第四章 轴系零部件在机器中,轴及与它直接关联的一系列零部件,如轴承、联轴器、离合器、制动器及键等,统称为轴系零部件。
第一节 轴一,轴的功用与分类 ( 见图 4-1,图 4-2)
( 一 ) 功用机器中作旋转运动的零件,如齿轮,带轮等,都安装在轴上,依靠轴与轴承的支承作用来传递运动和动力 。
( 二 ) 分类
1,按照轴的不同用途和受力情况,有转轴和心轴之分 。
2,按照轴的结构形状,又可分为直轴和曲轴,实心轴和空心轴,
刚性轴和挠性轴 (软轴 )等 。
图 4-1 减速装置图 4-2 滑轮心轴二、轴的结构 (见图 4-3,图 4-4、图 4-5)
1.零件在轴上的定位和紧固
(1) 轴向定位和紧固
(2) 周向定位和紧固
2.便于轴的加工制造、装拆和调整图 4-3 轴的典型结构图 4-4 花键联接图 4-5 螺纹退刀槽和砂轮越程槽
1-螺纹退刀槽 2-砂轮越程槽第二节 轴 承轴承是轴的支承件,有时也可以支承绕轴转动的零件 。
按照轴承工作表面的摩擦性质,轴承可分为滑动轴承和滚动轴承两大类 。
一,滑动轴承
1,滑动轴承的结构原理
(1)结构组成 (见图 4-6)
(2)润滑状态及动,静压轴承原理 ( 见图 4-7,图 4-8,图 4-9)
图 4-6 滑动轴承的组成
a) 向心滑动轴承 b) 推力滑动轴承 c) 向心推力滑动轴承
1-轴承座 2-轴瓦图 4-7 滑动轴承的润滑状态
a) 非液体摩擦 b) 液体摩擦
1-轴颈 2-轴瓦图 4-8 液体动压轴承原理
1-轴颈 2-轴瓦 3-油楔图 4-9 液体静压轴承原理
2,向心滑动轴承在滑动轴承中,用得最多的是向心滑动轴承 。 向心滑动轴承有如下三种主要结构型式:
(1) 整体式向心滑动轴承 (见图 4-10)
(2) 剖分式向心滑动轴承 (见图 4-11)
(3) 调心式向心滑动轴承 (见图 4-12,图 4-13)
图 4-10 整体式向心滑动轴承
1-机架 2-轴瓦图 4-11 剖分式向心滑动轴承
1-轴承座 2-轴承盖 3-上轴瓦 4-下轴瓦 5-螺栓图 4-12 轴颈与轴瓦接触不良图 4-13 调心式向心滑动轴承二,滚动轴承
1,滚动轴承的构造 ( 见图 4-14,图 4-15)
图 4-14 滚动轴承的构造
1-外圈 2-内圈
3-滚动体 4-保持架图 4-15 滚动体的形状
a) 滚球 b) 圆柱滚子 c) 圆锥滚子 d) 鼓形滚子
e) 螺旋滚子 f) 长圆柱滚子 g) 滚针
2,滚动轴承的优缺点滚动轴承的优点是:
1) 摩擦阻力小,因而灵敏,效率高和发热量小,并且润滑简单,耗油量少,维护保养方便 。
2) 轴承径向间隙小,并且可用预紧的方法调整间隙,以提高旋转精度 。
3) 轴向尺寸小,某些滚动轴承可同时承受径向载荷与轴向载荷,故可使机器结构简化,紧凑 。
4) 滚动轴承是标准件,可由专门工厂大批量生产供应,使用,
更换方便 。
滚动轴承的主要缺点是:抗冲击性能差;高速时噪声大;工作寿命较低 。
3,滚动轴承的类型及代号
(1) 类型 常用的滚动轴承类型,特点及应用场合见表 4-1。
(2) 代号 由基本代号,前置代号和后置代号构成 。
1) 基本代号由轴承类型代号,尺寸系列代号和内径代号构成 。
a.轴承类型代号用数字或字母标明,具体内容如表 4-1所示 。
b.轴承尺寸系列代号由两个数字组合而成,位于左边的数字为轴承宽 (高 )度系列代号,位于右边的数字为轴承直径系列代号 。 宽 (高 )
度系列代号表示内,外径相同,而宽 (高 )度不同的同一类轴承;直径系列代号则表示内径相同而外径不同的同一类轴承 。 轴承尺寸系列代号如表 4-2所示 。
c.轴承内径代号表示轴承公称内径,其表示方法如表 4-3所示 。
2) 前置,后置代号是轴承在结构形状,尺寸,公差等级 (精度 )、
技术要求等有改变时,在其基本代号的左,右边添加的补充代号 。
类型及其代号 结 构 简 图 性 能 特 点 适 用 条 件 及 举 例双列角接触球轴承
0
可同时承受径向和轴向负荷。也可承受纯轴向负荷(双向),负荷能力大适用于刚性大、跨距大的轴(固定支承),
常用于蜗杆减速器、
离心机等调心球轴承
1
不能承受纯轴向负荷,能自动调心适用于多支点传动轴,
刚性小的轴以及难以对中的轴调心滚子轴承
2
负荷能力最大,但不能承受纯轴向负荷,能自动调心常用于其他种类轴承不能胜任的重负情况,
如轧钢机,大功率减速器、破碎机、吊车走轮等表 4-1 常用滚动轴承类型、特点和应用类型及其代号 结 构 简 图 性 能 特 点 适 用 条 件 及 举 例推力调心滚子轴承
2
比推力球轴承有更大的轴向负荷能力,
且能承受少量径向负荷,极限转速高于 5类轴承,能自动调心,价格高适用于重负荷和要求调心性能好的场合,如大型立式水轮机等圆锥滚子轴承
3
31300
(α =28° 48′39″)
其他
(α =10°~ 18° )
内、外圈可分离,
游隙可调,摩擦系数大,常成对使用。
31300型不宜承受纯径向负荷,其他型号不宜承受纯轴向负荷适用于刚性较大的轴。应用很广,如减速器、车轮轴、
轧钢机、起重机、
机床主轴等类型及其代号 结 构 简 图 性 能 特 点 适 用 条 件 及 举 例双列深沟球轴承
4
摩擦系数小,径向负荷承受能力较大,
高转速时可用来承受不大的纯轴向负荷适用于刚性较大的轴,
常用于中等功率电机、
减速器、运输机的托辊、滑轮等推力球轴承
5
只能承受轴向负荷,
轴线必须与轴承底座底面垂直,不适用于高转速常用于起重机吊钩、
蜗杆轴、锥齿轮齿、
机床主轴等深沟球轴承
6
摩擦系数很小,主要承受径向负荷,
高转速时可承受不大的纯轴向负荷适用于刚性较大的轴,
常用于小功率电机、
减速器、运输机的托辊、滑轮等类型及其代号 结 构 简 图 性 能 特 点 适 用 条 件 及 举 例角接触球轴承
7000C (α =15° )
7000AC(α =25° )
7000C (α =40° )
可同时承受径向和轴向负荷。也可承受纯轴向负荷适用于刚性大、跨距不大的轴及需在工作中调整游隙的情况,常用于蜗杆减速器、离心机、
电钻、穿孔机等外圈无挡边圆柱滚子轴承
N
内外圈可以分离,
滚子用内圈凸缘定向,内外圈允许少量的轴向移动适用于刚性很大,对中良好的轴,常用于大功率电机、机床主轴、人字齿轮减速器等滚针轴承
NA
径向尺寸最小,
径向负荷能力很大,摩擦系数较大,旋转精度低适用于径向负荷很大而径向尺寸受限制的地方,
如万向联轴节、活塞销、
连杆销等直径系列代号向 心 轴 承 推 力 轴 承宽 度 系 列 代 号 高 度 系 列 代 号
8 0 1 2 3 4 5 6 7 9 1 2
尺寸系列代号
7 - - 17 - 37 - - - - - - -
8 - 08 18 28 38 48 58 68 - - - -
9 - 09 19 29 39 49 59 69 - - - -
0 - 00 10 20 30 40 50 60 70 90 10 -
1 - 01 11 21 31 41 51 61 71 91 11 -
2 82 02 12 22 32 42 52 62 72 92 12 22
3 83 03 13 23 33 43 53 63 73 93 13 23
4 - 04 - 24 - - - - 74 94 14 24
5 - - - - - - - - - 95 - -
表 4-2 轴承尺寸系列代号 ( mm)
表 4-3 轴承内径代号轴承公称内径 /mm 内 径 代 号 示 例
0.6~ 10
(非整数)
用公称内径直接表示,在其与尺寸系列代号之间用,/” 分开深沟球轴承 618/2.5
d = 2.5mm
1~ 9
(整数)
用公称内径直接表示,在其与尺寸系列代号之间用,/” 分开深沟球轴承 618/5
d = 5mm
10~ 17
10
12
15
17
00
01
02
03
深沟球轴承 61800
d = 10mm
20~ 480
( 22,28,32除外)
公称内径除以 5的商数 深沟球轴承 61808
d = 40mm
≥500 以及 22,28,32 用公称内径直接表示,在其与尺寸系列代号之间用,/” 分开深沟球轴承 618/22
d = 22mm
4,滚动轴承的选用选用滚动轴承应考虑以下几个方面的情况:
1) 轴承所受载荷的大小,方向和性质 。
2) 轴承的转速 。
3) 调心性能的要求 。
4) 供应情况,经济性或其它特殊要求 。
三,轴承的润滑与密封
(一 ) 润滑剂及润滑方法润滑剂有润滑油和润滑脂两种 。
常用的润滑方法如下:
1,油润滑
(1) 手浇润滑 (见图 4-16)
(2) 滴油润滑 ( 见图 4-17)
(3) 油环润滑 ( 见图 4-18)
(4) 飞溅润滑
(5) 压力循环润滑图 4-16 压注油杯
1-杯体 2-钢球 3-弹簧图 4-17 针阀油杯
1-手柄 2-螺母 3-针阀 4-玻璃管图 4-18 油环润滑
1-油环 2-轴颈 3-轴瓦
2,脂润滑通常是在轴承安装时注入润滑脂,可使用较长时间 。 也可采用挤油杯 (见图 4-19)或压注油杯 ( 见图 4-16) 等润滑装置注入润滑脂 。
图 4-19 挤油杯图 4-20 常见的轴承密封装置
a) 毛毡圈式 b) 橡胶圈式
c) 油沟式 d) 曲路式
(二 ) 密封装置常见的轴承密封装置如图 4-20所示 。
第三节 联轴器、离合器、制动器一,联轴器
1,刚性联轴器常见的结构形式有:
(1) 凸缘联轴器 (图 4-21)
(2) 套筒联轴器 (图 4-22)
(3) 万向联轴器 (图 4-23)
图 4-21 凸缘联轴器图 4-22 套筒联轴器图 4-23 万向联轴器构造示意
1,3-叉形接头 2-十字体
2,弹性联轴器常见的结构形式有:
(1) 弹性圈柱销联轴器 (图 4-24)
(2) 尼龙柱销联轴器 (图 4-25)
图 4-24 弹性圈柱销联轴器
1-柱销 2-弹性橡胶圈
3-法兰盘图 4-25 尼龙柱销联轴器二,离合器
(一 )嵌入式离合器常用的嵌入式离合器有牙嵌离合器和齿轮离合器 。
1,牙嵌离合器 (图 4-26,图 4-27)
图 4-26 牙嵌离合器图 4-27 牙嵌离合器的齿形
a) 矩形齿 b) 梯形齿 c) 锯齿形齿
2.齿轮离合器 (图 4-28)
图 4-28 齿轮离合器
(二 )摩擦式离合器
1.结构型式有圆盘式,圆锥式和多片式等类型 。
图 4-29所示为用拨叉操纵的多片式摩擦离合器 。
图 4-30所示为用电磁力操纵的多片式摩擦离合器 。
2,优缺点(与嵌入式离合器相比较)
图 4-29 多片式摩擦离合器
1-外套
2-外摩擦片
3-内摩擦片
4-弹簧片
5-角形杠杆
6-滑环
7-内套图 4-30 电磁摩擦离合器
1-外套 2-衔铁 3-外摩擦片
4-内摩擦片 5-电气接头
6-线圈 7-轴承 8-内套
(三 ) 自动离合器自动离合器常有三种,即安全离合器,离心离合器和超越离合器 。 现分别举例介绍,
1,安全离合器 ( 见图 4-31)
图 4-31 牙嵌式安全离合器图 4-32 离心摩擦离合器
1-芯体
2-外壳
3-离心块
4-摩擦衬垫
5-弹簧圈
2,离心离合器 ( 见图 4-32)
3,超越离合器 ( 见图 4-33)
图 4-33 单向超越离合器
1-星轮
2-外环
3-滚柱
4-顶杆
5-弹簧
6-轴三,制动器制动器有片式,带式和块式等类型,可通过图 4-30,图 4-34,图
4-35分别了解它们的结构原理 。
图 3-34 带式制动器
1-制动轮
2-制动带
3-杠杆图 4-35 块式制动器
1-销轴
2-闸块
3-摩擦衬料
4-液压缸
5-弹簧
6-制动轮本 章 结 束