第13章 滾動軸承

1、本章重點(diǎn)本章重點(diǎn): : 滾動軸承的類型及代號滾動軸承的類型及代號 滾動軸承的壽命計(jì)算滾動軸承的壽命計(jì)算 滾動軸承組合設(shè)計(jì)滾動軸承組合設(shè)計(jì)第第1313章章 滾動軸承滾動軸承 13-1 概述 13-2 滾動軸承的主要類型及其代號 13-3 滾動軸承類型的選擇 13-4 滾動軸承的工作情況 13-5 滾動軸承尺寸的選擇 13-6 軸承裝置的設(shè)計(jì)一、軸承的功用一、軸承的功用13-1 概述概述支承軸及軸上零件，并保證旋轉(zhuǎn)精度支承軸及軸上零件，并保證旋轉(zhuǎn)精度減少軸與支承間的摩擦與磨損減少軸與支承間的摩擦與磨損1 1、摩擦阻力小、摩擦阻力小, , 功率損耗少功率損耗少, , 起動靈敏；起動靈敏；2 2、潤滑

2、簡便、潤滑簡便, , 易于更換易于更換, , 價格低；價格低； 3 3、抗沖擊能力差、抗沖擊能力差, , 高速時出現(xiàn)噪音高速時出現(xiàn)噪音; ; 壽命也比不上壽命也比不上 液體潤滑的滑動軸承；液體潤滑的滑動軸承；二、滾動軸承的特點(diǎn)二、滾動軸承的特點(diǎn)三、三、滾動軸承滾動軸承的的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 組成：組成：內(nèi)圈、外圈、內(nèi)圈、外圈、滾動體滾動體、保持架、保持架外圈外圈內(nèi)圈內(nèi)圈滾動體滾動體保持架保持架 保持架：保持架：避免滾動體直接接觸，減少摩擦和磨損避免滾動體直接接觸，減少摩擦和磨損 材料：材料：低碳鋼；銅、鋁、工程塑料低碳鋼；銅、鋁、工程塑料 內(nèi)圈、外圈、滾動體：內(nèi)圈、外圈、滾動體：高硬度、高接觸高硬度、高

3、接觸疲勞強(qiáng)度、良好耐磨性和沖擊韌性疲勞強(qiáng)度、良好耐磨性和沖擊韌性 材料：材料：含鉻軸承鋼，硬度含鉻軸承鋼，硬度6165 HRC四、滾動軸承的材料四、滾動軸承的材料軸承的選擇軸承的選擇類型的選擇類型的選擇 尺寸的選擇尺寸的選擇軸承組合設(shè)計(jì)軸承組合設(shè)計(jì)安裝、調(diào)整、潤滑與密封安裝、調(diào)整、潤滑與密封五、滾動軸承的設(shè)計(jì)的內(nèi)容特點(diǎn)五、滾動軸承的設(shè)計(jì)的內(nèi)容特點(diǎn) 按滾動體形狀分按滾動體形狀分 按受載性質(zhì)分按受載性質(zhì)分球軸承球軸承滾子軸承滾子軸承向心軸承向心軸承向心推力軸承向心推力軸承推力軸承推力軸承一、滾動軸承的分類一、滾動軸承的分類13-2 滾動軸承的主要類型及其代號滾動軸承的主要類型及其代號1 按滾動體形

4、狀分 按滾動體形狀分：按滾動體形狀分： 球軸承、滾子軸承球軸承、滾子軸承又可細(xì)分為：又可細(xì)分為： 球軸承、圓柱滾子軸承、滾針軸承、圓錐滾子軸球軸承、圓柱滾子軸承、滾針軸承、圓錐滾子軸承、球面滾子軸承承、球面滾子軸承2 按受載方向分 按受載方向和公稱接觸角分：按受載方向和公稱接觸角分：滾動體與外圈接觸處的滾動體與外圈接觸處的法線與垂直于軸承軸心法線與垂直于軸承軸心線的平面（半徑方向）線的平面（半徑方向）之間的夾角之間的夾角 向心軸承向心軸承: =0向心推力軸承：向心推力軸承： 0 90 向心角接觸軸承向心角接觸軸承: 0 45 推力角接觸軸承推力角接觸軸承: 45 90 推力軸承推力軸承: =9

5、09000以以FR(徑向載荷徑向載荷)為主為主 FF(徑向?yàn)橹鲝较驗(yàn)橹?FAFR(軸向?yàn)橹鬏S向?yàn)橹? F(軸向載荷軸向載荷)二、滾動軸承的基本類型和特點(diǎn)二、滾動軸承的基本類型和特點(diǎn)1 向心軸承(a=0)深溝球軸承深溝球軸承: 6類類 nlim最高、價廉最高、價廉, 優(yōu)先采用優(yōu)先采用 受力類型受力類型: Fr, 不大的不大的Fa(雙向雙向)圓柱滾子軸承圓柱滾子軸承: N類類承載力較大承載力較大 受力類型受力類型: 很大的很大的Fr, 不能承受軸向力不能承受軸向力Fa滾針軸承滾針軸承: NA類類 內(nèi)外圈可分離內(nèi)外圈可分離, 徑向尺寸小徑向尺寸小 受力類型受力類型: 很大的很大的Fr, 不能承受軸向

6、力不能承受軸向力Fa2 調(diào)心軸承 (a=0)調(diào)心球軸承調(diào)心球軸承: 1類類調(diào)心性能最好調(diào)心性能最好 受力類型：受力類型：Fr, 不大的不大的Fa(雙向雙向)調(diào)心滾子軸承調(diào)心滾子軸承: 2類類調(diào)心性能好、承載力較大調(diào)心性能好、承載力較大 受力類型：受力類型：Fr, 不大的不大的Fa(雙向雙向)3 向心推力軸承 (0徑向載荷：徑向載荷：推力推力+向心組合向心組合各滾動體受力不均勻受力不均勻各滾動體受力均勻受力均勻當(dāng)軸承軸軸F 承受 徑徑F下下半圈受載半圈受載上上半圈不受載半圈不受載受力變化：小受力變化：小大大小小二、軸承元件上的載荷及應(yīng)力變化二、軸承元件上的載荷及應(yīng)力變化固定圈：固定圈：滾動體滾過

7、便受力，大小不變滾動體滾過便受力，大小不變穩(wěn)定的脈動循環(huán)載荷圖穩(wěn)定的脈動循環(huán)載荷圖13-7 b在承載區(qū)，載荷由零在承載區(qū)，載荷由零最大，最大，再再零零周期性不周期性不穩(wěn)定變化穩(wěn)定變化圖圖137 a滾動體滾動體轉(zhuǎn)動圈轉(zhuǎn)動圈三、軸向載荷對軸承元件載荷分布的影響三、軸向載荷對軸承元件載荷分布的影響 角接觸軸承承受軸向載荷時角接觸軸承承受軸向載荷時受載滾動體數(shù)目增多受載滾動體數(shù)目增多承載能承載能力提高力提高宜承受聯(lián)合載荷宜承受聯(lián)合載荷13-4 滾動軸承的工作情況 p.307一、一、 軸承工作時元件上的載荷分布軸承工作時元件上的載荷分布*13-5 滾動軸承尺寸的選擇 一、失效形式一、失效形式 二、軸承壽

8、命計(jì)算二、軸承壽命計(jì)算設(shè)計(jì)軸承的基本方法：設(shè)計(jì)軸承的基本方法： 由工作條件定軸承類型由工作條件定軸承類型 結(jié)構(gòu)定軸承直徑結(jié)構(gòu)定軸承直徑 初選型號初選型號 C、C0 驗(yàn)算壽命：驗(yàn)算壽命： 計(jì)算軸承載荷計(jì)算軸承載荷查查e、X、Y 計(jì)算計(jì)算P計(jì)算計(jì)算Lh分析軸承是否合格分析軸承是否合格一、失效形式一、失效形式失效形式：失效形式：內(nèi)外圈運(yùn)動內(nèi)外圈運(yùn)動 疲勞點(diǎn)蝕疲勞點(diǎn)蝕 最主要的失效形式，滾動最主要的失效形式，滾動體表面、套圈滾道都可能發(fā)生點(diǎn)蝕體表面、套圈滾道都可能發(fā)生點(diǎn)蝕 過大塑性變形過大塑性變形 低速軸承的主要失效形低速軸承的主要失效形式，接觸應(yīng)力過大式，接觸應(yīng)力過大(載荷過大或沖擊載荷載荷過大或沖

9、擊載荷)，元件表面出現(xiàn)較大塑性變形元件表面出現(xiàn)較大塑性變形 磨損、膠合、內(nèi)外圈和保持架破損等磨損、膠合、內(nèi)外圈和保持架破損等使用維護(hù)不當(dāng)而引起的，屬于非正常失效使用維護(hù)不當(dāng)而引起的，屬于非正常失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：一般轉(zhuǎn)速的軸承一般轉(zhuǎn)速的軸承 進(jìn)行壽命進(jìn)行壽命(額定動載荷額定動載荷)計(jì)算，防止疲計(jì)算，防止疲勞點(diǎn)蝕破壞勞點(diǎn)蝕破壞轉(zhuǎn)速極低或僅作緩慢擺動的軸承轉(zhuǎn)速極低或僅作緩慢擺動的軸承 按靜強(qiáng)度按靜強(qiáng)度(額定靜載荷額定靜載荷)計(jì)算，防止塑計(jì)算，防止塑性變形性變形 軸承壽命：軸承壽命：( 106 r 或或 h ) 軸承中任一元件出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕前，所經(jīng)歷的總轉(zhuǎn)數(shù)或總工作小時數(shù)軸承中任一元件出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕

10、前，所經(jīng)歷的總轉(zhuǎn)數(shù)或總工作小時數(shù) 基本額定壽命：基本額定壽命：用用 L或或Lh表示表示 一組同一型號軸承在同一條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，其可靠度為一組同一型號軸承在同一條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，其可靠度為90時，能達(dá)到或超時，能達(dá)到或超過的壽命。過的壽命。 寓意：寓意： 一批軸承中有一批軸承中有90的壽命將比其基本額定壽命長的壽命將比其基本額定壽命長 一個軸承在基本額定壽命期內(nèi)正常工作的概率有一個軸承在基本額定壽命期內(nèi)正常工作的概率有90，失效率為，失效率為10 注意：注意：額定壽命隨運(yùn)轉(zhuǎn)條件而變化額定壽命隨運(yùn)轉(zhuǎn)條件而變化 比如：外載荷增大，額定壽命降低比如：外載荷增大，額定壽命降低 因此，基本額定壽命并不能直接反映軸承

11、的承載能力因此，基本額定壽命并不能直接反映軸承的承載能力9010完好完好/(1106r)R/()二、基本額定壽命二、基本額定壽命 定義：定義： 當(dāng)一套軸承進(jìn)入運(yùn)轉(zhuǎn)并且當(dāng)一套軸承進(jìn)入運(yùn)轉(zhuǎn)并且 基本額定壽命基本額定壽命 為為106轉(zhuǎn)時，軸承所轉(zhuǎn)時，軸承所能承受的最大載荷，用能承受的最大載荷，用 C 表示表示 即：在即：在C 的作用下，運(yùn)轉(zhuǎn)的作用下，運(yùn)轉(zhuǎn) 106 轉(zhuǎn)時，有轉(zhuǎn)時，有10的軸承出現(xiàn)點(diǎn)蝕，的軸承出現(xiàn)點(diǎn)蝕，90的軸承完好的軸承完好 對于具體軸承，對于具體軸承，C 為定值，按手冊查取為定值，按手冊查取 對向心軸承對向心軸承(0 45 )，C為純徑向載荷為純徑向載荷Cr 對推力軸承對推力軸承(4

12、5 Fd1 軸左移軸左移,1壓緊壓緊,2放松放松Fd1Fd1若若Fae+Fd2Fd2 軸左移軸左移,1放松放松,2壓緊壓緊FaeFae若若Fae+Fd1Fd2 軸右移軸右移,1壓緊壓緊,2放松放松Fd2驗(yàn)證驗(yàn)證:Fd1驗(yàn)證驗(yàn)證:Fa1=Fd1 Fa2=Fd2+Fd2=Fd1+Fae Fd2+Fd2=Fd1+Fae Fa2=Fd2 Fd1+Fd1+ Fae=Fd2 Fa1=Fd2 - Fae 結(jié)論：結(jié)論：判別方法判別方法: :先確定軸上各軸向力先確定軸上各軸向力( (外加軸向力和派生軸向外加軸向力和派生軸向力力) ) 的方向的方向; ;判斷哪端軸承被判斷哪端軸承被“壓緊壓緊”，哪端軸承被，哪端軸

13、承被“放放松松”; ;放松端的軸向載荷等于它本身的放松端的軸向載荷等于它本身的派生軸向力派生軸向力; ;壓緊端的軸向載荷等于除去它本身的派生軸壓緊端的軸向載荷等于除去它本身的派生軸向力外向力外, ,其余所有軸向力的代數(shù)和其余所有軸向力的代數(shù)和. .reFaeF12l2lreFaeF12l2lreFaeF12l2l例例: 試判斷圖示三種情況下左右軸承哪個壽命低。試判斷圖示三種情況下左右軸承哪個壽命低。已知：已知：Fre =3000N，F(xiàn)ae=500N(1)(3)(2)一對一對6205軸承軸承一對一對7205B軸承正安裝軸承正安裝一對一對7205B軸承反安裝軸承反安裝1rF2rF1rF2rF1rF

14、2rF解：解：(一一)求求Fr230rreFlFl 230001000 ()33rerFFN12300010002000 ()rrerFFFN(二二)求求Fa(1)一對一對6205軸承軸承1500 ()aaeFFN20aF121212,rraaFFFFPP左端軸承壽命低左端軸承壽命低reFaeF12l2lreFaeF12l2l(3)(2)一對一對7205B軸承正安裝軸承正安裝一對一對7205B軸承反安裝軸承反安裝1rF2rF1rF2rF(二二)求求Fa(2)一對一對7205B軸承正安裝軸承正安裝12PP左端軸承壽命低左端軸承壽命低軸右移軸右移,1松松2緊緊(2)一對一對7205B軸承反安裝軸承

15、反安裝12PP左端軸承壽命低左端軸承壽命低軸左移軸左移,1松松2緊緊Fd11.14Fr11.1420002280NFd21.14Fr21.1410001140NFae+Fd2=500+1140=1640Fd1=2280Fae+Fd1=500+2280=2780Fd2=1140Fd11.14Fr11.1420002280NFd21.14Fr21.1410001140NFa1=Fd1=2280NFa2=Fd1-Fae=2280-500=1780NFa2=Fd1+Fae=2280+500=2780NFa1=Fd1=2280NFd1Fd2Fd1Fd2例：一對反裝例：一對反裝7312AC軸承軸承,Fr1

16、5000N,Fr28000N，F(xiàn)A2000N，由由1軸承指向軸承指向2軸承，求軸承，求Fa1、Fa2。解解:畫安裝簡圖畫安裝簡圖, Fd2與與FA同向同向求求Fa1，F(xiàn)a2 Fd10.68Fr10.6850003400NFd20.68Fr20.6880005440NFd2Fd11FA2Fr1Fr2Fa1Fd2FA7440N ,Fa2Fd25440NFd2FA7440NFd13400N緊松例例 接上題接上題, ,如果如果n n960r/min,f960r/min,fP P1.2,1.2,ft1， 求軸承壽命求軸承壽命解解： FFa1a1F Fr1r174407440500050001.4881.

17、488e eX X1 10.410.41 ， Y Y1 10.870.87P P1 1fp(X1Fr1fp(X1Fr1Y Y1 1F Fa1a1) )1.21.2(0.410.41500050000.870.877440)7440)10227.36N10227.36NFFa2a2F Fr2r254405440800080000.68= e0.68= eP P2 2F Fr2r29600N9600NX X2 21, Y1, Y2 20 0 P P1 1P P2 2 軸承危險(xiǎn)軸承危險(xiǎn)(F(Fa1a17440N, F7440N, Fa2a2=5440N,F=5440N,Fr1r15000N,F500

18、0N,Fr2r28000N)8000N)(查得查得7212AC軸承的軸承的C58200N，e0.68)hPCfnLrth3200)36.1022758200(9606010)(60103616 1 1、求、求F Fr1r1、F Fr2r2: :( (徑向載荷徑向載荷) )求支反力求支反力2 2、求、求F Fa1a1、F Fa2a2: :(1)(1)徑向接觸軸承徑向接觸軸承(6(6、1 1、2 2類類) )F FA A1 12 21 12 2F FA A兩端固定兩端固定FAFA指向者受力指向者受力一端固定、一端游動一端固定、一端游動固定端受力固定端受力(2)(2)角接觸軸承角接觸軸承(3(3、7

19、 7類類) )畫安裝簡圖畫安裝簡圖求求F Fd1d1、F Fd2d2Fa=Fa=放松端放松端: :本身的派生軸向力本身的派生軸向力壓緊端壓緊端: :除本身的派生軸向力外其余軸向力之和除本身的派生軸向力外其余軸向力之和F F1 1F F2 2F F1 1F F2 2軸承壽命計(jì)算步驟軸承壽命計(jì)算步驟3 3 求求P P1 1、P P2 2: :( (當(dāng)量動載荷當(dāng)量動載荷fp(XFrYFa)查判斷系數(shù)查判斷系數(shù)e e 表表13-5深溝球軸承按深溝球軸承按Fa/C0 查查e角接觸球軸承角接觸球軸承 15按按 Fa/C0 查查e 25、40圓錐滾子軸承圓錐滾子軸承e=1.5tg判判 F Fa a/F/Fr

20、 r 與與 e e 的關(guān)系的關(guān)系定定X X、Y Y Fa/Fre ：X=1 , Y=0 Fa/Fre軸向力較大軸向力較大,要計(jì)要計(jì)即：即：X1,Y 04 4 求求L Lh h(C)(C) 661060)(6010htthLnfPCPCfnL 當(dāng)量靜載荷：當(dāng)量靜載荷： P0=X0Fr+Y0Fa按軸承靜載能力選擇軸承按軸承靜載能力選擇軸承 C0 S0P0 S0 軸承靜強(qiáng)度安全系數(shù)查表軸承靜強(qiáng)度安全系數(shù)查表138 七、滾動軸承的靜載荷七、滾動軸承的靜載荷1.1.保證支承部分剛性保證支承部分剛性以免滾動軸承提前破壞以免滾動軸承提前破壞 如：加大軸承座孔壁厚等如：加大軸承座孔壁厚等2.2.保證支承部分的

21、同心度保證支承部分的同心度以免滾動軸承提前破壞以免滾動軸承提前破壞 一條軸的兩個支承用相同軸承一條軸的兩個支承用相同軸承, ,兩軸承孔一次鏜出兩軸承孔一次鏜出13-6 軸承裝置的設(shè)計(jì)軸承裝置的設(shè)計(jì)一、支承部分的剛性和同心度一、支承部分的剛性和同心度1. 支點(diǎn)固定型式支點(diǎn)固定型式 (1)兩端固定兩端固定 (2)一端固定一端游動一端固定一端游動 (3)兩端游動兩端游動2. 軸承內(nèi)外圈的軸向固定軸承內(nèi)外圈的軸向固定二、軸承的固定二、軸承的固定（1）兩端固定每個支點(diǎn)固定一個方向每個支點(diǎn)固定一個方向雙向均固定雙向均固定C在不受在不受Fa端留間隙端留間隙 C=0.20.3mm應(yīng)用應(yīng)用: : 跨距短跨距短,

22、 , 溫差小處溫差小處（2）一端固定、一端游動應(yīng)用應(yīng)用: : 跨距長跨距長, , 溫差大溫差大不能承受軸向載荷不能承受軸向載荷1.內(nèi)圈內(nèi)圈 固定固定 在軸在軸 上上2. 外圈外圈 固定固定 在座在座 孔上孔上軸承端蓋軸承端蓋孔用彈性圈孔用彈性圈座孔凸肩座孔凸肩螺紋環(huán)螺紋環(huán)軸肩軸肩套筒套筒軸用彈性擋圈軸用彈性擋圈軸端擋板螺釘軸端擋板螺釘圓螺母止退墊圈圓螺母止退墊圈（3）兩端游動支承 人字齒輪的其中一條軸的兩支承要設(shè)計(jì)成游動的，人字齒輪的其中一條軸的兩支承要設(shè)計(jì)成游動的，以防齒輪卡死和人字齒兩側(cè)受力不均勻。以防齒輪卡死和人字齒兩側(cè)受力不均勻。2. 軸承內(nèi)外圈的軸向固定軸承內(nèi)外圈的軸向固定三、軸承組合的調(diào)整三、軸承組合的調(diào)整1 軸承間隙調(diào)整靠加減墊片厚度調(diào)整靠加減墊片厚度調(diào)整2 軸承的預(yù)緊預(yù)緊的目的：提高旋轉(zhuǎn)精度、增加軸承裝置的剛性等預(yù)緊的目的：提高旋轉(zhuǎn)精度、增加軸承裝置的剛性等預(yù)緊原理：安裝時用一定的方法在軸承中產(chǎn)生一軸向力預(yù)緊原理：安裝時用一定的方法在軸承中產(chǎn)生一軸向力3 軸承組合位置的調(diào)整1 以軸承為基準(zhǔn)件軸承與軸軸承與軸: 基孔制基孔制50k6(m6)軸承與孔軸承與孔: 基軸制基軸制100H7(J7、Js7)2 轉(zhuǎn)動圈比固定圈緊50 H7/k650k6100H7/k6100H7軸承不標(biāo)軸承不標(biāo)四、軸承的配合（周向固定）四、軸承的配合（周向固定）