第九章滾動(dòng)軸承

機(jī)械設(shè)計(jì)第9章滾動(dòng)軸承1第9章滾動(dòng)軸承9.1滾動(dòng)軸承的組成、材料9.2滾動(dòng)軸承的類型及選用9.2.1滾動(dòng)軸承的類型、特點(diǎn)9.2.2滾動(dòng)軸承的代號(hào)9.2.3滾動(dòng)軸承的類型選擇29.1.1滾動(dòng)軸承的組成

內(nèi)圈外圈

保持架

滾動(dòng)體

材料3滾動(dòng)體的形狀4保持架材料：低碳鋼；銅、鋁、塑料

保持架的作用：避免滾動(dòng)體直接接觸，減少發(fā)熱和磨損。5軸承內(nèi)、外圈、滾動(dòng)體材料：強(qiáng)度高、耐磨性好軸承鋼：鉻猛合金鋼，例如軸承鉻鋼GCr15，

硬度60~65HRC保持架：低碳鋼；銅、鋁、塑料軸承材料69.2.1滾動(dòng)軸承的主要類型及特點(diǎn)（一）滾動(dòng)軸承的主要類型，性能和特點(diǎn)向心軸承：主要承受徑向載荷R深溝球軸承（6）圓柱滾子軸承（N）調(diào)心球軸承（1）推力軸承：只能承受軸向載荷A推力球軸承（5）向心推力軸承：R+A角接觸球軸承（7）圓錐滾子軸承（3）714235NAN29679.2.1滾動(dòng)軸承的主要類型及特點(diǎn)P288表9-28接觸角：向心推力軸承滾動(dòng)體與外圈接觸處的法線與半徑方向的夾角。載荷角：軸承實(shí)際承受的徑向載荷R與軸向載荷A的合力與半徑方向的夾角。角接觸球軸承（7）圓錐滾子軸承（3）NNRA9.2.1滾動(dòng)軸承的主要類型及特點(diǎn)9圓柱滾子軸承（N）9.2.1滾動(dòng)軸承的主要類型及特點(diǎn)10圓柱滾子軸承（N）9.2.1滾動(dòng)軸承的主要類型及特點(diǎn)119.2.2滾動(dòng)軸承的代號(hào)（GB/T272—93）后置代號(hào)

特殊材料特殊結(jié)構(gòu)C15AC25

B40公差/P2、4、5、6、6x、0游隙/C1、2、0、3、4、5例：7211C/P5角接觸球軸承、正常寬度、輕系列、直徑55、接觸角15

5級(jí)精度；常用游隙?；敬?hào)五四三二一類型內(nèi)徑20~480直徑系列2輕3中4重寬度系列多數(shù)正常系列可不標(biāo)前置代號(hào)分部件：內(nèi)圈L外圈保持架K滾動(dòng)體129.2.3滾動(dòng)軸承的類型選擇（一）軸承的載荷（二）軸承的轉(zhuǎn)速（三）軸承的調(diào)心性能（四）軸承的安裝與拆卸（五）經(jīng)濟(jì)性13

大?。簼L子軸承優(yōu)于球軸承方向：徑向R（6、1、N）軸向A（5）R+A（7、3、6）

9.2.3滾動(dòng)軸承的類型選擇（一）軸承的載荷14（一）軸承的載荷9.2.3滾動(dòng)軸承的類型選擇15（一）軸承的載荷9.2.3滾動(dòng)軸承的類型選擇16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。對(duì)高轉(zhuǎn)速的軸承：1.優(yōu)先選用球軸承（潤(rùn)滑的阻力）2.輕系列軸承優(yōu)于中、重系列（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（二）軸承的轉(zhuǎn)速9.2.3滾動(dòng)軸承的類型選擇17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9.2.3滾動(dòng)軸承的類型選擇（二）軸承的轉(zhuǎn)速18（三）軸承的調(diào)心性能8~162~42~3°9.2.3滾動(dòng)軸承的類型選擇19（四）軸承的安裝與拆卸9.2.3滾動(dòng)軸承的類型選擇209.2.3滾動(dòng)軸承的類型選擇（五）經(jīng)濟(jì)性滾動(dòng)體采用球比滾子便宜，精度適宜219.3滾動(dòng)軸承的載荷分析、失效形式與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則9.3.1工作情況分析9.3.2失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則9.4滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算9.4.1滾動(dòng)軸承的基本額定壽命和基本額定動(dòng)載荷9.4.2滾動(dòng)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷9.4.3角接觸軸承的載荷的計(jì)算9.4.4滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算9.5滾動(dòng)軸承的靜載荷計(jì)算基本額定靜載荷當(dāng)量靜載荷靜載荷計(jì)算229.6一支撐處成對(duì)安裝角接觸軸承的計(jì)算特點(diǎn)9.7滾動(dòng)軸承的機(jī)械轉(zhuǎn)速9.8滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑9.9其他滾動(dòng)軸承簡(jiǎn)介239.3滾動(dòng)軸承的失效形式與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則1.運(yùn)動(dòng)關(guān)系：內(nèi)外圈相對(duì)回轉(zhuǎn)；滾動(dòng)體既自轉(zhuǎn)又公轉(zhuǎn)。2.軸承中載荷的分布：推力軸承F0=Fa/z向心軸承，在載荷Fr的作用下，假設(shè)下半圈滾動(dòng)體受力；根據(jù)變形關(guān)系，中間滾動(dòng)體受力最大，向兩邊逐漸減小。R9.3.1工作情況分析24角接觸軸承的載荷情況：軸向載荷對(duì)載荷分布的影響較大，可能半圈、多半圈或整圈受載。為保證半圈滾動(dòng)體受力，則：Pi球軸承Fa/Fr1.22tg滾子軸承Fa/Fr1.26tg軸向載荷的利弊？

Fa/Fr

=tg

FaFr9.3.1滾動(dòng)軸承的工作情況分析25（二）軸承元件上的載荷及應(yīng)力的變化載荷R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9.3.1工作情況分析圖9-7內(nèi)圈應(yīng)力變化（滾動(dòng)體）圖9-8固定套圈應(yīng)力變化26（一）滾動(dòng)軸承的失效形式失效形式對(duì)策1.點(diǎn)蝕壽命計(jì)算2.塑性變形靜載荷計(jì)算，正確使用3.磨損潤(rùn)滑，密封4.元件回火潤(rùn)滑，散熱，限制最高轉(zhuǎn)速5.元件破裂正確安裝使用9.3.2滾動(dòng)軸承失效形式與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則279.3.2滾動(dòng)軸承失效形式與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（二）設(shè)計(jì)準(zhǔn)則轉(zhuǎn)速小于10r/min,靜強(qiáng)度計(jì)算轉(zhuǎn)速大于10r/min,壽命計(jì)算高速軸承，壽命計(jì)算，校驗(yàn)極限轉(zhuǎn)速289.4.1滾動(dòng)軸承的基本額定壽命和基本額定動(dòng)載荷1.基本額定壽命：一批相同的軸承中90％的軸承不發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕前的總轉(zhuǎn)數(shù)（以106為單位）或小時(shí)數(shù)?；绢~額定壽命用L10或L10h來(lái)表示。（一）基本額定壽命29（二）滾動(dòng)軸承的基本額定動(dòng)載荷軸承的基本額定動(dòng)載荷為使軸承的基本額定壽命等于106次的載荷值，用符號(hào)C表示。對(duì)于向心軸承，基本額定動(dòng)載荷指純徑向載荷Cr，對(duì)于深溝球軸承、角接觸球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Ca9.4.1滾動(dòng)軸承的基本額定壽命和基本額定動(dòng)載荷Cr、Ca可從手冊(cè)中查出309.4.2滾動(dòng)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷僅能承受徑向載荷的軸承N類P=fpR僅能承受軸向載荷的軸承

5類

P=fpAP=fp（XFr+YFa）軸向載荷系數(shù)，表9-7，e徑向動(dòng)載荷系數(shù)沖擊載荷系數(shù)表9-8（9-6）（9-7）（9-8）31載荷—壽命曲線（6208）1.基本額定壽命計(jì)算由實(shí)驗(yàn)作出軸承的疲勞曲線，圖中的曲線方程為：9.4.4滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算329.4.4滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算1.基本額定壽命計(jì)算工作溫度高于120°時(shí)：Ct=ftC溫度系數(shù)ft查表9-9332.修正額定壽命計(jì)算9.4.4滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算349.4.3角接觸軸承的載荷的計(jì)算1、內(nèi)部軸向力2、角接觸軸承的軸向載荷3、角接觸軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷例題351、角接觸軸承的內(nèi)部軸向力Fss9.4.3角接觸軸承的載荷的計(jì)算由于接觸角存在，受徑向載荷作用時(shí)，滾動(dòng)體的反力可分為徑向分力和軸向分力，各軸向分力之和即為軸承內(nèi)部軸向力。（圖9-11）保證半圈受力FS1.25Frtg由于存在內(nèi)部軸向力，角接觸軸承通常成對(duì)使用。36根據(jù)Fs1、Fs2及外加軸向載荷FA“判斷”：FrFAR1R2Fs1Fs2軸承1被壓緊，軸承2被放松則Fa1=FA+Fs2

Fa2=Fs2結(jié)論：1.“放松”軸承的軸向力等于其內(nèi)部軸向力；

2.“壓緊”軸承的軸向力等于外部軸向力的代數(shù)和。軸承2被壓緊，軸承1被放松則Fa1=Fs1

Fa2=Fs1-FA2

12、角接觸軸承的軸向載荷Fa372、角接觸軸承的軸向載荷Fa總結(jié)：軸承軸向力Fa的確定：1、確定軸承的內(nèi)部軸向力Fs的大小及方向，2、確定軸系所受外部軸向力FA的大小及方向，3、根據(jù)力的平衡條件確定哪個(gè)軸承被壓緊，哪個(gè)軸承放松4、“放松”軸承的軸向力等于其內(nèi)部軸向力；“壓緊”軸承的軸向力等于外部軸向力的代數(shù)和。FrFAR1R2Fs1Fs22

1383、向心推力軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷由徑向受力平衡條件求出支點(diǎn)反力

FAFrFr2Fr139擺動(dòng)、轉(zhuǎn)速極低及短期受沖擊的軸承會(huì)產(chǎn)生塑性變形。針對(duì)失效形式應(yīng)進(jìn)行靜載荷計(jì)算?；绢~定靜載荷C0：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。當(dāng)量靜載荷P0：

P0=X0Fr+Y0Fa（9-19）靜載荷計(jì)算：S0——靜強(qiáng)度安全系數(shù)，表9-14S01？9.5滾動(dòng)軸承的靜載荷計(jì)算40例題：圖示斜齒輪軸系，兩端正裝兩個(gè)圓錐滾子軸承30205，軸上徑向載荷Fr=3000N,軸向載荷FA=500N,求軸承的軸向載荷。1.計(jì)算徑向力 Fr1=Fr2=

1500N5050Fr1Fr2Fr

FA2.計(jì)算內(nèi)部軸向力Fs

R1R2FA=500NS1S2查附錄表2，Y=1.641

軸承放松：Fa1=Fs

1=468.7N軸承壓緊：Fa2=FA+Fs

1=968.7NR1R2FA=500NS1S23.計(jì)算軸向載荷42

例：圖示斜齒輪軸系，兩端正裝兩個(gè)圓錐滾子軸承，軸頸d0=30~35mm；齒輪分度圓直徑d=45mm，F(xiàn)t=3000N，F(xiàn)r=1200N，F(xiàn)a=900N；n=385rpm，中等沖擊載荷；計(jì)算軸承壽命。1.計(jì)算徑向力垂直平面Frr1=Frr2=

600Fra1=Fra2=202.5則FVI=397.5，F(xiàn)V2=802.5水平平面Ft1=Ft2=1500解：選取軸承型號(hào)“30206”（7206）C=24.8kN，e=0.36，Y=1.75050Rr1Rr2Ra1Ra2

Rt1

Rt2Fr1Fr2FrFaFt43

軸承放松：F

S1=Fs

1=456N軸承壓緊：FS2=Fa+S1=1356N3.計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷R1R2Fa=900NS