轴承断裂失效的类型及滑动轴承结构与性能分析

任务导引

你观察过自行车前后轮的结构吗？轿车的四个轮子是靠什么来支承的？你见过轴承么？

图2.7.1　轴承的应用

任务要求

（1）了解滑动轴承的结构、特点和应用；

（2）了解滚动轴承的结构、类型、特点和应用。

任务实施

轴承在机器中用于支承轴，保持轴的正常工作位置和旋转精度，并减小轴与轴承座间的摩擦和磨损。选择合适的轴承对提高机器的工作性能、使用寿命、承载能力和工作效率有着重要的意义。按摩擦性质，轴承可分为滑动轴承与滚动轴承，如图2.7.2所示。

图2.7.2　轴承

一、滑动轴承

如图2.7.3所示，滑动轴承结构一般由轴承座、轴瓦（或轴套）、润滑装置和密封装置等部分组成。轴瓦直接支承轴颈，承受载荷并保持轴的正常工作位置，它是一种滑动摩擦性质的轴承。由于滑动轴承的润滑条件不同，会出现三种摩擦状态：干摩擦状态、边界摩擦状态和液体摩擦状态。

图2.7.3　滑动轴承

1.特点

优点：滑动轴承结构简单，径向尺寸小，易于制造，可以剖分，便于拆装；具有良好的耐冲击性和良好的吸振性能，运转平稳，旋转精度较高，寿命长；完全液体润滑时，摩擦、磨损较小；在高速、重载高精度、结构要求剖分的场合，显示出比滚动轴承更大的优越性。

缺点：非液体摩擦滑动轴承的摩擦较大，磨损严重；液体摩擦滑动轴承在起动或载荷、转速比较大的情况下难以形成足够的油膜。润滑的建立和维护要求较高（尤其是液体润滑轴承），润滑不良会使滑动轴承迅速失效，且轴向尺寸较大。

2.类型

按工作表面的润滑状态可分为三种：完全液体润滑滑动轴承，轴颈与轴承间有一层油膜分隔；不完全液体润滑滑动轴承，有油膜，但不足以完全分隔滑动表面；无润滑滑动轴承，不加润滑剂。根据结构不同，滑动轴承可分为整体式、对开式和调心式三种，如表2.7.1所示。

表2.7.1　滑动轴承类型

3.应用

（1）适用于高速重载（汽轮机、大型鼓风机等）；

（2）适用于低速重载（大型天文望远镜、升船台、轧钢机等）；

（3）适用于高运转精度的机器（精密磨床主轴等）；

（4）适用于严苛的工作环境（宇航、深海、核工业、低温、高温、高压等）；

（5）适用于大型轴的支承；

（6）适用于特殊轴的支承（如曲轴）。

4.滑动轴承常见的失效形式

（1）磨粒磨损：进入轴承间隙的硬颗粒有的随轴一起转动，对轴承表面起研磨作用。

（2）刮伤：进入轴承间隙的硬颗粒或轴径表面粗糙的微观轮廓尖峰，在轴承表面划出线状伤痕。

（3）胶合：当瞬间温升过高，载荷过大，油膜破裂时供油不足时，轴承表面材料发生黏附和迁移，造成轴承损伤。

（4）疲劳剥落：在载荷的反复作用下，轴承表面出现与滑动方向垂直的疲劳裂纹，扩展后造成轴承材料剥落。

（5）腐蚀：润滑剂在使用中不断氧化，所生成的酸性物质对轴承材料有腐蚀，材料腐蚀易形成点状剥落。

二、滚动轴承

将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦损失的一种精密的机械元件，叫滚动轴承。

滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架等部分组成，如图2.7.4所示。外圈与轴承座相配合，起支承作用；内圈与轴之间采用过盈配合，并随轴一起转动；滚动体在内、外圈的滚道中滚动，使内、外圈相互转动时产生滚动摩擦；保持架的作用是使滚动体均匀分布，防止滚动体脱落或相互碰撞。为了适用于某些特殊的使用要求，有的轴承会增加或减少一些零件，如图2.7.5所示。组成滚动轴承的四个部分中，唯有滚动体不可或缺，如图2.7.6所示。

图2.7.4　滚动轴承

图2.7.5　滚动轴承六部分

图2.7.6　特殊滚动轴承

1.特点

优点：摩擦阻力小、启动灵敏、效率高、旋转精度高和润滑简便，易于密封和维护，互换性好，为标准零件，由轴承厂批量生产，制造成本低，广泛应用于中速、中载和一般工作条件下运转的机械设备中。

缺点：承受冲击载荷能力差；高速时噪声、振动较大；高速重载寿命较低；径向尺寸较大。

2.类型

滚动轴承的类型很多，国标GB/T271—2008《滚动轴承分类》对滚动轴承的分类方法进行了详细的规定。常见的滚动轴承如表2.7.2所示。

表2.7.2　常见滚动轴承

滚动轴承常按滚动体形状、滚动体列数、是否调心和承载方向分类，如表2.7.3所示。

表2.7.3　滚动轴承类型

3.代号

为了表示各类滚动轴承的结构、尺寸、公差等级、技术性能等特征，GB/T272—1993规定了滚动轴承代号。

图2.7.7　滚动轴承代号

1）前置代号——表示可拆分轴承或其分部件的代号

表2.7.4　前置代号含义

2）基本代号——表示类型、结构和尺寸的代号

（1）类型代号。

表2.7.5　轴承类型代号表

（2）尺寸系列代号——表示宽度（高度）和直径的代号。(www.xing528.com)

①宽度（高度）系列——内、外径相同而宽度（推力轴承称为高度）不同的特征表示。

表2.7.6　轴承宽度（高度）代号

②直径系列——内径相同而外径不同的特征表示。

表2.7.7　轴承直径代号

（3）内径代号。

滚动轴承的内径d＝10～480mm的范围内，其代号规律如表2.7.8所示。

表2.7.8　轴承内径代号

3）后置代号——表示结构特点、公差等级、游隙组别、材料及密封、技术要求等发生改变时的补充代号

（1）内部结构改变代号及含义。

表2.7.9　内部结构改变代号及含义

（2）密封、防尘与外部形状改变代号及含义。

表2.7.10　密封、防尘与外部形状改变代号及含义

（3）公差等级代号及含义。

表2.7.11　公差等级代号及含义

（4）游隙组别代号及含义。

表2.7.12　游隙组别代号及含义

当公差等级和游隙组别同时标注时，“/”号可省略。

【例1】

抱轴轴承

视频：轴承安装孔加工

动画：轴承的组成

滚动轴承选择原则

动画：角接触轴承

动画：调心轴承

动画：分体式圆锥滚子轴承安装

动画：深沟球轴承安装

轴承断裂失效的形式

任务拓展与反思

1.滑动轴承有哪些类型？

2.滚动轴承有哪些类型？

3.比较：滑动轴承和滚动轴承的特点。

4.轴承用来引导轴做旋转运动，并承受由轴传给机架的载荷。（判断）（　）

5.整体式滑动轴承结构简单、造价低、装配方便。（判断）（　）

6.剖分式滑动轴承装拆方便，磨损后能调整孔与轴的间隙。（判断）（　）

7.只能承受轴向载荷的滑动轴承称为径向滑动轴承。（判断）（　）

8.滑动轴承结构简单，易于制造，可以剖分，便于拆装。（判断）（　）

9.滑动轴承有良好的耐冲击和吸振性能，运转平稳，旋转精度较高，寿命长。（判断）（　）

10.滚动轴承的优点是摩擦阻力小、启动灵敏、效率高、运转精度较高。（判断）（　）

11.滚动轴承的缺点是承受冲击载荷能力差，高速时噪声大，高速重载寿命短。（判断）（　）

12.滚动轴承的外圈装在支座孔内，并与支座孔一起转动。（判断）（　）

13.滚动轴承的内圈装在轴颈上，并与轴颈一起转动。（判断）（　）

14.滚动轴承的保持架使滚动体均匀分布隔开，避免相邻滚动体之间的接触。（判断）（　）

15.根据轴承与轴颈之间摩擦性质不同，轴承可分为________轴承和________轴承两类。

16.对开式滑动轴承由________、________、________、________及________等组成。

17.滑动轴承常见的失效形式有________、________、________、________和________。

18.滚动轴承的典型结构由________、________、________及________4部分组成。

19.滚动轴承的代号由数字和字母组成，分为3部分，即________、________和________。

20.滚动轴承代号6208中，6是指________，2是指________，08是指________。