汽車機(jī)械基礎(chǔ)課件：軸承

汽車軸系零部件

軸

曲軸和傳動軸軸承聯(lián)軸器和離合器軸承1.能敘述滾動軸承的結(jié)構(gòu)、分類與特點。2.能敘述滾動軸承的失效形式。3.能敘述滾動軸承的拆裝方法。4.能敘述滑動軸承的結(jié)構(gòu)特點與失效形式。5.能分析軸承的潤滑方式與特點。學(xué)習(xí)目標(biāo)軸承一、滾動軸承的結(jié)構(gòu)與分類引導(dǎo)問題：滾動軸承有哪些類型，其結(jié)構(gòu)有何特點？滾動軸承嚴(yán)格來說是一個組合標(biāo)準(zhǔn)件，其基本結(jié)構(gòu)如圖6-3-1所示。它主要由內(nèi)圈、外圈、滾動體和保持架等四個部分組成。通常其內(nèi)圈用來與軸頸配合裝配并與軸一起旋轉(zhuǎn)；外圈的外徑用來與軸承座或機(jī)架座孔相配合裝配，起到支承的作用；有時也有軸承內(nèi)圈與軸固定不動、外圈轉(zhuǎn)動的場合；滾動體是借助保持架均勻地分布在內(nèi)圈和外圈之間，它們的形狀、大小和數(shù)量直接影響著滾動軸承的使用性能和壽命；保持架能使?jié)L動體均勻分布，防止?jié)L動體脫落，引導(dǎo)滾動體旋轉(zhuǎn)。軸承按滾動體的形狀不同，可將滾動軸承分為球軸承和滾子軸承兩種類型。如圖6-3-2所示，常用的滾動體有球、圓柱滾子、圓錐滾子、球面滾子、滾針等。按滾動體的列數(shù)，可分為單列、雙列及多列，如圖6-3-3所示。軸承按工作時是否能自動調(diào)心，可分為剛性軸承和調(diào)心軸承。軸承由于安裝誤差或軸的變形等，都會引起內(nèi)外圈軸線發(fā)生相對傾斜，傾斜的角度越大，對軸承的正常工作影響越大，調(diào)心軸承允許存在一定的傾斜角度而不影響正常工作。如圖6-3-4所示，調(diào)心滾子軸承有兩列滾子，外圈有一條共用的球面滾道，內(nèi)圈有兩條滾道相對于軸承軸線傾斜成一定角度，所形成的內(nèi)組件可以跟隨軸的偏轉(zhuǎn)，在外圈滾道內(nèi)的球面上偏轉(zhuǎn)一定角度，因而具有自動調(diào)心性能。軸承按所能承受負(fù)荷的方向或接觸角不同，可分為深溝球軸承和推力軸承。軸承公稱接觸角是指滾動體與外圈軌道接觸點的法線和軸承半徑方向的夾角，用α表示，如圖6-3-5所示。深溝球軸承主要用來承受徑向載荷，其接觸角從0°到45°；推力軸承主要用來承受軸向載荷，其接觸角從45°到90°。軸承軸承軸承軸承軸承二、滾動軸承的代號滾動軸承的類型很多，每種類型又有不同的結(jié)構(gòu)、尺寸、精度和技術(shù)要求。為了便于組織生產(chǎn)、設(shè)計和選用，國標(biāo)GB/T272—1993規(guī)定了滾動軸承代號的結(jié)構(gòu)及表示方法。滾動軸承代號由前置代號、基本代號和后置代號構(gòu)成，其代表內(nèi)容和排列順序見表6-3-2。軸承1.基本代號基本代號用于表明滾動軸承的內(nèi)徑、直徑、寬度系列和類型，一般最多五位。1）內(nèi)徑代號。基本代號右起第一、二位數(shù)字表示，見表6-3-3。軸承2）直徑系列代號。基本代號右起第三位數(shù)字，表示結(jié)構(gòu)、內(nèi)徑相同的軸承在外徑和寬度方面的變化系列，如圖6-3-6所示。軸承直徑系列代號有7、8、9、0、1、2、3、4、5，其外徑和寬度尺寸依次遞增。軸承3）寬度系列代號?；敬栍移鸬谒奈粩?shù)字，表示結(jié)構(gòu)、內(nèi)、外徑都相同的軸承，在寬度方面的變化系列，如圖6-3-7所示。對于深溝球軸承，寬度系列代號有8、0、1、2、3、4、5和6，寬度尺寸依次遞增；對于推力軸承，代號有7、9、1和2，高度尺寸依次遞增。0系列為正常系列，除圓錐滾子軸承、調(diào)心滾子軸承外，代號0可不標(biāo)出。軸承2.前置代號前置代號用字母表示，它是用以說明成套軸承的分部間特點的補(bǔ)充代號。例如，L表示可分離軸承的內(nèi)圈或外圈；K表示滾動體和保持架組件。一般軸承無前置代號。3.后置代號軸承的后置代號是用字母和數(shù)字表示軸承的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、公差等級、游隙、材料等特殊要求，置于基本代號右邊，并與基本代號空半個漢字距離或用符號“—”、“/”分隔。以下介紹幾種常見后置代號。1）內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號。AC表示角接觸球軸承接觸角α=25°。B表示角接觸球軸承接觸角α=40°。C表示角接觸球軸承接觸角α=15°。2）公差等級代號。公差等級代號分為/P0、/P6、/P6X、/P5、/P4、/P2等6個等級，0級為普通級，在代號中省略不標(biāo)。軸承3）常用軸承徑向游隙。分1組、2組、0組、3組、4組、5組等6個級別，依次由小到大。其中0組為常用游隙組別，在代號中不標(biāo)注，其游隙組別分別用/C1、/C2、/C3、/C4、/C5表示。4）配置代號。配置代號中/DB、/DF、/DT表示安裝方式，見表6-3-4。軸承軸承三、滾動軸承的失效形式由于滾動軸承的結(jié)構(gòu)和使用不同，導(dǎo)致其失效的原因多樣化。主要包括：裝配不良、潤滑不良、過載、沖擊、振動、磨料或有害液體的侵入、環(huán)境溫度過高或過低、材質(zhì)缺陷、制造精度低和散雜電流的作用等。（1）疲勞點蝕滾動軸承工作時,在滾動體、內(nèi)圈、外圈的接觸表面將產(chǎn)生接觸應(yīng)力。由于它們之間的相對運(yùn)動及所受應(yīng)力的周期性變化，使得其表面受脈動循環(huán)接觸應(yīng)力作用。當(dāng)接觸應(yīng)力超過材料的極限應(yīng)力時,滾動體、內(nèi)圈或外圈的表面將發(fā)生疲勞點蝕。這使軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時產(chǎn)生振動、噪聲，溫度升高,最后導(dǎo)致不能正常工作。（2）塑性變形在重載或沖擊載荷的作用下，可能使?jié)L動體和套圈滾道表面接觸處的局部應(yīng)力超過材料的屈服極限，產(chǎn)生永久性凹坑，出現(xiàn)振動、噪聲，破壞軸承的正常工作。軸承（3）磨損在潤滑不良、密封不當(dāng)?shù)墓r下，粉塵、雜質(zhì)很可能進(jìn)入軸承中，造成磨粒磨損使軸承失效。此外，由于安裝、維護(hù)、使用不當(dāng)，特別是在高速重載條件下工作的軸承，由于摩擦產(chǎn)生高溫而使軸承產(chǎn)生咬合、卡死現(xiàn)象，或由于離心力過大而使保持架破壞，導(dǎo)致軸承不能正常工作，壽命縮短。軸承四、滾動軸承的安裝與拆卸引導(dǎo)問題：不正確的軸承安裝方式，會直接破壞軸的性能，從而影響整個機(jī)器的性能。那么滾動軸承是如何正確地進(jìn)行安裝與拆卸的呢？

軸承的安裝要在干燥、清潔的環(huán)境中進(jìn)行。安裝前，應(yīng)根據(jù)不同軸承尺寸大小和應(yīng)用環(huán)境，采用不同的安裝法；準(zhǔn)備好安裝所必需的部件、工具及設(shè)備；準(zhǔn)備好所有需要安裝的零件，并在安裝前徹底地清洗；按圖紙對所有需要安裝的零件尺寸和形狀精度進(jìn)行檢查。要注意的是，在安裝準(zhǔn)備工作沒有完成前，不要拆開軸承的包裝，以免使軸承受到污染。軸承的安裝方法主要有機(jī)械法（冷裝）、加熱法（熱裝）和液壓法等。對于直徑≤100mm的軸承通常采用專用安裝工具安裝；直徑>100mm的圓柱孔軸承可采用加熱法進(jìn)行安裝；直徑>100mm的圓錐孔軸承可采用液壓法安裝。軸承1．機(jī)械法由于軸承的配合較緊，安裝時應(yīng)使用專門的安裝工具，安裝、拆卸的壓力應(yīng)直接加在緊配合的擋圈端面上，不能通過滾動體傳遞壓力，因為這樣會在軸承工作表面造成壓痕，影響軸承正常工作，甚至?xí)馆S承損壞，如圖6-3-9所示。軸承2．加熱法

對尺寸較大的軸承或安裝過盈量較大時，可利用熱脹冷縮原理，對軸承加熱使其膨脹后，再安裝在軸上，這樣可以使軸承避免受到不必要的外力，可在短時間內(nèi)完成安裝作業(yè)。一般采用油浴加熱或電磁感應(yīng)加熱方法，分別如圖6-3-10和圖6-3-11所示。加熱時應(yīng)注意加熱溫度，一般加熱至80℃，最高不超過100℃。超過120℃時，容易導(dǎo)致軸承發(fā)生回火現(xiàn)象，致使軸承的硬度和精度降低，影響軸承的使用。軸承拆卸內(nèi)圈最簡單的方法是軸承頂拔器拔出，此時應(yīng)讓內(nèi)圈承受拔力，頂拔器如圖6-3-12所示。大型軸承的內(nèi)圈拆卸采用油壓法。通過設(shè)置在軸上的油孔加以液壓，可易于拉拔。拆卸寬度大的軸承則應(yīng)液壓法與頂拔器加力并用。頂拔器應(yīng)卡住軸承內(nèi)圈均勻用力，如圖6-3-13所示，頂拔器不能卡在軸承外圈，通過滾動體傳力拉出軸承，這樣會損壞軸承。軸承五、滑動軸承的類型與特點引導(dǎo)問題：在某些工作場合，必須選用滑動軸承，而不能選用滾動軸承，滑動軸承有哪些特點，適用于哪些場合？滑動軸承根據(jù)所承受載荷的方向不同，可分為徑向滑動軸承和推力滑動軸承。1.徑向滑動軸承常用的徑向滑動軸承有整體式、剖分式、調(diào)心式三種形式。（1）整體式滑動軸承如圖6-3-14所示，它由軸承座和軸瓦組成。它的特點是結(jié)構(gòu)簡單、成本低；軸套磨損后，間隙無法調(diào)整；裝拆不便，只能從軸端裝拆。它僅適用于低速、輕載的機(jī)器。軸承（2）剖分式滑動軸承如圖6-3-15所示，剖分式滑動軸承由軸承蓋、軸承座、對開軸瓦和雙頭螺柱等組成。軸承座與軸承蓋的剖分面常做成階梯形定位止口，以便于對中定位和防止受力時產(chǎn)生相對位移。它的特點是裝拆方便，還可以通過增減剖分面上的調(diào)整墊片的厚度來調(diào)整間隙。它適用于中、高速和重載機(jī)器。剖分式滑動軸承克服了整體式滑動軸承的主要不足，因此用處廣泛。軸承（3）自動調(diào)心軸承如果軸頸很長（寬徑比L/d>1.5）或軸的撓度較大時，由于軸頸的傾斜易使軸瓦端部邊緣嚴(yán)重磨損，如圖6-3-16所示。這時可采用自動調(diào)心滑動軸承。它的結(jié)構(gòu)特點是軸瓦與軸承座以球面配合，軸瓦可隨著軸的彎曲而轉(zhuǎn)動，從而避免軸頸在軸彎曲時產(chǎn)生偏斜，使軸承端部由于載荷集中而產(chǎn)生過度磨損，如圖6-3-17所示。軸承2.推力滑動軸承推力滑動軸承用來承受軸向載荷，且能防止軸的軸向移動。按支撐面的結(jié)構(gòu)，推力滑動軸承可分為實心、空心、單環(huán)和多環(huán)四種，如圖6-3-18所示。實心端面推力滑動軸承由于工作時軸心與邊緣磨損不均勻，以致軸心部分壓強(qiáng)極高，所以極少采用；空心端面推力滑動軸承，在軸頸端面的中空部分能存油，壓強(qiáng)也比較均勻，但承載能力不大；單環(huán)式推力軸承可以改善端面壓力不均的現(xiàn)象，但只能承受較小的軸向載荷；多環(huán)推力滑動軸承，壓強(qiáng)較均勻，能承受較大載荷，但各環(huán)承載能力不等，環(huán)數(shù)不能太多。軸承軸承滑動軸承的失效通常由多種原因引起，失效形式也多種多樣，有時幾種失效形式并存，相互影響。所以很難把各種失效形式截然分開，如圖6-3-19所示。它的最常見的失效形式是軸瓦磨損、膠合（燒瓦）、疲勞磨損和由于制造工藝原因而引起的軸承襯脫落。其中最常見的是軸瓦磨損和膠合。軸承六、軸承的潤滑方式引導(dǎo)問題：軸承在高溫高速旋轉(zhuǎn)的惡劣環(huán)境下工作，那它需要潤滑嗎？潤滑方式有哪些呢？軸承潤滑的主要目的是為了減少摩擦和磨損，以提高軸承的工作性能和使用壽命，同時起冷卻、防塵、防銹和吸振的作用。軸承設(shè)計的時候必須恰當(dāng)?shù)剡x擇潤滑劑和潤滑裝置。潤滑劑的選擇有三種：潤滑油、潤滑脂，如圖6-3-20所示。軸承1.潤滑油潤滑潤滑油的內(nèi)摩擦系數(shù)小，流動性好,是軸承中應(yīng)用最為廣泛的一種潤滑劑。工業(yè)用潤滑油有合成油和礦物油兩類，其中礦物油資源豐富，價格便宜,適用廣。潤滑油的主要性能指標(biāo)是黏度，它表示潤滑油流動時內(nèi)部摩擦力的大小，是選用潤滑油的主要依據(jù)。選擇黏度時，應(yīng)考慮如下基本原則：1）在壓力大、溫度高、載荷沖擊變動大時，應(yīng)選用黏度大的潤滑油。2）滑動速度高時,容易形成油膜（轉(zhuǎn)速高時），為減少摩擦應(yīng)選用黏度較低的潤滑油。3）加工粗糙或未經(jīng)跑合的表面,應(yīng)選用黏度較高的潤滑油。油潤滑方式有：手工加油潤滑、滴油潤滑、油環(huán)潤滑、飛濺潤滑、壓力循環(huán)潤滑。軸承2.潤滑脂潤滑潤滑脂又稱干油，俗稱黃油，是由潤滑油、稠化劑等制成的膏狀潤滑材料。它的特點是稠度大，不易流失，因此軸承的密封簡單。潤滑脂需經(jīng)常補(bǔ)充，而且穩(wěn)定性差，摩擦功耗大，流動性差，無冷卻效果，僅適于低速重載且溫度變化不大處，難以連續(xù)供油的場合。潤滑脂的主要性能指標(biāo)是針入度、滴點和耐水性。它的選擇原則如下:1）輕載高速時選針入度大的潤滑脂,反之選針入度小的潤滑脂。2）所用潤滑脂的滴點應(yīng)比軸承的工作溫度高約20~30℃。滴點溫度較高的主要是鈣基或復(fù)合鈣基潤滑脂。3）在有水淋或潮濕的環(huán)境下應(yīng)選擇防水性強(qiáng)的潤滑脂，如鋁基潤滑脂、鈣基潤滑脂。軸承3.固體潤滑劑潤滑軸承在高溫，低速、重載情況下應(yīng)用，不宜采用潤滑油或潤滑脂時，可采