轴承多用于低速、轻载和间歇 工作的场合,例如手动机械、农业机械中,等。 这类轴承座的标记为:HZx××轴承座JBT2560,其中H表示滑动轴承座,Z表示整体式, ×表示轴承内径(单位mm)标准规格为:Hz020~140。 (2)剖分式滑动轴承 剖分式滑动轴承是由轴承盖、轴承 座、剖分轴瓦和螺栓组成 对开式二(四)螺栓正滑动轴承 (JB/T256191或JBT256291)如图 图13-4对开式二螺柱正滑动轴承 所示 轴承座水平剖分为轴承座和轴承盖两部分,并用二(或四)个螺栓联接。为了防止轴承盖和 轴承座横向错动和便于装配时对中,轴承盖和轴承座的剖分面做成阶梯状。对开式滑动轴承在装 拆轴时,轴颈不需要轴向移动,装拆方便。另外,适当增减轴瓦剖分面间的调整垫片,可以调节
239 （1）整体式径向滑动轴承 整体式滑动轴承 （JB/T2560-91），如图所示 为整体式滑动轴承。 它由轴承座和轴承套组 成。轴承套压装在轴承座孔 中，一般配合为 H8/s7。轴承座用螺栓与机座联接，顶部设有安装注油油杯的螺纹孔。轴套上开 有油孔，并在其内表面开油沟以输送润滑油。这种轴承结构简单、制造成本低，但当滑动表面磨 损后无法修整，而且装拆轴的时候只能作轴向移动，有时很不方便，有些粗重的轴和中间具有轴 颈的轴（如内燃机的曲轴）就不便或无法安装。所以，整体式滑动轴承多用于低速、轻载和间歇 工作的场合，例如手动机械、农业机械中，等。 这类轴承座的标记为：HZ×××轴承座 JB/T2560，其中 H 表示滑动轴承座，Z 表示整体式， ×××表示轴承内径（单位 mm）。标准规格为：HZ020~140 。 （2）剖分式滑动轴承 剖分式滑动轴承是由轴承盖、轴承 座、剖分轴瓦和螺栓组成。 对开式二（四）螺栓正滑动轴承 （JB/T2561-91 或 JB/T2562-91），如图 所示。 轴承座水平剖分为轴承座和轴承盖两部分，并用二（或四）个螺栓联接。为了防止轴承盖和 轴承座横向错动和便于装配时对中，轴承盖和轴承座的剖分面做成阶梯状。对开式滑动轴承在装 拆轴时，轴颈不需要轴向移动，装拆方便。另外，适当增减轴瓦剖分面间的调整垫片，可以调节 图 13－3 图 13－4
轴颈与轴承之间的间隙。这种轴承所受的径向载荷方向-般不超过剖分面垂线左右35°的范围 否则应该使用斜剖分面轴承。为使润滑油能均匀地分布在整个工作表面上,一般在不承受载荷的 轴瓦表面开出油沟和油孔 这类轴承轴瓦与座孔之间的配合为H8m7。轴承座标记为:H2×××轴承座JB2561-91或 H4×××),其中H表示滑动轴承座,2(4)表示螺栓数,xx×表示轴承内径(单位mm 标准规格为H2030~H2160(H4050~H4220) 对开式四螺栓斜滑动轴承(JB/T2563-91),如图所示为 对开式斜滑动轴承。轴承剖分面与水平面成45°角,轴承载 荷的方向应位于垂直剖分面的轴承中心线左右35°的范围内 其特点与对开式正滑动轴承相同。 轴承座的标记为:HX×××轴承座JBT2563-91,其中H表示滑动 轴承座, 图13-5 Ⅹ表示斜座,×××表示轴承内径(单位mm)标准规格为HX050 HX220。 当轴颈较长(宽径比大于15~1.75), 轴承盖 轴的刚度较小,或由于两轴承不是安装在同 一刚性机架上,同心度较难保证时,都会造 成轴瓦端部的局部接触(如图所示),使轴 轴承座 瓦局部严重磨损,为此可采用能相对轴承自 图13-6 行调节轴线位置的滑动轴承,称为回滑动轴承,如图所示。 这种滑动轴承的结构特点是轴瓦的外 表面做成凸形球面,与轴承盖及轴承座上的 8级A C×45 凹形球面箱配合,当轴变形时,轴瓦可随轴 C×45 线自动调节位置,从而保证轴颈和轴瓦为球
240 轴颈与轴承之间的间隙。这种轴承所受的径向载荷方向一般不超过剖分面垂线左右 35º的范围， 否则应该使用斜剖分面轴承。为使润滑油能均匀地分布在整个工作表面上，一般在不承受载荷的 轴瓦表面开出油沟和油孔。 这类轴承轴瓦与座孔之间的配合为 H8/m7。轴承座标记为：H2×××轴承座 JB2561-91(或 H4×××)，其中 H 表示滑动轴承座，2（4）表示螺栓数， ×××表示轴承内径（单位 mm）。 标准规格为 H2030～H2160（H4050～H4220）。 对开式四螺栓斜滑动轴承（JB/T2563-91），如图所示为 对开式斜滑动轴承。轴承剖分面与水平面成 45º角，轴承载 荷的方向应位于垂直剖分面的轴承中心线左右 35º的范围内， 其特点与对开式正滑动轴承相同。 轴承座的标记为：HX×××轴承座 JB/T2563-91，其中 H 表示滑动 轴承座， X 表示斜座，×××表示轴承内径（单位 mm）。标准规格为 HX050～ HX220。 当轴颈较长（宽径比大于 1.5～1.75）， 轴的刚度较小，或由于两轴承不是安装在同 一刚性机架上，同心度较难保证时，都会造 成轴瓦端部的局部接触（如图所示），使轴 瓦局部严重磨损，为此可采用能相对轴承自 行调节轴线位置的滑动轴承，称为回滑动轴承，如图所示。 这种滑动轴承的结构特点是轴瓦的外 表面做成凸形球面，与轴承盖及轴承座上的 凹形球面箱配合，当轴变形时，轴瓦可随轴 线自动调节位置，从而保证轴颈和轴瓦为球 图 13－5 图 13－6 图 13－7