第16章滾動軸承

1、 p.252 前前 言言16-1 16-1 滾動軸承的基本類型和特點(diǎn)滾動軸承的基本類型和特點(diǎn)16-2 16-2 滾動軸承的代號滾動軸承的代號16-3 16-3 滾動軸承的選擇計算滾動軸承的選擇計算16-5 16-5 滾動軸承組合設(shè)計滾動軸承組合設(shè)計16-4 16-4 軸承的潤滑與密封軸承的潤滑與密封 二滾動軸承的二滾動軸承的特點(diǎn)特點(diǎn)：摩擦阻力小 功率損耗少 起動靈敏潤滑簡便 易于更換 價格低。 抗沖擊能力差 高速時出現(xiàn)噪音 壽命也比不上液體潤滑的滑動軸承一滾動軸承的結(jié)構(gòu)一滾動軸承的結(jié)構(gòu)：內(nèi)圈內(nèi)圈2裝在軸上，外圈外圈1裝在機(jī)座或零件的軸承孔內(nèi)，內(nèi)外圈上有滾道。保持架4的作用是把滾動體3均勻地隔開

2、，承載均勻，減少摩擦與磨損。 滾動體滾動體是鋼球或滾子。 滾動體與內(nèi)外圈的材是滾動軸承鋼GCr15經(jīng)熱處理后硬度可達(dá)61-65HRc。 保持架保持架一般用低碳鋼沖壓而成，高速軸承采用有色金屬或塑料。16-1 滾動軸承的基本類型和特點(diǎn) p.271 1.公稱接觸角公稱接觸角：滾動體與外圈接觸處的法線與垂?jié)L動體與外圈接觸處的法線與垂直于軸承軸心線的平面之間的夾角直于軸承軸心線的平面之間的夾角.愈大，可承受的軸向力愈大愈大，可承受的軸向力愈大。2.按承受的載荷方向或公稱接觸角的不同，滾動軸承可分為：按承受的載荷方向或公稱接觸角的不同，滾動軸承可分為： 1)向心軸承向心軸承:徑向接觸:徑向接觸 =0 以

3、以Fr(徑向載荷徑向載荷)為主。為主。 角接觸 : 0 45 FrFa(軸向) 2)推力軸承推力軸承:角接觸 : 45 90FaFr(徑向） 軸向接觸: =90以以 F(軸向載荷）為主。軸向載荷）為主。 徑向接觸=0角接觸向心0 45角接觸推力45 90軸向接觸 =90 1.按滾動體形狀分類按滾動體形狀分類:可分為球軸承和滾子球軸承和滾子軸承。滾子又可分為圓柱滾子、圓錐滾子球面滾子和滾針等。 由于結(jié)構(gòu)不同，各類軸軸承的使用性能承的使用性能也不同,說明如下：一. 滾動軸承的分類1.承載能力承載能力:在同樣外形尺寸下，滾子球滾子球(線點(diǎn))為1.5-3倍。所以在載荷較大或有沖擊載荷時宜用滾子軸承在載

4、荷較大或有沖擊載荷時宜用滾子軸承。 角接觸軸承可以同時承受徑向載荷和軸向載荷。 重中輕特輕2.極限轉(zhuǎn)速極限轉(zhuǎn)速:滾動軸承在一定載荷和潤滑條件下，允許的最高在一定載荷和潤滑條件下，允許的最高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速。 球滾子球滾子 特輕輕中重3.角偏差：角偏差：軸承由于安裝誤差或軸的變形等引起內(nèi)外圈中心線內(nèi)外圈中心線相對傾斜，其傾角相對傾斜，其傾角稱為角偏差稱為角偏差。采用調(diào)心軸承調(diào)心軸承。 調(diào)心性能： 球滾子4.推力軸承 類調(diào)心性能好、承載力較大二. 滾動軸承的基本類型和特點(diǎn) p.273 表16-21.向心軸承 (0)深溝球軸承深溝球軸承 類 nlim最高、價廉、主要承受徑向載荷主要承受徑向載荷，也可承受軸向

5、載也可承受軸向載荷優(yōu)先采用優(yōu)先采用 類承載力較大,內(nèi)外可分,只受徑向載荷只受徑向載荷Fr 類 徑向徑向 尺寸小尺寸小,只受徑向載荷只受徑向載荷Fr圓柱滾子軸承圓柱滾子軸承滾針軸滾針軸承承2.調(diào)心軸承 (0) 3.角接觸軸承調(diào)心球軸承調(diào)心球軸承類調(diào)心性能最好調(diào)心滾子軸承調(diào)心滾子軸承圓錐滾子軸承圓錐滾子軸承 承受承受Fr+單向單向Fa( 要要成對使用，對成對使用，對稱安裝稱安裝)承載能力類 承受承受Fr+單向單向Fa ( 要要成對使用，成對使用，對稱安裝對稱安裝) 15 7000 25 7000 40 7000角接觸球軸角接觸球軸承承 類類類類3.角接觸軸承 ( 45)以Fa為主 5類只承受軸向只

6、承受軸向(Fa)載荷載荷推力球軸推力球軸承承推力滾子軸承推力滾子軸承 類單向FAa大雙向Fa（52000）單向Fa（51000）4.推力軸承1.載荷的大小載荷的大小,方向與性質(zhì)方向與性質(zhì):(主要)純純Fr: 6類類（深溝）、 N類類（圓柱滾子）(Fr大,沖擊大) 、NA(滾針.徑向尺寸小)純純Fa:5類類（推力球軸承）,FrFa : FrFa: FrFa: FrFa:6類類（深溝）7類類(角接觸， =15, =25)和3類類（圓錐滾子）7類類（角接觸，=400）和 3類（圓錐滾子）（推力推力+向心向心）組合二. 類型選擇一般原則:按載荷大小、性質(zhì)、方向、轉(zhuǎn)速及其要求來選擇2.特殊要求特殊要求:

7、Fr+Fa:兩支承跨距大, 軸剛度小: 安裝座孔長,不方便: 兩軸中心距小:經(jīng)濟(jì)性:調(diào)心軸承調(diào)心軸承(3類)圓錐滾子軸承圓錐滾子軸承(NA類) 滾針軸承滾針軸承優(yōu)先6類及普通精度類及普通精度d/5類型代號寬度系列直徑系列內(nèi)徑代號內(nèi)部結(jié)構(gòu)公差等級成套軸承 分部 件5 4 3 2 11正常正常表16-6 :內(nèi)徑代號內(nèi)徑代號:從從20495 d/5 P.276表表16-5(00,10; 01.12; 02,15; 03,17):直徑系列直徑系列:數(shù)字?jǐn)?shù)字(特輕特輕0、1 ； 輕輕2；中；中3；重；重4) (圖圖164)P.2753中中:寬度系列寬度系列:(表表16-4) 0窄、窄、1正常、正常、2寬

8、、寬、3.4特寬、特寬、 與直徑系列對應(yīng)與直徑系列對應(yīng)寬度系列為 0時可省去時可省去(除除調(diào)心滾子、圓錐、推力調(diào)心滾子、圓錐、推力表注表注):類型代號類型代號:數(shù)字或字母 ，舉例如下 (P.275)/P6/P6X /P5/P4 /P2(最高）省略/0 0級級表16-7直徑系列直徑系列 + 寬度系列寬度系列 = 尺寸系列尺寸系列(表表16-4) 16-2 滾動軸承的代號 p.275代號: 前置代號前置代號 基本代號基本代號 后置代號后置代號組成 (字母) 數(shù)字(字母)(五位) 字母(數(shù)字)例：7 2 12 AC 深溝球軸承寬度系列為0(不標(biāo))直徑系列為內(nèi)徑d=25mm0級公差(不標(biāo))角接觸球軸承

9、寬度系列為0(不標(biāo))直徑系列為 輕內(nèi)徑d =60mm=25例：6 3 05 (/P0) 圓錐滾子軸承 寬度系列為0直徑系列為4(重)內(nèi)徑=45mm作業(yè): 16-1 p.289例: 3 0 4 09 *16-3 滾動軸承的選擇計算 P.277 (一一)失效形式失效形式: 2.失效形式失效形式:各滾動體受力不均受力不均勻勻各滾動體受力均勻受力均勻(1)疲勞破壞疲勞破壞(點(diǎn)蝕點(diǎn)蝕)(2)永久變形：永久變形：軸承工作，滾動體與滾道接觸表面受變應(yīng)力，載荷按脈動循環(huán)，反復(fù)作用，產(chǎn)生疲勞裂紋，擴(kuò)展，形成疲勞點(diǎn)蝕，是滾動軸承的主要失效形式。當(dāng)軸承轉(zhuǎn)速極低，并在很大載荷或沖擊載荷作用下，會使?jié)L道和滾動體接觸處產(chǎn)

10、生永久變形。(3)早期磨損、膠合、內(nèi)外圈和保持架破損早期磨損、膠合、內(nèi)外圈和保持架破損：是維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng)或密封潤滑不良而造成的不正常失效。當(dāng)軸承軸軸Fa 承受 徑徑Fr1.受力分析受力分析下下半圈受載半圈受載上上半圈不受載半圈不受載(二二)軸承壽命軸承壽命: p.2782. 基本額定壽命基本額定壽命(10,h) 軸承中任一元件的材料出現(xiàn)第一個疲勞出現(xiàn)第一個疲勞擴(kuò)展跡象前,一個套一個套圈相對另一套圈的圈相對另一套圈的總轉(zhuǎn)數(shù)或某一轉(zhuǎn)速下的工作小時數(shù)?？傓D(zhuǎn)數(shù)或某一轉(zhuǎn)速下的工作小時數(shù)。1.軸承壽命軸承壽命：3. 基本額定動載荷基本額定動載荷 一一組同一型號組同一型號軸承由于材料和熱處理的影響，在在同一條

11、件下運(yùn)轉(zhuǎn)同一條件下運(yùn)轉(zhuǎn),壽命也不一樣。對于一個軸承，很難預(yù)知其壽命。但試驗(yàn)表明軸承的可靠性與壽命之間有如右圖的關(guān)系?？煽啃杂每煽慷龋煽啃杂每煽慷龋≧）來度量。）來度量。一組相同軸承能達(dá)到或超過規(guī)定壽命的百分率，稱為軸承壽命的可靠度。如右圖所示，當(dāng)壽命當(dāng)壽命L為為1*106r時，可靠度時，可靠度R為為90%。當(dāng)壽命L為5*106r時，可靠度R為50%。 一組同一型號軸承在同一條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，其可靠度一組同一型號軸承在同一條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，其可靠度為為 90% 時，能達(dá)到或超過的壽命稱為時，能達(dá)到或超過的壽命稱為基本額定壽命基本額定壽命，記作L（單位為百萬轉(zhuǎn)，（單位為百萬轉(zhuǎn)，106r）或）或Lh（單位為（

12、單位為h小小時）。時）。換言之，即90%的軸承在發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕前能達(dá)到或超過的的壽命稱為基本額定壽命。對于單個軸承來講，能達(dá)到或超過此壽的概率為90% 。/(1106r)R/()軸承壽命曲線軸承壽命曲線 當(dāng)當(dāng)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)且基本額定壽命為一百萬轉(zhuǎn)時，軸承所能承受的軸承運(yùn)轉(zhuǎn)且基本額定壽命為一百萬轉(zhuǎn)時，軸承所能承受的載荷稱之為基本額定動載荷。記作載荷稱之為基本額定動載荷。記作C。向心軸承 Cr推力軸承 Ca。 Cr、 Ca可在滾動軸承產(chǎn)品樣本或設(shè)計手冊中可在滾動軸承產(chǎn)品樣本或設(shè)計手冊中查得查得。本書附表1、2、3中列舉了少量軸承的C值供參考。 大 量試驗(yàn)表明，滾動軸承的基本額定壽命L（106r）與基本額定

13、動載荷C(N)、當(dāng)量動載荷P(N)間的關(guān)系為 ： 106r （16-1）壽命指數(shù)，對于球軸承3；對于滾子軸承10/3。 C為基本額定動載荷，向心軸承 Cr，推力軸承 Ca。實(shí)際計算時，用小時表示軸承壽命比較方便，如用n代表軸的轉(zhuǎn)速（r/min),則上式可寫成： h（16-2） 上式中的P稱為當(dāng)量載荷。P.278;3. 基本額定動載荷基本額定動載荷10)(PCL=6)(6010PCnLh=二二.壽命計算公式：壽命計算公式：p.258 考慮沖擊振動引入 fP (載荷系數(shù)),考慮高溫(t100)引入 ft(溫度系數(shù)) 。表16-8溫度系數(shù)（P279） 表16-9載荷系數(shù)661060)(6010htP

14、PthnLfPfCPfCfnL基本額定動載荷：基本額定壽命：以上兩式是設(shè)計計算時設(shè)計計算時常用的軸承壽命計算式，由此可確定常用的軸承壽命計算式，由此可確定軸承的壽命或型號軸承的壽命或型號。各類機(jī)器中軸承預(yù)期壽命的參考值軸承預(yù)期壽命的參考值列于表16-10中（p279）說明：1. n轉(zhuǎn)速 rmin ， 2.10、h軸承的基本額定壽命106 轉(zhuǎn)、小時。 3.當(dāng)量動載荷假定的載荷與實(shí)際載荷相當(dāng)。 5.載荷系數(shù)fP ; 溫度系數(shù)ft 查表(16-9),(16-8)（16-3）確定軸承的型號確定軸承的型號確定軸承的壽命確定軸承的壽命三三. 當(dāng)量動載荷當(dāng)量動載荷 P.279 滾動軸承的基本額定動載荷是在一

15、定的試驗(yàn)條件確定的。如果作用在軸上的實(shí)際載荷是既有徑向載荷又有軸向載荷既有徑向載荷又有軸向載荷，則必須將實(shí)際載荷換算成換算成與與試驗(yàn)條件相當(dāng)?shù)妮d荷后，才能進(jìn)行比較。換算后的載荷是假定的固稱為當(dāng)量載荷PXFrYFa (16-4) 式中 Fr 和和Fa分別為分別為軸承的徑向載荷徑向載荷 和軸向載荷；和軸向載荷；X、Y分別為徑向和軸向動載荷系數(shù) 。對于向心軸承，當(dāng)當(dāng)Fa/Fre時，時，可由表16-11查出X和Y的數(shù)值；當(dāng)Fa/Fre 時，軸向力的影響可軸向力的影響可忽略不計（這時表中Y=0， X=1） e值列于軸承標(biāo)準(zhǔn)中，其值與軸承類型和Fa/Cor比值有關(guān)。（C0r是軸承的徑向額定靜載荷） 向心軸

16、承向心軸承只承受徑向載荷 P=Fr 推力軸承推力軸承只承受徑向載荷 P=Fa 15 按 Fa/C0r 查e 25、 40表16-11e=1.5tg P280深溝球軸承角接觸球軸承圓錐滾子軸承解：查得：解：查得：C0r=29200 P.322查查e ：求求X、Y:求求:FA1/C0r =1635/29200 = 0.05599e1= 0.26FA1/FR1 = 1635/3500 = 0.467e1 X1=0.56 , Y1=1.71FA2=0X2=1 , Y2=0 P1=X1FR1+Y1FA1=0.563500+1.711635=4756 P2=FR2=2500P1P2 軸承危險軸承危險作業(yè):

17、16-4 p.267例：例： 已知齒輪軸采用一對6211軸承，已知軸承載荷F1=3500，F(xiàn)A1=1635，F(xiàn)R2=2500，F(xiàn)A2=0，試求P1、P2。(2) 安裝型式安裝型式 (3)角接觸軸承的軸向載荷角接觸軸承的軸向載荷四四. 角接觸向心軸承軸向載荷計算角接觸向心軸承軸向載荷計算 P.2811.徑向接觸軸承徑向接觸軸承 (6 類類)Fa1212Fa2.角接觸軸承角接觸軸承 (3、7類類)一端固定、一端游動一端固定、一端游動 FA1Fa指向者受力指向者受力FA2(1)內(nèi)部軸向力內(nèi)部軸向力Fs 0,在Fr作用下作用在第i個滾動體的法向力Fi可分解為Fri和Fsi，各滾動體所受軸向分力Fsi的

18、和Fs= Fsi即為軸承內(nèi)部的軸向力即為軸承內(nèi)部的軸向力Fs（近似值查表近似值查表16-12）內(nèi)外圈分離 成對使用，對稱安裝成對使用，對稱安裝 兩端固定兩端固定固定端受力固定端受力FsFr產(chǎn)生原因： FA1= Fa , FA2=0FA1=0 , FA2= Fa(2)安裝型式安裝型式（成對使用，對稱安裝）：（成對使用，對稱安裝）： 角接觸軸承應(yīng)成對使用以抵消內(nèi)部軸向力和避免軸產(chǎn)生軸向竄動 正安裝（面對面） 兩軸承外圈的窄邊相對面對面 支點(diǎn)內(nèi)移剛度 反安裝（背對背） 兩軸承外圈的寬邊相對背對背支點(diǎn)外移剛度Fs1Fs2Fs1Fs2(3)角接觸軸承的軸向載荷角接觸軸承的軸向載荷 P281軸向載荷軸上外

19、載荷FA 軸承的內(nèi)部軸向力Fs若把軸和內(nèi)圈視為一體，并以它為脫離體考慮軸系平衡，就可確定各軸承承受的軸向載荷。例如在圖十六中，有兩種受力情況：（1）若FA+Fs2Fs1由于軸承1的右已固定，軸不能向右移動，即軸承1被壓緊，由力的平衡條件得： 軸承1（壓緊端）承受的軸向載荷：Fa1=FA+Fs2 軸承2（放松端）承受的軸向載荷：Fa2=Fs2 (2)若FA+Fs2Fs1，即Fs1-FAFs2,則軸承2被壓緊，由力的平衡條件得： 軸承1（放松端）承受的軸向載荷：Fa1=Fs1 軸承2（壓緊端）承受的軸向載荷：Fs2=Fs1-FA 顯然，放松端軸承的軸向載荷等于它本身的內(nèi)部軸向力，壓緊端軸承的軸向載

20、荷等于除本身內(nèi)部軸向力外其余軸向力的代數(shù)和。當(dāng)軸向外載荷FA與圖十六所示方向相反時FA應(yīng)取負(fù)值。FAFs2Fs1FAFs1Fs2圖十六 外圈窄邊相對安裝圖十七 外圈寬邊相對安裝16-5 滾動軸承組合設(shè)計 P.286(一)軸承組合軸向固定 p.265 一.軸承軸向固定要求:二. 軸承的軸向固定三. 軸承組合的軸向固定1.防止軸向竄動2.能進(jìn)行軸承間隙調(diào)整3.必要時允許軸承軸向游動(受熱伸長)(二)軸承的周向固定（配合）(三)軸承的裝拆利于裝拆(可靠、方便、不損壞)(四)軸承組合的調(diào)整1.內(nèi)圈內(nèi)圈 固定 在軸 上軸肩套筒軸用彈性擋圈圓螺母止退墊圈2.外圈外圈 固定 在座 孔上軸承端蓋孔用彈性圈座孔

21、凸肩螺紋環(huán)軸端擋板螺釘二. 軸承的軸向固定2.一端固定、一端游動：3.兩端游動:三. 軸承組合的軸向固定：1.兩端固定每個支點(diǎn)都限制軸的單向移動兩 個支點(diǎn)合起來限制軸的雙向移動。內(nèi)圈固定外側(cè)，外圈固定內(nèi)側(cè)正安裝正安裝:同上反安裝反安裝:內(nèi)圈固定內(nèi)側(cè)， 外圈固定外側(cè)Fa12角接觸軸承角接觸軸承 (3、7類)軸承固定方式 徑向軸承徑向軸承(6類)要求要求:應(yīng)用應(yīng)用: 溫度変化不大的短軸溫度変化不大的短軸。C不可調(diào)游隙軸承: 可調(diào)游隙軸承 :調(diào)整墊片調(diào)整在不受FA端留間隙 C=0.20.3mm其中一個支點(diǎn)雙向固定其中一個支點(diǎn)雙向固定，另一支點(diǎn)不固定。固定支點(diǎn)固定支點(diǎn)游游動動支支點(diǎn)點(diǎn)內(nèi)外圈的內(nèi)外側(cè)均固定1類軸承:N類軸承：3、7類軸承：固定內(nèi)外圈兩側(cè),游動端內(nèi)圈兩側(cè)固定，外圈與座孔間隙配合。內(nèi)外圈內(nèi)外側(cè)均固定不可作游動支點(diǎn)應(yīng)用應(yīng)用: 溫度變化大的長軸溫度變化大的長軸12Fa2.一端固定，一端游動軸承固定方式應(yīng)用: ，人字齒傳動3.兩端游動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: