第11章滾動(dòng)軸承

1、第十一章第十一章 滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承合肥學(xué)院王學(xué)軍1、滾動(dòng)軸承的組成外圈1、內(nèi)圈2、滾動(dòng)體3、保持架4滾動(dòng)體的種類有1883年德國(guó)的Fischer先生發(fā)明了磨制鋼球的球磨機(jī)并創(chuàng)建FAG公司以來(lái)，伴隨著滾動(dòng)軸承工業(yè)的誕生和發(fā)展，F(xiàn)AG的產(chǎn)品在幾乎所有可能的領(lǐng)域內(nèi)得到了充分的認(rèn)證并一直扮演著十分重要的角色 2.特點(diǎn)（與滑動(dòng)軸承相比）1) 摩擦系數(shù)小，f=0.0010.0042) 啟動(dòng)靈活；3) 潤(rùn)滑容易4) 標(biāo)準(zhǔn)化、互換5) 但抗沖擊差，重載能力差，很難做成剖分式滾動(dòng)軸承中的承載形式為點(diǎn)或線接觸，最大接觸應(yīng)力可以高達(dá)4000MPa；3.材料、熱處理及用途 套圈及滾動(dòng)體：GCr15普通 、9Cr18（

2、440C）-防銹、 Cr4Mo4V(M50)高溫、 Si3N4特殊環(huán)境保持架：高聚物、低碳鋼、銅、夾布膠木超低溫液氫泵用混合式陶瓷軸承滾動(dòng)軸承的應(yīng)用瑞典SKF公司新一代SKF球面滾子軸承-Explorer探索者系列的性能，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算方法，而ISO亦無(wú)法恰當(dāng)?shù)仡A(yù)測(cè)其預(yù)期壽命 -軸承如此經(jīng)久耐用，它將改變工業(yè)設(shè)備的維修計(jì)劃 -軸承如此先進(jìn)卓越，它將為設(shè)計(jì)工程師，開(kāi)拓一個(gè)充滿嶄新選擇的世界，從而創(chuàng)造新一代的工業(yè)機(jī)械設(shè)備。滾動(dòng)軸承的應(yīng)用這類軸承適用于內(nèi)燃機(jī)和壓縮機(jī)。由于其特殊的設(shè)計(jì)，可以應(yīng)用于此種高轉(zhuǎn) 速、高溫、不利于潤(rùn)滑且又具有特殊載荷和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的支承。其中，KZK曲 柄銷支承用的

3、滾針和保持架組件，采用M型保持架，可因應(yīng)客戶特殊要求，在保持架表面進(jìn)行鍍銀、鍍銅處理。 滾動(dòng)軸承的應(yīng)用推力軸承由滾動(dòng)體、推力保持架及推力墊圈組成。滾動(dòng)體可以是滾針或圓柱 滾子。滾針或圓柱滾子受到推力保持架的保持和引導(dǎo)，并和不同的推力墊圈 、軸圈、座圈一起工作。滾動(dòng)軸承的應(yīng)用這種軸承由薄壁沖壓外圈、保持架和整組的滾針組成，其剖面高度極小，可節(jié) 約空間，尤其適用于殼體孔不宜作為滾道的場(chǎng)所。與穿孔型軸承相比，封口型 軸承的一端為密閉式，可保護(hù)軸承免于雜物侵入和防止?jié)櫥孤?滾動(dòng)軸承的應(yīng)用鐵路車輛的行車速度不斷提高，就要求配套的軸承也要達(dá)到行車安全的技術(shù)指標(biāo)，圖中為鐵路機(jī)車輪對(duì)準(zhǔn)高速軸承NV2232

4、WB/YB2，速度為160-180km/h，壽命100萬(wàn)公里。 滾動(dòng)軸承的應(yīng)用圖中為6317絕緣軸承，用于防靜電的技術(shù)領(lǐng)域。滾動(dòng)軸承的應(yīng)用一、滾動(dòng)軸承的類型按滾動(dòng)體的形狀分球軸承滾子軸承軸承公稱接觸角:滾動(dòng)體與外圈軌道接觸點(diǎn)的法線和軸承半徑方向的夾角00901.向心軸承(0 )徑向接觸軸承(045 )向心角接觸軸承2.推力軸承(90 )軸向接觸軸承(4590 )推力角接觸軸承按受力分：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T272-1993中，按載荷方向及結(jié)構(gòu)不同進(jìn)行分類單列雙列按滾動(dòng)體列數(shù)分：多列 二、滾動(dòng)軸承類型的選擇選擇滾動(dòng)軸承類型時(shí)可參考以下幾點(diǎn)：（1）當(dāng)載荷較大后有沖擊載荷時(shí)，宜用滾子軸承；當(dāng)載荷較小時(shí)，宜

5、用球軸承。（2）載荷方向當(dāng)只受徑向載荷時(shí)，或雖同時(shí)受徑向和軸向載荷，但以徑向載荷為主時(shí)，應(yīng)用向心軸承。當(dāng)只受軸向載荷時(shí)，一般應(yīng)用推力軸承，而當(dāng)轉(zhuǎn)速很高時(shí)，可用角接觸球軸承或深溝球軸承。當(dāng)徑向和軸向載荷都較大時(shí)，應(yīng)采用角接觸軸承。（3）當(dāng)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，宜用球軸承；當(dāng)轉(zhuǎn)速較低時(shí)，可用滾子軸承，也可用球軸承。（4）當(dāng)要求支承具有較大剛度時(shí)，應(yīng)用滾子軸承。（5）當(dāng)軸的撓曲變形大或軸承座孔不同、跨度大而對(duì)支承有調(diào)心要求時(shí)，應(yīng)選用調(diào)心軸承。（6）為便于軸承的裝拆，可選用內(nèi)、外圈分離的軸承。（7）從經(jīng)濟(jì)角度看，球軸承比滾子軸承便宜，精度低的軸承比精度高的軸承便宜，普通結(jié)構(gòu)軸承比特殊結(jié)構(gòu)的軸承便宜。下表表示滾動(dòng)

6、軸承代號(hào)的構(gòu)成前置代號(hào) 基本代號(hào) 后置代號(hào) 成 套 軸 承 分 部 件 類型代號(hào) 尺寸系列代號(hào) 內(nèi)徑代號(hào) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號(hào) 密封防塵與外圈形狀變化代號(hào) 保持架結(jié)構(gòu)及材料變化代號(hào) 軸承材料變化代號(hào) 公差等級(jí)代號(hào) 游隙組代號(hào) 配置代號(hào) 其它 直徑系列寬度系列1.類型代號(hào)：（見(jiàn)表11.1）2.尺寸系列代號(hào)：承載能力發(fā)生變化軸承內(nèi)徑d/(mm) 內(nèi)徑代號(hào) 示例 10 00 12 01 15 02 1017 17 03 深溝球軸承6201 內(nèi)徑d=12mm 20495 (22、 28、 32 除外) 用內(nèi)徑除以5 得的商數(shù)表示。當(dāng)商數(shù)只有個(gè)位數(shù)時(shí)，需在十位數(shù)處用0 占位 深溝球軸承6210 內(nèi)徑d=50mm

7、 500 以及22、28、32 用內(nèi)徑毫米數(shù)直接表示，并在尺寸系列代號(hào)與內(nèi)徑代號(hào)之間用“/”號(hào)隔開(kāi) 深溝球軸承 62/500,內(nèi)徑d=500mm 62/22,內(nèi)徑d=22mm 3.內(nèi)徑代號(hào)：內(nèi)徑大小代號(hào) 示例 對(duì)應(yīng)舊標(biāo)準(zhǔn) C 角接觸球軸承 公稱接觸角15 7210C 36210 AC 角接觸球軸承 公稱接觸角25 7210AC 46210 B 角接觸球軸承 公稱接觸角40 7210B 66210 圓錐滾子軸承 接觸角加大 32310B - E 加強(qiáng)型,改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),增大承載能力 NU207E 32207 E 精度低 精度高 示例 /P0 /P6 /P5 /P4 /P2 6206/P5 對(duì)應(yīng)舊標(biāo)

8、準(zhǔn) G E D C B D206 4.內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號(hào)5.公差等級(jí)代號(hào)代號(hào) /DB /DF /DT 含義 背對(duì)背安裝方式 面對(duì)面安裝方式 串聯(lián)安裝方式 示例 舊標(biāo)準(zhǔn) 236210 336210 436210 6.配置代號(hào)7.軸承代號(hào)的編制規(guī)則(1)軸承代號(hào)按表11-2所列的順序從左至右排列。(2)當(dāng)軸承類型代號(hào)用字母表示時(shí),字母與其后的數(shù)字之間應(yīng)空一個(gè)字符。(3)基本代號(hào)與后置代號(hào)之間應(yīng)空一個(gè)字符,但當(dāng)后置代號(hào)中有“-”號(hào)或“/”號(hào)時(shí),不再留空。(4)在尺寸系列代號(hào)中,位于括號(hào)中的數(shù)字省略不寫。(5)公差等級(jí)代號(hào)中的/P0省略不寫。例如:7 2 10C /P5 /DF軸承類型為角接觸球軸承尺寸類型

9、代號(hào),其中寬度類型代號(hào)為0,窄系列,省略不寫;直徑系列代號(hào)為2,輕系列軸承內(nèi)徑5 1050dmm空一個(gè)字符公稱接觸角15軸承精度等級(jí)為P5級(jí)面對(duì)面配置7210 C/P5 DF7210 C/P5 DF3練習(xí)圓錐滾子軸承寬、輕系列直徑50mmP4級(jí)精度背對(duì)背安裝22 10 /P4 /DB11-4 一、滾動(dòng)軸承的失效形式1.疲勞點(diǎn)蝕：滾動(dòng)軸承最常見(jiàn)的失效形式。受交變載荷。2.塑性變形：受較大靜載或沖擊載荷3.磨粒磨損：雜質(zhì)進(jìn)入4.膠合：高速、重載、發(fā)熱鋼球疲勞點(diǎn)蝕陶瓷球疲勞點(diǎn)蝕11-4 滾動(dòng)軸承失效實(shí)例滾動(dòng)軸承失效實(shí)例11-4 滾動(dòng)軸承失效實(shí)例滾動(dòng)軸承失效實(shí)例軸承膠合11-4 二、滾動(dòng)軸承的計(jì)算準(zhǔn)則

10、對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)的滾動(dòng)軸承,疲勞點(diǎn)蝕是其主要失效形式,因而主要是進(jìn)行壽命計(jì)算,必要時(shí)再作靜強(qiáng)度校核。對(duì)于不轉(zhuǎn)動(dòng)、低速或擺動(dòng)的軸承，局部塑性變形是其主要失效形式，因而主要是進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算。對(duì)于高速軸承，發(fā)熱以至膠合是其主要失效形式，因而除進(jìn)行壽命計(jì)算外還應(yīng)該校核極限轉(zhuǎn)速。11-4 一、基本公式基本額定壽命一批相同軸承，在相同條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，90%軸承在疲勞點(diǎn)蝕前轉(zhuǎn)過(guò)的轉(zhuǎn)數(shù)（單位為106 r ）軸承工作溫度在100以下,基本額定壽命L=1106時(shí),軸承所能承受的最大載荷為基本額定動(dòng)負(fù)荷,用C表示?；绢~定動(dòng)負(fù)荷的方向:對(duì)于向心軸承為徑向載荷對(duì)于推力軸承為中心軸向載荷對(duì)于角接觸向心軸承為載荷的徑向分量疲勞曲線疲

11、勞壽命威布爾分布11-4 1C 常數(shù)1CL P在當(dāng)量動(dòng)載荷P作用下的基本額定壽命為610CLrP滾動(dòng)軸承的載荷與壽命之間的關(guān)系:P L常數(shù):,3;,10/3壽命指數(shù) 對(duì)于球軸承 對(duì)于滾子軸承。61060hCLhnP61060ThPf CLhnf P常用小時(shí)數(shù)表示基本額定壽命Lh引入溫度系數(shù)fT和載荷系數(shù)fP11-4 11-4 11-4 當(dāng)量動(dòng)載荷P的計(jì)算式為raPXFYFraFF 、軸承的徑向載荷和軸向載荷XY 、徑向系數(shù)和軸向系數(shù)11-4 二、當(dāng)量動(dòng)載荷二、當(dāng)量動(dòng)載荷對(duì)于同時(shí)作用有徑向載荷和軸向載荷的軸承，在進(jìn)行軸承壽命計(jì)算時(shí)，為了和基本額定動(dòng)負(fù)荷進(jìn)行比較，須把實(shí)際載荷折算為與基本額定動(dòng)負(fù)荷

12、的方向相同的一假想載荷，在該假想載荷作用下軸承的壽命與實(shí)際載荷作用下的壽命相同，則稱該假想載荷為當(dāng)量動(dòng)載荷當(dāng)量動(dòng)載荷，用P P表示。11-4 11-4 三、角接觸軸承的內(nèi)部軸向力三、角接觸軸承的內(nèi)部軸向力由力的平衡條件得由力的平衡條件得21WSSA作用在軸承上的軸向載荷為作用在軸承上的軸向載荷只有自身的內(nèi)部軸向力,即11aFS221aFWSAS取軸承內(nèi)圈和軸為分離體11-4 11-4 四、軸承壽命計(jì)算程序框圖四、軸承壽命計(jì)算程序框圖已知 12rrhFFAnL、 、 、工況選擇類型選擇代號(hào)查 0CC、計(jì)算 12SS、計(jì)算 12aaFF、計(jì)算 0/aFC查 e值/arFFe查X、Y值raPXFYF

13、61060ThPfCLnfPhhLL輸出結(jié)果YY查 rPFpTff、NN滾動(dòng)軸承中受載最大的滾動(dòng)體與最弱座圈滾道的接觸處的塑性變形量之和為滾動(dòng)體的1/10 000時(shí)的載荷，是軸承的基本額定靜負(fù)荷基本額定靜負(fù)荷C C0滾動(dòng)軸承的靜強(qiáng)度校核公式為00000,CS PSPN靜強(qiáng)度安全系數(shù)當(dāng)量靜載荷當(dāng)量靜載荷P0是一個(gè)假想載荷，其作用方向與基本額定靜負(fù)荷相同，而在當(dāng)量靜載荷作用下，軸承的受載最大滾動(dòng)體與滾道接觸處的塑性變形總量與實(shí)際載荷作用下的塑性變形總量相同。，由表11-14查取對(duì)于向心軸承、角接觸軸承，當(dāng)量靜載荷取下面兩式中計(jì)算出的較大值000raPX FY F00XY 、分別為靜徑向系數(shù)和靜軸向

14、系數(shù)0rPF滾動(dòng)軸承的極限轉(zhuǎn)速極限轉(zhuǎn)速 是指軸承在一定載荷和潤(rùn)滑條件下所允許的最高轉(zhuǎn)速limn當(dāng)軸承的當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷P超過(guò)0.1C時(shí),需將手冊(cè)中的極限轉(zhuǎn)速乘以小于1的載荷系數(shù)1f當(dāng)向心軸承受軸向載荷時(shí),需將手冊(cè)中查得的極限轉(zhuǎn)速乘以小于1的載荷分布系數(shù)2f于是,軸承允許的極限轉(zhuǎn)速為lim12limnf f n在機(jī)器中,傳動(dòng)件、軸、滾動(dòng)軸承、機(jī)體、潤(rùn)滑及密封等組成為一個(gè)相互聯(lián)系的有機(jī)整體，通常稱為軸承部件。一、軸承部件的軸向固定1.兩端固定支承支點(diǎn)跨距l(xiāng) 300500C=0.250.35間隙：23mm2.一端固定、一端游動(dòng)支承小齒輪軸做成兩端游動(dòng)3.兩端游動(dòng)支承二、軸承部件的調(diào)整1.軸承間隙的調(diào)整2.

15、軸上傳動(dòng)件位置的調(diào)整內(nèi)圈與軸：基孔制外圈與孔：基軸制配合種類：緊配合：轉(zhuǎn)速高、載荷大、溫度高、有振動(dòng)、 內(nèi)圈與軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)松配合：經(jīng)常拆卸、 外圈靜止、半圈受載三、滾動(dòng)軸承的配合四、軸承的裝拆脂潤(rùn)滑：可承受較大載荷，便于密封及維護(hù) 不宜填充過(guò)多 dn （1.52） 105 mm r/min 五、滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑和密封1.滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑潤(rùn)滑的目的：減少摩擦磨損、吸收振動(dòng)、降低溫度潤(rùn)滑方式：密封類型 圖例 適用場(chǎng)合 說(shuō)明 脂潤(rùn)滑。要求環(huán)境清潔，軸頸圓周速度 v 不大于4m/s5m/s，工作溫度不超過(guò) 90C 矩形斷面的毛氈圈安裝在梯形槽內(nèi)，毛氈受到壓力而緊貼在軸上，從而起到密封作用 接觸式密封 脂或油潤(rùn)滑。軸頸圓周速度v7m/s,工作溫度范圍-40C100C 唇型密封圈用皮革、塑料或耐油橡膠制成，有的具有金屬骨架，有的沒(méi)有骨架，是標(biāo)準(zhǔn)件 單向密封 2.滾動(dòng)軸承的密封密 封 類 型 圖 例 適 用 場(chǎng) 合 說(shuō) 明 脂 潤(rùn) 滑 。干 燥清 潔 環(huán) 境 靠 軸 與 蓋 間 的 細(xì) 小 環(huán) 節(jié) 間隙 密 封 ,間 隙 愈 小 愈 長(zhǎng) ,效 果愈 好 ,間 隙 取0.1mm0.3mm 非 接 觸 式 密 封 脂 潤(rùn) 滑 或 油潤(rùn)