東北大學(xué)考研機(jī)械 第九章 滾動軸承軸

第九章滾動軸承東北大學(xué)國家工科機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)基地目錄§9-1

概述§9-2

滾動軸承的主要類型、代號及選擇§9-3

滾動軸承內(nèi)部載荷分布與失效形式§9-4

滾動軸承的壽命計(jì)算§9-5

滾動軸承的靜強(qiáng)度計(jì)算§9-6

滾動軸承的組合設(shè)計(jì)§9-8滾動軸承例題分析§9-1概述（Introduction）一、滾動軸承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)§9-2滾動軸承類型代號與選擇一、滾動軸承的類型

一、滾動軸承的類型α徑向平面接觸點(diǎn)法線β徑向支反力RN支點(diǎn)總反力S軸向支反力接觸角載荷角2.載荷角β：總載荷N與徑向平面的夾角1.接觸角α：滾動體與外圈軌道接觸點(diǎn)的法線與軸承徑向平面的夾角§9-2滾動軸承類型代號與選擇一、滾動軸承的類型

徑向接觸軸承向心角接觸軸承軸向接觸軸承軸向角接觸軸承各類滾動軸承的特點(diǎn)見表14-1二、滾動軸承代號（GB272/T-93）前置代號基本代號后置代號

軸承的分

部件代號內(nèi)

部

結(jié)

構(gòu)

代

號密

封

與

防

塵

結(jié)

構(gòu)

代

號保

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材

料

代

號特

殊

軸

承

材

料

代

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級

代

號游

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代

號多

軸

承

配

置

代

號其

它

代

號五四三二一類

型

代

號尺寸系

列代號內(nèi)

徑

代

號寬

度

系

列

代

號直

徑

系

列

代

號滾動軸承代號構(gòu)成：32309/C2/P2代號用于表征滾動軸承的結(jié)構(gòu)、尺寸、類型、精度等前置代號——表示軸承的分部件。基本代號——表示軸承的類型與尺寸等主要特征。后置代號——表示軸承的精度與材料的特征?！?-2滾動軸承類型代號與選擇二、滾動軸承的代號§9-2滾動軸承類型代號與選擇二、滾動軸承的代號1.基本代號五四三二一類型代號尺寸系列代號內(nèi)徑代號寬度系列代號直徑系列代號(1)內(nèi)徑代號(右起一二位)—內(nèi)徑尺寸內(nèi)徑代號0001020304～96內(nèi)徑尺寸10121517代號×5=(20～480mm)(2)尺寸代號(右起三四位)—內(nèi)徑相同、外徑寬度不同a.直徑系列(右起第三位)—結(jié)構(gòu)內(nèi)徑相同、外徑寬度變化向心及向心推力軸承：0、1-特輕、2-輕、3-中、4-重系列；b.寬度系列(右起第四位)—結(jié)構(gòu)內(nèi)徑外徑相同、寬度變化正常寬度0不標(biāo)（對圓錐滾子軸承(3類)和調(diào)心滾子軸承(2類)不能省略“0”）§9-2滾動軸承類型代號與選擇二、滾動軸承的代號(3)類型代號(右起五位)—軸承類型（表9-1）常用：30209-圓錐滾子、63710-深溝球、71915-角接觸球6深溝球軸承L直線軸承5推力球軸承U外球面球軸承4雙列深溝球軸承NA滾針軸承3圓錐滾子軸承N圓柱滾子軸承29推力調(diào)心滾子軸承9推力圓錐滾子軸承2調(diào)心滾子軸承8推力滾子軸承1調(diào)心球軸承7角接觸球軸承0雙列角接觸球軸承代號軸承類型代號軸承類型§9-2滾動軸承類型代號與選擇二、滾動軸承的代號2.后置代號（字母或數(shù)字）-基本代號的補(bǔ)充：表示結(jié)構(gòu)、尺寸、公差、材料特殊性(1)內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號-同類軸承，內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同例：7310C（AC、B）-接觸角分別為15°、25°、40°(2)公差等級代號—共5個級別序號新標(biāo)準(zhǔn)精度等級標(biāo)注代號舊標(biāo)準(zhǔn)精度等級備注12精度高/P2B標(biāo)注示例：72310C/P224/P4C35/P5D46（6X）/P6（/P6X）E僅用于圓錐滾子軸承50精度低/P0G普通級/P0不標(biāo)(3)徑向游隙系列徑向游隙組:(游隙小)1、2、0、3、4、5（游隙大）標(biāo)注方法：/C1、/C2、（0組常用，不標(biāo)注）、/C3、/C4、/C5§9-2滾動軸承類型代號與選擇二、滾動軸承的代號3.前置代號（字母）-表示軸承的分部件(1)L-可分離軸承的內(nèi)外圈例：LNU207-內(nèi)圈無檔邊圓柱滾子軸承的內(nèi)圈

(2)K-滾動體與保持架組件滾動軸承代號示例：6305-3中系列深溝球，正常寬度系列，正常結(jié)構(gòu)，0級公差，0組游隙7210C/C3/P4-2輕系列角接觸球，正常寬度，正常結(jié)構(gòu)，4級公差，3組游隙接觸角15°30310/P6-2中系列圓錐滾子軸承，正常寬度，正常結(jié)構(gòu)，6級公差，0組游隙§9-2滾動軸承類型代號與選擇三、滾動軸承的選擇三、滾動軸承的選擇-原則：軸承特性與工作條件匹配1.類型選擇(1)承載情況方向：純軸向載荷—軸向接觸軸承（推力軸承）純徑向載荷—徑向接觸軸承（向心軸承）徑向+軸向載荷--角接觸軸承

(2)轉(zhuǎn)速要求（n≤nmax）高速、要求旋轉(zhuǎn)精度高，優(yōu)先采用球軸承,低速可選滾子軸承。(3)調(diào)心性長軸（剛度低）或多支點(diǎn)，要求軸承具有調(diào)心性—調(diào)心軸承大?。狠d荷大、有沖擊—滾子軸承；載荷小—球軸承§9-2滾動軸承類型代號與選擇三、滾動軸承的選擇內(nèi)外圈可分離—圓錐滾子，圓柱滾子長軸上安裝—內(nèi)錐孔與緊定套軸承(6)價格--球軸承低，滾子軸承高(5)裝拆方便2.尺寸選擇選擇型號：內(nèi)徑、外徑、寬度系列—選定類型、初定型號、驗(yàn)算壽命(4)空間限制—徑向尺寸受限，滾針軸承滾針軸承帶內(nèi)錐孔與緊定套軸承圓錐滾子軸承§9-3滾動軸承內(nèi)部載荷分布與失效形式一、內(nèi)部載荷分布一、內(nèi)部載荷分布純軸向載荷：滾動體均勻受載受徑向載荷：滾動體受載不均（承載與非承載區(qū)）二、軸承元件上的應(yīng)力-變應(yīng)力§9-3滾動軸承內(nèi)部載荷分布與失效形式三、失效形式三、滾動軸承的失效形式四、滾動軸承設(shè)計(jì)準(zhǔn)則1.點(diǎn)蝕—交變接觸應(yīng)力作用導(dǎo)致元件點(diǎn)蝕（軸承主要失效形式）2.塑變—過大靜載或沖擊載荷致局部塑變（低速軸承失效形式）3.膠合、磨損、套圈或保持架斷裂—維護(hù)不當(dāng)、潤滑不良1.轉(zhuǎn)速n>10r/min軸承：點(diǎn)蝕失效，驗(yàn)算壽命2.轉(zhuǎn)速n<10r/min軸承：驗(yàn)算靜強(qiáng)度外圈過大塑變內(nèi)圈滾道磨損滾動體點(diǎn)蝕內(nèi)圈滾道點(diǎn)蝕§9-4滾動軸承壽命計(jì)算一、基本概念一、基本概念1.單個軸承壽命

一定條件下，滾動體、套圈任一個出現(xiàn)點(diǎn)蝕時，軸承的總轉(zhuǎn)數(shù)。（注：影響軸承壽命因素復(fù)雜，單個軸承壽命離散性較大）2.基本額定壽命（統(tǒng)計(jì)壽命）

(1）基本額定壽命為軸承設(shè)計(jì)壽命(2）基本額定壽命與載荷有關(guān)01L10,106rCP(N)一批軸承，同工況運(yùn)轉(zhuǎn)，10%點(diǎn)蝕失效時的總轉(zhuǎn)數(shù)L10（或小時數(shù)L10h）§9-4滾動軸承壽命計(jì)算一、基本概念一、基本概念01L10,106rCP(N)3.基本額定動負(fù)荷

對應(yīng)基本額定壽命為106轉(zhuǎn)時，軸承所能承受的載荷C(1）C:軸承承載能力的度量（查手冊）(2）對應(yīng)于C,軸承基本額定壽命為106轉(zhuǎn)(3）C的性質(zhì)：向心軸承-徑向負(fù)荷推力軸承-軸向負(fù)荷§9-4滾動軸承壽命計(jì)算二、滾動軸承壽命計(jì)算二.滾動軸承壽命計(jì)算(1）問題：載荷=C時，壽命L10C=1(106轉(zhuǎn))載荷=P時，壽命L10P=？式中：C—基本額定動載荷N（查軸承參數(shù)表）

ft—溫度系數(shù)（查表9-4；t>120°,軸承壽命降低）

n—軸承轉(zhuǎn)速r/min

ε—壽命指數(shù)，球軸承3，滾子軸承10/3

P—當(dāng)量動載荷N§9-4滾動軸承壽命計(jì)算三.當(dāng)量動載荷P

三.當(dāng)量動載荷P(1）基本額定動負(fù)荷C性質(zhì)：向心軸承-徑向負(fù)荷推力軸承-軸向負(fù)荷P:假想載荷，軸承在P的作用下與實(shí)際載荷作用下的壽命相當(dāng)

(2）壽命計(jì)算公式中：P應(yīng)與C同性質(zhì),可比計(jì)算(3）實(shí)際受載：徑向+軸向

—徑向載荷、軸向載荷系數(shù)（查表9-6）—軸承承受的徑向和軸向載荷(支承反力)—動載荷系數(shù)（查表9-5）—力矩載荷系數(shù)，力矩大時=2，力矩小時=1.5§9-4滾動軸承壽命計(jì)算四.軸承的軸向力A計(jì)算四、軸承的軸向力A計(jì)算(A由軸系結(jié)構(gòu)固定方式和軸上外載荷方向決定)游動端固定端單支點(diǎn)雙向定位FA雙支點(diǎn)單向定位1.深溝球軸承的軸向力A計(jì)算§9-4滾動軸承壽命計(jì)算四.軸承的軸向力A計(jì)算2.向心角接觸軸承的軸向力A計(jì)算(1)派生軸向力S由向心角接觸軸承的結(jié)構(gòu)決定，軸承受徑向載荷R,就產(chǎn)生派生軸向力S（對軸的推力）。外圈對滾動體的支反力Ni

a.S的數(shù)值:取決于軸承的結(jié)構(gòu)和徑向外載荷R，與軸向外載荷無關(guān);b.S的方向:由外圈的寬邊指向窄邊方向(對軸的推力方向)c.S計(jì)算式:表9-8§9-4滾動軸承壽命計(jì)算四.軸承的軸向力A計(jì)算(2)A的計(jì)算公式—軸系承受的軸向和徑向外載荷（已知）—軸承承受的徑向載荷（徑向支反力）—軸承承受的軸向載荷

（軸向反力--待求）

正安裝：外圈窄邊相對，S相對反安裝：外圈寬邊相對，S相背§9-4滾動軸承壽命計(jì)算四.軸承的軸向力A計(jì)算正安裝向心角接觸軸承軸向力分析：正安裝：外圈窄邊相對，S相對§9-4滾動軸承壽命計(jì)算四.軸承的軸向力A計(jì)算軸向力計(jì)算通式：壽命計(jì)算：支反力查表正安裝：外圈窄邊相對，S相對§9-5滾動軸承的靜強(qiáng)度計(jì)算一.基本額定靜負(fù)荷一、靜強(qiáng)度計(jì)算原則二、基本額定靜負(fù)荷C0三、當(dāng)量靜載荷P0四、靜強(qiáng)度計(jì)算1、低速軸承：n<10r/min—塑變失效2、沖擊載荷過大，疲勞、靜強(qiáng)度均驗(yàn)算C0：受力最大滾動體與滾道接觸處,永久變形量的總和達(dá)到滾動體直徑的0.0001時,軸承上所加載荷。C0性質(zhì)：向心軸承：徑向負(fù)荷推力軸承：軸向負(fù)荷§9-6滾動軸承組合設(shè)計(jì)一.軸承的軸向固定一、軸承的軸向固定要求：保證軸系軸向定位和適當(dāng)熱膨脹空間1.全固式（雙支點(diǎn)單向固定）(1)每個支點(diǎn)限定一個方向運(yùn)動(2)溫度補(bǔ)償間隙0.2~0.4mm(3)適用小跨度、溫升小軸雙支點(diǎn)單向固定2.固游式(單支點(diǎn)雙向固定)(1)固定端限定軸系雙向運(yùn)動(3)適用大跨度、溫升高軸單支點(diǎn)雙向固定§9-6滾動軸承組合設(shè)計(jì)一.軸承的軸向固定3.軸承內(nèi)圈、外圈定位方法§9-6滾動軸承組合設(shè)計(jì)

二.軸承的軸向固定二、軸承的軸向位置及游隙調(diào)整§9-6滾動軸承組合設(shè)計(jì)

二.軸承的軸向固定三、軸承的配合與裝拆1.配合要求:軸承標(biāo)準(zhǔn)件，內(nèi)圈與軸基孔制；外圈與孔基軸制；（1）轉(zhuǎn)動圈（內(nèi)圈）配合緊，n6,k6（2）固定圈（外圈）配合松，H7,J7（3）游動端外圈與孔配合松-有利于軸向移動注：滾動軸承內(nèi)圈與軸的配合較常規(guī)公差配合緊§9-6滾動軸承組合設(shè)計(jì)

二.軸承的軸向固定內(nèi)徑與軸的配合外徑與孔的配合§9-6滾動軸承組合設(shè)計(jì)

二.軸承的軸向固定2.裝