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(dòng)軸軸承聯(lián)軸器和離合器軸承1.能敘述滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)、分類與特點(diǎn)。2.能敘述滾動(dòng)軸承的失效形式。3.能敘述滾動(dòng)軸承的拆裝方法。4.能敘述滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與失效形式。5.能分析軸承的潤(rùn)滑方式與特點(diǎn)。學(xué)習(xí)目標(biāo)軸承一、滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)與分類引導(dǎo)問(wèn)題：滾動(dòng)軸承有哪些類型，其結(jié)構(gòu)有何特點(diǎn)？滾動(dòng)軸承嚴(yán)格來(lái)說(shuō)是一個(gè)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(dòng)體和保持架等四個(gè)部分組成。通常其內(nèi)圈用來(lái)與軸頸配合裝配并與軸一起旋轉(zhuǎn)；外圈的外徑用來(lái)與軸承座或機(jī)架座孔相配合裝配，起到支承的作用；有時(shí)也有軸承內(nèi)圈與軸固定不動(dòng)、外圈轉(zhuǎn)動(dòng)的場(chǎng)合；滾動(dòng)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(dòng)軸承的使用性能和壽命；保持架能使?jié)L動(dòng)體均勻分布，防止?jié)L動(dòng)體脫落，引導(dǎo)滾動(dòng)體旋轉(zhuǎn)。軸承按滾動(dòng)體的形狀不同，可將滾動(dòng)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(dòng)體有球、圓柱滾子、圓錐滾子、球面滾子、滾針等。按滾動(dòng)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(shí)是否能自動(dòng)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(huì)引起內(nèi)外圈軸線發(fā)生相對(duì)傾斜，傾斜的角度越大，對(duì)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(duì)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(dòng)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(dòng)體與外圈軌道接觸點(diǎn)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(lái)承受徑向載荷，其接觸角從0°到45°；推力軸承主要用來(lái)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(dòng)軸承的代號(hào)滾動(dòng)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(jì)和選用，國(guó)標(biāo)GB/T272—1993規(guī)定了滾動(dòng)軸承代號(hào)的結(jié)構(gòu)及表示方法。滾動(dòng)軸承代號(hào)由前置代號(hào)、基本代號(hào)和后置代號(hào)構(gòu)成，其代表內(nèi)容和排列順序見(jiàn)表6-3-2。軸承1.基本代號(hào)基本代號(hào)用于表明滾動(dòng)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(hào)?；敬?hào)右起第一、二位數(shù)字表示，見(jiàn)表6-3-3。軸承2）直徑系列代號(hào)。基本代號(hào)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(hào)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(hào)?；敬?hào)右起第四位數(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(duì)于深溝球軸承，寬度系列代號(hào)有8、0、1、2、3、4、5和6，寬度尺寸依次遞增；對(duì)于推力軸承，代號(hào)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(hào)0可不標(biāo)出。軸承2.前置代號(hào)前置代號(hào)用字母表示，它是用以說(shuō)明成套軸承的分部間特點(diǎn)的補(bǔ)充代號(hào)。例如，L表示可分離軸承的內(nèi)圈或外圈；K表示滾動(dòng)體和保持架組件。一般軸承無(wú)前置代號(hào)。3.后置代號(hào)軸承的后置代號(hào)是用字母和數(shù)字表示軸承的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、公差等級(jí)、游隙、材料等特殊要求，置于基本代號(hào)右邊，并與基本代號(hào)空半個(gè)漢字距離或用符號(hào)“—”、“/”分隔。以下介紹幾種常見(jiàn)后置代號(hào)。1）內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號(hào)。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(jí)代號(hào)。公差等級(jí)代號(hào)分為/P0、/P6、/P6X、/P5、/P4、/P2等6個(gè)等級(jí)，0級(jí)為普通級(jí)，在代號(hào)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(gè)級(jí)別，依次由小到大。其中0組為常用游隙組別，在代號(hào)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(hào)。配置代號(hào)中/DB、/DF、/DT表示安裝方式，見(jiàn)表6-3-4。軸承軸承三、滾動(dòng)軸承的失效形式由于滾動(dòng)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(rùn)滑不良、過(guò)載、沖擊、振動(dòng)、磨料或有害液體的侵入、環(huán)境溫度過(guò)高或過(guò)低、材質(zhì)缺陷、制造精度低和散雜電流的作用等。（1）疲勞點(diǎn)蝕滾動(dòng)軸承工作時(shí),在滾動(dòng)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(duì)運(yùn)動(dòng)及所受應(yīng)力的周期性變化，使得其表面受脈動(dòng)循環(huán)接觸應(yīng)力作用。當(dāng)接觸應(yīng)力超過(guò)材料的極限應(yīng)力時(shí),滾動(dòng)體、內(nèi)圈或外圈的表面將發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕。這使軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)、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(dòng)體和套圈滾道表面接觸處的局部應(yīng)力超過(guò)材料的屈服極限，產(chǎn)生永久性凹坑，出現(xiàn)振動(dòng)、噪聲，破壞軸承的正常工作。軸承（3）磨損在潤(rùn)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(guò)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(dòng)軸承的安裝與拆卸引導(dǎo)問(wèn)題：不正確的軸承安裝方式，會(huì)直接破壞軸的性能，從而影響整個(gè)機(jī)器的性能。那么滾動(dòng)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(duì)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(méi)有完成前，不要拆開(kāi)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(duì)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(shí)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(guò)滾動(dòng)體傳遞壓力，因?yàn)檫@樣會(huì)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(duì)尺寸較大的軸承或安裝過(guò)盈量較大時(shí)，可利用熱脹冷縮原理，對(duì)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(shí)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(shí)應(yīng)注意加熱溫度，一般加熱至80℃，最高不超過(guò)100℃。超過(guò)120℃時(shí)，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(jiǎn)單的方法是軸承頂拔器拔出，此時(shí)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(guò)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(guò)滾動(dòng)體傳力拉出軸承，這樣會(huì)損壞軸承。軸承五、滑動(dòng)軸承的類型與特點(diǎn)引導(dǎo)問(wèn)題：在某些工作場(chǎng)合，必須選用滑動(dòng)軸承，而不能選用滾動(dòng)軸承，滑動(dòng)軸承有哪些特點(diǎn)，適用于哪些場(chǎng)合？滑動(dòng)軸承根據(jù)所承受載荷的方向不同，可分為徑向滑動(dòng)軸承和推力滑動(dòng)軸承。1.徑向滑動(dòng)軸承常用的徑向滑動(dòng)軸承有整體式、剖分式、調(diào)心式三種形式。（1）整體式滑動(dòng)軸承如圖6-3-14所示，它由軸承座和軸瓦組成。它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低；軸套磨損后，間隙無(wú)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(dòng)軸承如圖6-3-15所示，剖分式滑動(dòng)軸承由軸承蓋、軸承座、對(duì)開(kāi)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(duì)中定位和防止受力時(shí)產(chǎn)生相對(duì)位移。它的特點(diǎn)是裝拆方便，還可以通過(guò)增減剖分面上的調(diào)整墊片的厚度來(lái)調(diào)整間隙。它適用于中、高速和重載機(jī)器。剖分式滑動(dòng)軸承克服了整體式滑動(dòng)軸承的主要不足，因此用處廣泛。軸承（3）自動(dòng)調(diào)心軸承如果軸頸很長(zhǎng)（寬徑比L/d>1.5）或軸的撓度較大時(shí)，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(shí)可采用自動(dòng)調(diào)心滑動(dòng)軸承。它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(dòng)，從而避免軸頸在軸彎曲時(shí)產(chǎn)生偏斜，使軸承端部由于載荷集中而產(chǎn)生過(guò)度磨損，如圖6-3-17所示。軸承2.推力滑動(dòng)軸承推力滑動(dòng)軸承用來(lái)承受軸向載荷，且能防止軸的軸向移動(dòng)。按支撐面的結(jié)構(gòu)，推力滑動(dòng)軸承可分為實(shí)心、空心、單環(huán)和多環(huán)四種，如圖6-3-18所示。實(shí)心端面推力滑動(dòng)軸承由于工作時(shí)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(shí)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(kāi)，如圖6-3-19所示。它的最常見(jiàn)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(jiàn)的是軸瓦磨損和膠合。軸承六、軸承的潤(rùn)滑方式引導(dǎo)問(wèn)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(rùn)滑嗎？潤(rùn)滑方式有哪些呢？軸承潤(rùn)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(shí)起冷卻、防塵、防銹和吸振的作用。軸承設(shè)計(jì)的時(shí)候必須恰當(dāng)?shù)剡x擇潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑裝置。潤(rùn)滑劑的選擇有三種：潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑脂，如圖6-3-20所示。軸承1.潤(rùn)滑油潤(rùn)滑潤(rùn)滑油的內(nèi)摩擦系數(shù)小，流動(dòng)性好,是軸承中應(yīng)用最為廣泛的一種潤(rùn)滑劑。工業(yè)用潤(rùn)滑油有合成油和礦物油兩類，其中礦物油資源豐富，價(jià)格便宜,適用廣。潤(rùn)滑油的主要性能指標(biāo)是黏度，它表示潤(rùn)滑油流動(dòng)時(shí)內(nèi)部摩擦力的大小，是選用潤(rùn)滑油的主要依據(jù)。選擇黏度時(shí)，應(yīng)考慮如下基本原則：1）在壓力大、溫度高、載荷沖擊變動(dòng)大時(shí)，應(yīng)選用黏度大的潤(rùn)滑油。2）滑動(dòng)速度高時(shí),容易形成油膜（轉(zhuǎn)速高時(shí)），為減少摩擦應(yīng)選用黏度較低的潤(rùn)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(rùn)滑油。油潤(rùn)滑方式有：手工加油潤(rùn)滑、滴油潤(rùn)滑、油環(huán)潤(rùn)滑、飛濺潤(rùn)滑、壓力循環(huán)潤(rùn)滑。軸承2.潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑潤(rùn)滑脂又稱干油，俗稱黃油，是由潤(rùn)滑油、稠化劑等制成的膏狀潤(rùn)滑材料。它的特點(diǎn)是稠度大，不易流失，因此軸承的密封簡(jiǎn)單。潤(rùn)滑脂需經(jīng)常補(bǔ)充，而且穩(wěn)定性差，摩擦功耗大，流動(dòng)性差，無(wú)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(chǎng)合。潤(rùn)滑脂的主要性能指標(biāo)是針入度、滴點(diǎn)和耐水性。它的選擇原則如下:1）輕載高速時(shí)選針入度大的潤(rùn)滑脂,反之選針入度小的潤(rùn)滑脂。2）所用潤(rùn)滑脂的滴點(diǎn)應(yīng)比軸承的工作溫度高約20~30℃。滴點(diǎn)溫度較高的主要是鈣基或復(fù)合鈣基潤(rùn)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(rùn)滑脂，如鋁基潤(rùn)滑脂、鈣基潤(rùn)滑脂。軸承3.固體潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑軸承在高溫，低速、重載情況下應(yīng)用，不宜采用潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑脂時(shí)，可采