滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)

1、主要內(nèi)容主要內(nèi)容: :滾動(dòng)軸承類(lèi)型及代號(hào)滾動(dòng)軸承類(lèi)型及代號(hào)滾動(dòng)軸承載荷及壽命滾動(dòng)軸承載荷及壽命滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)重點(diǎn)與難點(diǎn)：重點(diǎn)與難點(diǎn)：熟悉滾動(dòng)軸承代號(hào)熟悉滾動(dòng)軸承代號(hào)滾動(dòng)軸承的基本類(lèi)型的特點(diǎn)、選用及壽命計(jì)算滾動(dòng)軸承的基本類(lèi)型的特點(diǎn)、選用及壽命計(jì)算達(dá)到的技能：達(dá)到的技能：正確選擇軸承正確選擇軸承軸承壽命計(jì)算軸承壽命計(jì)算滾 動(dòng) 軸 承滾動(dòng)軸承v滾動(dòng)軸承依靠主要元滾動(dòng)軸承依靠主要元件間的滾動(dòng)接觸來(lái)支件間的滾動(dòng)接觸來(lái)支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件的。承轉(zhuǎn)動(dòng)零件的。v與滑動(dòng)軸承相比，滾與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承具有摩擦阻力動(dòng)軸承具有摩擦阻力小，功率消耗少，起小，功率消耗少，起動(dòng)容易等優(yōu)點(diǎn)。動(dòng)容易等優(yōu)點(diǎn)。01 概

2、述1、內(nèi)圈 2、外圈3、滾動(dòng)體4、保持架滾子軸承球軸承滾動(dòng)軸承的材料內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體：軸承鉻鋼GCr15等，硬度6065HRC保持架保持架：低碳鋼；銅、鋁、工程塑料等保持架的作用：均布滾動(dòng)體，避免滾動(dòng)體直接接觸，減少發(fā)熱和磨損。02 滾動(dòng)軸承的主要類(lèi)型及其代號(hào)（一）（一） 滾動(dòng)軸承的主要類(lèi)型、性能和特點(diǎn)滾動(dòng)軸承的主要類(lèi)型、性能和特點(diǎn)滾滾動(dòng)動(dòng)軸軸承承向心軸承向心軸承主要承受徑向載荷Fr的軸承。推力軸承推力軸承只能承受軸向載荷Fa的軸承。向心推力軸承向心推力軸承能同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷的軸承。向心推力軸承的滾動(dòng)體與外圈滾道接觸點(diǎn)（線）處的法線N-N與半徑方向的夾角叫做軸承的

3、接接觸角觸角。軸承實(shí)際所承受的徑向載荷Fr與軸向載荷Fa的合力與半徑方向的夾角，叫做載荷角載荷角。圖圖圖圖圖圖圖圖圖圖圖14235NAN2967向心軸承4、1、2、6、N、NA推力軸承5向心推力軸承3、7推力向心軸承29不能承不能承受軸向受軸向載荷載荷代號(hào)返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回（二）（二） 滾動(dòng)軸承的代號(hào)（GB/T2721993GB/T2721993）對(duì)常用內(nèi)徑d=20480mm的軸承，內(nèi)徑一般為5的倍數(shù)，這兩位數(shù)字表示軸承內(nèi)徑尺寸被5除得的商數(shù)；對(duì)于內(nèi)徑為10 mm、12 mm、15mm和17 mm的軸承，內(nèi)徑代號(hào)依次為00、01、02和03。內(nèi)徑內(nèi)徑代號(hào)代號(hào)：基本代號(hào)

4、的右起第一、二位數(shù)字表示。軸承的直徑系列（即結(jié)構(gòu)相同、內(nèi)徑相同的軸承在外徑和寬度方面的變化系列）用基本代號(hào)右起第三位數(shù)字表示。直徑系列代號(hào)有0 0、1 1、2 2、3 3、4 4，對(duì)應(yīng)于相同內(nèi)徑軸承的外徑尺寸依次遞增。軸承的寬度系列（即結(jié)構(gòu)、內(nèi)徑和直徑系列都相同的軸承，在寬度方面的變化系列）用基本代號(hào)右起第四位數(shù)字表示。當(dāng)寬度系列為0 0系列系列時(shí)可不標(biāo)，但對(duì)于調(diào)心滾子軸承調(diào)心滾子軸承和圓錐圓錐滾子軸承滾子軸承，寬度系列代號(hào)0應(yīng)標(biāo)出。后置代號(hào)軸承的公差等級(jí)分為2級(jí)、4級(jí)、5級(jí)、6級(jí)、6x級(jí)和0級(jí)，共6個(gè)級(jí)別。依次由高級(jí)到低級(jí)，其代號(hào)分別為/P2、/P4、/P5、/P6、/P6x和/P0。公差等

5、級(jí)中，6x級(jí)僅適用于圓錐滾子軸承。0級(jí)為普通級(jí)，在軸承代號(hào)中不標(biāo)出。常用的軸承徑向游隙系列分為1組、2組、0組、3組、4組和5組，共6個(gè)組別。徑向游隙依次由小到大。0組游隙是常用的游隙組別，在軸承代號(hào)中不標(biāo)出，其余的游隙組別在軸承代號(hào)中分別用/C1、/C2、/C3、/C4、/C5表示。前置代號(hào)前置代號(hào)軸承分部件代號(hào)內(nèi)圈 L外圈保持架 K滾動(dòng)體 后置代號(hào)后置代號(hào) 特殊材料 特殊結(jié)構(gòu) C15 AC25 B 40 公差/P2、4、5、6、6x、0 游隙/C1、2、0、3、4、5例：71211C/P5角接觸球軸承、正常寬度、輕系列、直徑55mm、接觸角15、5級(jí)精度；常用游隙。 基本代號(hào)基本代號(hào) 五

6、四 三 二 一類(lèi)型類(lèi)型 內(nèi)徑：內(nèi)徑：20480 直徑系列：直徑系列：2輕3中4重 寬度系列：寬度系列：多數(shù)正常系列可不標(biāo)軸承軸承代號(hào)小結(jié)代號(hào)小結(jié)03 滾動(dòng)軸承類(lèi)型的選擇（一）軸承的載荷滾子軸承的承載能力優(yōu)于球軸承。滾子軸承主要元件間是線接觸，宜用于承受較大的載荷，承載后的變形也較小。球軸承主要為點(diǎn)接觸，宜用于承受較輕的或中等的載荷，在載荷較小時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用球軸承。徑向R 1、2、6、N、NA軸向A 5R+A 3、7、6、1、2 方向大小軸承承載方向舉例（二）軸承的轉(zhuǎn)速極限轉(zhuǎn)速極限轉(zhuǎn)速 nlim ：載荷P0.1C，冷卻正常，0級(jí)公差時(shí)軸承的最大允許轉(zhuǎn)速。軸承型號(hào)額定動(dòng)載荷Cr（KN）額定靜載荷C

7、0 （KN）脂潤(rùn)滑rpm油潤(rùn)滑rpm621241.031.556007000631264.149.4500063007212AC43.139.6530070003021260.458.53600450030312115.0115.028003600推力軸承的主要承載能力表現(xiàn)在軸向，離心力過(guò)大時(shí)無(wú)法通過(guò)徑向反力平衡，將引起較大的反力，發(fā)熱大，極限轉(zhuǎn)速較低。1、優(yōu)先選用球軸承（減小潤(rùn)滑的阻力）；2、輕系列軸承優(yōu)于中、重系列（減小離心力）；3、實(shí)體保持架優(yōu)于沖壓保持架（易形成油膜減小摩擦）；4、提高公差等級(jí)、改善潤(rùn)滑條件等。對(duì)高轉(zhuǎn)速的軸承：對(duì)高轉(zhuǎn)速的軸承：（三）軸承的調(diào)心性能8162423由于安裝誤

8、差或軸的變形等都會(huì)引起軸承內(nèi)外圈中心線發(fā)生相對(duì)傾斜，其傾斜角稱(chēng)為角偏差。角偏差較大時(shí)會(huì)影響軸承正常運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)采用調(diào)心軸承調(diào)心軸承。調(diào)心軸承的外圈滾道表面是球面，能自動(dòng)補(bǔ)償兩滾道軸心線的角偏差，從而保證軸承正常工作。（四）軸承的安裝與拆卸（五）經(jīng)濟(jì)性：球比滾子便宜，精度適宜。04 滾動(dòng)軸承的工作情況 （一）軸承工作時(shí)軸承元件上的載荷分布軸承工作時(shí)，各個(gè)滾動(dòng)體、套圈不同位置的載荷是不一樣的。（二）軸承元件上的載荷及應(yīng)力的變化軸向力由滾動(dòng)體平均分擔(dān)受最大徑向載荷的滾動(dòng)體負(fù)載為rFzF50載荷固定套圈上的應(yīng)力變化滾動(dòng)體、轉(zhuǎn)動(dòng)套圈上的應(yīng)力變化軸向載荷對(duì)載荷分布的影響當(dāng)只有一個(gè)滾動(dòng)體受載時(shí)，派生軸向力Fd是

9、：tgFFrd設(shè)，有三個(gè)滾動(dòng)體受載時(shí)，總派生軸向力Fd是：tgFtgFFFFFFFr3N2N1N3d2d1dd)(3N2N1N3N2N1NrFFFFFFF軸向載荷越大，同時(shí)受載的滾動(dòng)體越多！角接觸球軸承及圓錐滾子軸承總是在徑向力Fr和軸向力Fa的聯(lián)合作用下工作。為了使較多的滾動(dòng)體同時(shí)受載，應(yīng)使Fa比Frtg大一些；在同樣的徑向力Fr作用下，當(dāng)軸向力Fa由最小值逐步增大時(shí)，同時(shí)受載的滾動(dòng)體數(shù)目逐漸增多，與軸向力Fa平衡的派生軸向力Fd也隨之增大。05 滾動(dòng)軸承尺寸的選擇 疲勞點(diǎn)蝕：疲勞點(diǎn)蝕：一般軸承的主要失效形式。磨損、元件回火、元件破裂：破壞正常工作條件引起的失效。（一）滾動(dòng)軸承的失效形式 塑

10、性變形：塑性變形：轉(zhuǎn)速很低的軸承的失效形式。設(shè)計(jì)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)準(zhǔn)則轉(zhuǎn)速大于10r/min，進(jìn)行壽命計(jì)算；轉(zhuǎn)速小于10r/min，進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算；高速軸承，壽命計(jì)算，校驗(yàn)極限轉(zhuǎn)速。在相同的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，一組軸承中10的軸承發(fā)生點(diǎn)蝕破壞，而90的軸承不發(fā)生點(diǎn)蝕破壞前的轉(zhuǎn)數(shù)（以106為單位）或小時(shí)數(shù)作為軸承的壽命，并將這個(gè)壽命稱(chēng)為基本額額定壽命基本額額定壽命（L10）。（二）軸承壽命單個(gè)軸承，其中一個(gè)套圈或滾動(dòng)體材料首次出現(xiàn)疲勞擴(kuò)展之前，一個(gè)套圈相對(duì)于另一個(gè)套圈的轉(zhuǎn)數(shù)稱(chēng)為軸承的壽命壽命。（三）滾動(dòng)軸承的基本額定動(dòng)載荷基本額定動(dòng)載荷使軸承的基本額定壽命等于106轉(zhuǎn)的載荷值，用符號(hào)C表示。對(duì)于向心軸承、角接觸球

11、軸承或圓錐滾子軸承徑向基本額定動(dòng)載荷Cr對(duì)推力軸承軸向基本額定動(dòng)載荷Car10PCL610)()(PCn6010L6hh6L10n60PC )(PfCfn6010Lpt6hh6tpL10n60fPfC 機(jī)械設(shè)計(jì)中常以機(jī)器的中修、大修年限作為軸承的設(shè)計(jì)壽命。機(jī)械設(shè)計(jì)中常以機(jī)器的中修、大修年限作為軸承的設(shè)計(jì)壽命。 例題已知某球軸承，當(dāng)它的轉(zhuǎn)速為n1，當(dāng)量動(dòng)載荷P1= 2500N時(shí)，其壽命為8000小時(shí)。試求：（1）若轉(zhuǎn)速保持不變而當(dāng)量動(dòng)載荷增加到P2=5000N時(shí)，其壽命應(yīng)為多少？（2）若轉(zhuǎn)速增加一倍，即n2=2n1，而當(dāng)量動(dòng)載荷保持不變時(shí)，其壽命應(yīng)為多少小時(shí)？解：（1）當(dāng)量動(dòng)載荷增加到P2= 5

12、000 N時(shí))(PCn6010L6h825005000PPPCPCPCn6010PCn6010LL3122126162h1h)()()()()()(由得：Lh2=1000 小時(shí)（2）同理，若轉(zhuǎn)速增加一倍時(shí)，其壽命應(yīng)為4000小時(shí)。例題30208軸承的額定動(dòng)載荷Cr=34000N。求：1）當(dāng)量動(dòng)載荷P=6200N，工作轉(zhuǎn)速n=730rpm時(shí)，軸承的壽命Lh是多少？2）P=6200N，若要求Lh104小時(shí)，允許的最高轉(zhuǎn)速是多少？3）工作轉(zhuǎn)速n=730rpm，要求Lh104小時(shí)，允許的最大當(dāng)量動(dòng)載荷 P是多少？（取ft=1.0） 解：)(PCn6010L6h由有h866639620034000730

13、6010L3106h.)(h10620034000n6010L43106h)(rpm71484n.h10P340007306010L43106h)(N35483P.滾動(dòng)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷 僅承受徑向載荷的軸承 僅承受軸向載荷的軸承X徑向載荷系數(shù)Y軸向載荷系數(shù)arFYFXPaFP rFP )(PCL10 既承受徑向載荷，又承受軸向載荷的軸承P =？如圖可知，深溝球軸承、C系列角接觸球軸承的軸向承載能力取決于軸向載荷的相對(duì)大??！向心推力軸承在受到徑向載荷Fr作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生派生軸向力F。故，向心推力軸承必須成對(duì)使用。在外部軸向力FA和派生軸向力F1、F2的聯(lián)合作用下，應(yīng)該根據(jù)力的平衡確定每個(gè)軸承受到的軸

14、向力Fa。向心推力軸承軸向載荷Fa的確定面對(duì)面安裝背對(duì)背安裝保證半圈滾動(dòng)體受載時(shí)派生軸向力F1、F2的計(jì)算根據(jù)派生軸向力F1、F2及外加軸向載荷FA判斷出哪個(gè)軸承被“壓緊壓緊”，哪個(gè)軸承被“放松放松”。被“放松”軸承的軸向力等于其自身的派生軸向力； 被“壓緊”軸承的軸向力等于除其自身派生軸向力外，其它各軸向力的代數(shù)和。根據(jù)軸的受力平衡的條件，可有如下結(jié)論：滾動(dòng)軸承計(jì)算回顧arFYFXP)(PCLr10P=？軸承壽命計(jì)算：所有軸承層層當(dāng)量動(dòng)載荷計(jì)算：既承受徑向載荷，又承受軸向載荷的軸承。Fa=？層層層層軸向力計(jì)算：向心推力軸承，3和7根據(jù)軸向外載荷FA和內(nèi)部派生軸向力F確定Fa例題一根軸用兩個(gè)角

15、接觸球軸承支承，如圖所示。L140mm，L2200mm，軸端作用有軸向力Fa800N，徑向力Fr1500N。試計(jì)算兩軸承的徑向載荷R及軸向載荷A。（注：軸承的派生軸向力為0.68 Fr ）。 解：1r21r2r1rrLFLFFFF由Fr1Fr2N1800FN300F2r1r得N12241800680FN204300680F21.軸承的派生軸向力1F2F21aFFF因軸有向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)！壓緊！放松！N4248001224FFFa21aN1224FF22a000SPCS0 靜強(qiáng)度安全系數(shù)S0 1？滾動(dòng)軸承的靜載荷慢速擺動(dòng)或轉(zhuǎn)速極低的軸承失效形式是塑性變形?；绢~定靜載荷基本額定靜載荷C C0r0r

16、：使受載最大的滾動(dòng)體與滾道接觸中心處引起的接觸應(yīng)力達(dá)到一定值的載荷。靜載荷計(jì)算：當(dāng)量靜載荷P0：a0r00FYFXP06 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軸和安裝軸承的座孔、軸承裝置中的其它受力零件，必須有足夠的剛性，這些零件的變形都要阻滯滾動(dòng)體的滾動(dòng)而使軸承提前損壞。外殼及軸承座孔壁應(yīng)有足夠的厚度，壁板上的軸承座的懸臂應(yīng)盡可能地縮短，用加強(qiáng)肋來(lái)增強(qiáng)支承部位的剛性。對(duì)于一根軸上兩個(gè)支承的軸承座孔，必須盡可能地保持同心，以免軸承內(nèi)外圈間產(chǎn)生過(guò)大的偏斜。最好的辦法是采用整體結(jié)構(gòu)的外殼，并把安裝軸承的兩個(gè)孔一次鏜出，如在一根軸上裝有不同尺寸的軸承時(shí)，外殼上的軸承

17、孔仍成一次鏜出，這時(shí)可利用襯筒來(lái)安裝尺寸較小的軸承。當(dāng)兩個(gè)軸承孔分在兩個(gè)外殼上時(shí)，則應(yīng)把兩個(gè)外殼組合在一起進(jìn)行鏜孔。（二）軸承的配置 1、雙支點(diǎn)各單向固定2、一支點(diǎn)雙向固定，另一端支點(diǎn)游動(dòng)（三）滾動(dòng)軸承（三）滾動(dòng)軸承的軸向緊固的軸向緊固（四）軸承游隙及軸上零件位置的調(diào)整（四）軸承游隙及軸上零件位置的調(diào)整（五）滾動(dòng)軸承的配合（五）滾動(dòng)軸承的配合 滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，為便于軸承的互換和生產(chǎn)，規(guī)定：軸承內(nèi)孔與軸的配合采用基孔制基孔制，即以軸承內(nèi)孔的尺寸為基準(zhǔn)；軸承外徑與外殼孔的配合采用基軸制基軸制，即以軸承的外徑尺寸為基準(zhǔn)。（六）滾動(dòng)軸承的預(yù)緊（六）滾動(dòng)軸承的預(yù)緊（七）滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑（七）滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑軸承的潤(rùn)滑方式有油潤(rùn)滑及脂潤(rùn)滑兩類(lèi)。（八）滾動(dòng)軸承的密封（八）滾動(dòng)軸承的密封例題根據(jù)工作條件，決定在某傳動(dòng)軸上安裝一對(duì)角接觸球軸承，如圖所示。已知兩個(gè)軸承的蓑荷分別為Frl1470N， Fr22650N，外加軸向力FA=1000N，軸頸d=40mm，轉(zhuǎn)速n=5000r/min，常溫下運(yùn)轉(zhuǎn)，有中等沖擊，預(yù)期壽命Lh2000h，試選擇軸承型號(hào)。解:選用公稱(chēng)接觸角為250的角接觸球軸承AC，有 ：680FN10001470680F680F2r21r1.1F2F1000F18021000FF12A軸有向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。故，軸承1被壓緊，軸