機(jī)械設(shè)計(jì),滾動(dòng)軸承上傳

第十二章滾動(dòng)軸承§12-1

滾動(dòng)軸承的構(gòu)造和類型§12-2

滾動(dòng)軸承的代號(hào)§12-3

滾動(dòng)軸承的載荷分布、失效形式和計(jì)算準(zhǔn)則§12-4

滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算§12-5

滾動(dòng)軸承的靜強(qiáng)度計(jì)算§12-6

滾動(dòng)軸承的極限轉(zhuǎn)速§12-7

滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)§12-8

滾動(dòng)軸承的潤滑與密封§12-1滾動(dòng)軸承的構(gòu)造和類型滑動(dòng)軸承概述1軸承的作用：用來支承軸。按摩擦性質(zhì)的不同分為：滑動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承：§12-1滾動(dòng)軸承的構(gòu)造和類型一、滾動(dòng)軸承的構(gòu)造和材料滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，主要掌握合理選擇合理使用內(nèi)圈外圈滾動(dòng)體保持架保持架：滾動(dòng)體：外圈：內(nèi)圈：裝在軸上。裝在軸承座孔中。在兩套圈之間滾動(dòng)并傳遞載荷。將滾動(dòng)體均勻隔開。滾動(dòng)軸承的特點(diǎn)：旋轉(zhuǎn)精度高、啟動(dòng)力矩小、是標(biāo)準(zhǔn)件，選用方便。實(shí)際中應(yīng)用非常廣泛。1.構(gòu)造

滾動(dòng)體分為：球滾子：圓柱形、圓錐形、滾針、鼓形等滾動(dòng)軸承的構(gòu)造和類型2.材料內(nèi)、外套圈和滾動(dòng)體：用滾動(dòng)軸承鋼（GCr15、GCr15SiMn等）制造。淬火后表面硬度可達(dá)58～66HRC。保持架：用比較軟的低碳鋼、銅合金、鋁或塑料制造。二、滾動(dòng)軸承的類型

球軸承：滾子軸承：運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，但承載能力低。承載能力高，運(yùn)轉(zhuǎn)不如球軸承靈活。調(diào)心軸承：允許內(nèi)外圈偏轉(zhuǎn)角較大的軸承。

可分離型軸承：具有可分離部件的軸承。構(gòu)造和類型1構(gòu)造和類型2－接觸角◆按可承受的載荷方向不同，滾動(dòng)軸承分為三類：能同時(shí)承受徑向力和較大的軸向力主要用來承受軸向力主要用來承受徑向力徑向接觸軸承向心角接觸軸承軸向接觸軸承接觸角α：滾動(dòng)體的載荷方向線與軸承徑向平面之間的夾角。α↑，承受軸向力的能力↑。滾動(dòng)軸承的構(gòu)造和類型滾動(dòng)軸承的構(gòu)造和類型1.徑向接觸軸承主要有：深溝球軸承（6）、調(diào)心球軸承（1）、調(diào)心滾子軸承（2）、圓柱滾子軸承（N、NU）和滾針軸承（NA)等。各類軸承的性能、特點(diǎn)見表12－1。深溝球軸承（6）圓柱滾子軸承（N、NU）調(diào)心球軸承（1）類型代號(hào)構(gòu)造和類型3構(gòu)造和類型4推力球軸承（5）角接觸球軸承（7）圓錐滾子軸承（3）滾動(dòng)軸承的構(gòu)造和類型2.向心角接觸軸承主要有兩種：角接觸球軸承（7）和圓錐滾子軸承（3）。單個(gè)向心角接觸軸承只能承受一個(gè)方向的軸向力，限制軸一個(gè)方向的軸向移動(dòng)。通常，成對(duì)使用，反向安裝。3.軸向接觸軸承常用的有：推力球軸承（5）和推力圓柱滾子軸承（8）。構(gòu)造和類型5三、滾動(dòng)軸承類型的選擇選擇軸承類型時(shí)主要考慮以下問題：1）載荷方向；當(dāng)FA很大時(shí)，選6（N）＋5（8）組合使用。當(dāng)FA較小時(shí)，可選

6類。只受FR時(shí)，選徑向接觸軸承（1、2、6、N）。只受FA時(shí)，選軸向接觸軸承（5、8）或選（7、3）類。同時(shí)受FR和

FA時(shí)，選向心角接觸軸承（7、3）。2）載荷大小；載荷大或有沖擊振動(dòng)時(shí)，宜選滾子軸承。3）轉(zhuǎn)速高低；轉(zhuǎn)速高或要求旋轉(zhuǎn)精度高時(shí)，宜選球軸承。軸向接觸軸承不適宜高轉(zhuǎn)速，可用6或7類代替。4）調(diào)心要求；軸的剛度低、軸承座孔的同軸度低或多支點(diǎn)軸，選調(diào)心軸承。5）經(jīng)濟(jì)性；精度高的價(jià)格高，滾子軸承比球軸承價(jià)格高。滾動(dòng)軸承的構(gòu)造和類型§12-2滾動(dòng)軸承的代號(hào)§12-2滾動(dòng)軸承的代號(hào)滾動(dòng)軸承代號(hào)構(gòu)成：一、基本代號(hào)用代號(hào)表示軸承的結(jié)構(gòu)、尺寸、類型、精度等內(nèi)容，并打印在軸承上。2）內(nèi)徑代號(hào)：代號(hào)0001020304～96內(nèi)徑d10121517代號(hào)×5（見表12－4）1）類型代號(hào)：見表12－1。常用6、7、3、5、N等類型，

軸承組件（表13－4）內(nèi)

部

結(jié)

構(gòu)

代

號(hào)密

封

與

防

塵

結(jié)

構(gòu)

代

號(hào)保

持

架

及

其

材

料

代

號(hào)特

殊

軸

承

材

料

代

號(hào)公

差

等

級(jí)

代

號(hào)游

隙

代

號(hào)承

配

置

代

號(hào)其

它

代

號(hào)×××××類

型

代

號(hào)尺寸系

列代號(hào)內(nèi)

徑

代

號(hào)寬

度

系

列

代

號(hào)直

徑

系

列

代

號(hào)前置代號(hào)后置代號(hào)基本代號(hào)代號(hào)21）公差等級(jí)代號(hào)：分為

/P0

、/P6(/P6x)、/P5、/P4、/P2共五級(jí)。游隙分為：

/C1、/C2、0

、/C3、/C4、/C5共六個(gè)組別。滾動(dòng)軸承的代號(hào)低級(jí)

高級(jí)

游隙值：小

大

3）尺寸系列代號(hào)直徑系列代號(hào)：特輕(0、1)、輕(2)、中(3)、重(4)。寬度系列為正常寬度時(shí)，代號(hào)為“0”，省略不標(biāo)。尺寸系列：指內(nèi)徑相同時(shí)，軸承有不同的外徑（稱為直徑系列）和不同的寬度（稱為寬度系列）。0級(jí)省略

0組省略。二、后置代號(hào)（見表12－3）2）游隙代號(hào)：

游隙：指一個(gè)套圈相對(duì)于另一個(gè)套圈，沿徑向或沿軸向，從一個(gè)極限位置到另一個(gè)極限位置的移動(dòng)量。（見表12－6）代號(hào)33）內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號(hào)：7000C：α＝15°7000AC：α＝25°7000B：α＝40°（見表12－5）4）配置代號(hào)：滾動(dòng)軸承的代號(hào)/DB：背對(duì)背安裝（反裝）/DF：面對(duì)面安裝（正裝）/DT：串聯(lián)安裝滾動(dòng)軸承的代號(hào)6308：深溝球軸承，3─中系列，內(nèi)徑d=40mm，公差為0級(jí)，游隙為0組；N105/P53：圓柱滾子軸承，1─特輕系列，內(nèi)徑d=20mm，公差為5級(jí)，游隙為3組；7214AC/P4：7─角接觸球軸承，2─輕系列，內(nèi)徑d=70mm，公差為4級(jí)，游隙為0組，公稱接觸角α=15°；30213：圓錐滾子軸承，2─輕系列，內(nèi)徑d=65mm，公差為0級(jí)，游隙為0組；注：遇到看不懂的代號(hào)時(shí)，查閱GB/T272-93。例：代號(hào)4§12-3滾動(dòng)軸承的載荷分布、失效形式和計(jì)算準(zhǔn)則§12-3滾動(dòng)軸承的載荷分布、失效形式和計(jì)算準(zhǔn)則

滾動(dòng)軸承工作時(shí)，在FR

作用下通常只有半圈滾動(dòng)體受載。工作時(shí)，軸承中各個(gè)元件所受載荷及應(yīng)力是變化的。球軸承：滾子軸承：滾動(dòng)體個(gè)數(shù)滾動(dòng)體所受最大載荷為：一、滾動(dòng)軸承的載荷分布二、滾動(dòng)軸承的失效形式和計(jì)算準(zhǔn)則主要失效形式有：1）疲勞點(diǎn)蝕：是最常見的失效形式。

滾動(dòng)體和套圈滾道承受循環(huán)接觸應(yīng)力。

點(diǎn)蝕使軸承產(chǎn)生振動(dòng)和噪音而失效。點(diǎn)蝕失效形式和計(jì)算準(zhǔn)則2）塑性變形：對(duì)于轉(zhuǎn)速很低或間歇擺動(dòng)的軸承，會(huì)因過大的載荷或沖擊載荷，使?jié)L動(dòng)體或內(nèi)、外圈滾道產(chǎn)生塑性變形，形成不均勻的凹坑。3）磨粒磨損、粘著磨損（膠合）多塵條件下工作的軸承，易產(chǎn)生磨粒磨損。潤滑不良的高速軸承，易產(chǎn)生粘著磨損（膠合）。磨損膠合計(jì)算準(zhǔn)則：1）轉(zhuǎn)速較高的軸承，主要失效形式為“點(diǎn)蝕”，需進(jìn)行壽命計(jì)算。2）轉(zhuǎn)速很低或擺動(dòng)的軸承，主要失效形式為塑性變形，需計(jì)算靜強(qiáng)度。3）高轉(zhuǎn)速軸承，主要失效形式為粘著磨損，需校核極限轉(zhuǎn)速。滾動(dòng)軸承的載荷分布、失效形式和計(jì)算準(zhǔn)則§12-4滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算一、基本概念

1）滾動(dòng)軸承的壽命：是指軸承中的滾動(dòng)體或套圈首次出現(xiàn)點(diǎn)蝕之前，兩套圈的相對(duì)總轉(zhuǎn)數(shù)或在一定轉(zhuǎn)速下的運(yùn)轉(zhuǎn)小時(shí)數(shù)。軸承壽命的離散性是相當(dāng)大的（見右圖）。

2）基本額定壽命：指一批相同的軸承，在相同的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，其中恰有90％的軸承尚未產(chǎn)生點(diǎn)蝕時(shí)的壽命，用L10或Lh10表示。

3）基本額定動(dòng)載荷：指L10恰為106轉(zhuǎn)時(shí)，軸承所能承受的最大載荷，用C表示。軸承的壽命/（106r）

L10的可靠度R＝90％。徑向接觸軸承的C

是徑向載荷，用Cr表示。向心角接觸軸承的C

是所受載荷的徑向分量，也用Cr表示。軸向接觸軸承的C

是中心軸向載荷，用Ca表示。§12-4滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算2

二、軸承壽命計(jì)算

式中：FP－當(dāng)量動(dòng)載荷；n－軸承的轉(zhuǎn)速（r/min）；ε－壽命指數(shù)，球軸承：ε

＝3；滾子軸承：ε

＝10/3；（12－4）常以設(shè)備的中修期或大修期作為軸承的設(shè)計(jì)壽命。各類機(jī)器中軸承的預(yù)期壽命參見表12－9滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算fT－溫度系數(shù)，用于計(jì)入溫度對(duì)C值的影響，查表12－7；fP－載荷性質(zhì)系數(shù)，用于計(jì)入沖擊、振動(dòng)對(duì)載荷的影響，表12－8。所選軸承的基本額定動(dòng)載荷應(yīng)不小于下式計(jì)算的C值。（12－5）滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算3式中：FR、FA—分別為軸承承受的徑向載荷和軸向載荷；X、Y—分別為軸承的徑向載荷系數(shù)與軸向載荷系數(shù)(查表12－10）四、向心角接觸軸承的軸向載荷計(jì)算aFRFnio1.載荷計(jì)算中心

滾動(dòng)體的載荷方向線與軸線的交點(diǎn)

o

即為軸承的載荷計(jì)算中心（支反力的作用點(diǎn)）。

距離

a可查軸承手冊(cè)。

2.內(nèi)部軸向力在徑向力FR作用下，產(chǎn)生內(nèi)部軸向力Fs。滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算三、當(dāng)量動(dòng)載荷

是由軸承實(shí)際所受載荷轉(zhuǎn)換得到的與基本額定動(dòng)載荷C的確定條件及性質(zhì)相同的假想載荷，用FP

表示。滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算4圓錐滾子軸承（30000）角接觸球軸承（70000）Fs＝eFRFs=FR／(2Y)內(nèi)部軸向力Fs與徑向力FR成正比。見表（12－11）。

Fs的方向：沿軸線由軸承外圈的寬邊→窄邊。3.軸向載荷計(jì)算正裝反裝滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算5FrFR1FR2Fs1Fs2Fx正裝

由成對(duì)使用，反向安裝的兩個(gè)向心角接觸軸承支撐的軸，共受三個(gè)軸向力：Fs1、Fs2和外部軸向力

Fx。已知三個(gè)軸向力的大小和方向時(shí)，可按下列方法計(jì)算軸承的軸向載荷FA。12滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算

1）根據(jù)三個(gè)軸向力的合力方向，判斷軸承的“放松”、“壓緊”狀態(tài)；2）被“放松”軸承的FA

等與自身的內(nèi)部軸向力；

3）被“壓緊”軸承的FA等與除自身內(nèi)部軸向力以外，其余各軸向力的代數(shù)和。當(dāng)Fs2＋Fx＜Fs1時(shí)，軸承2被“壓緊”，軸承1被“放松”。則例如：FA1＝Fs1FA2＝Fs1－Fx

滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算6

向心推力軸承的軸向載荷FA也可按下述方法計(jì)算：滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算

2）比較自身的內(nèi)部軸向力與該合力的大小，較大者為該軸承的軸向載荷。

1）按代數(shù)值計(jì)算另一軸承的內(nèi)部軸向力與外部軸向力Fx的合力；就某一個(gè)軸承而言：（Fx與Fs2同向取“+”；反向取“－”）（Fx與Fs1同向取“+”；反向取“－”）即：當(dāng)Fs2＋Fx＞Fs1時(shí)，F(xiàn)A1＝Fs2＋FxFA1＝Fs1當(dāng)Fs2＋Fx＜Fs1時(shí)，當(dāng)Fs1－Fx＞Fs2時(shí)，F(xiàn)A2＝Fs1－FxFA2＝Fs2當(dāng)Fs1－Fx＜Fs2時(shí)，對(duì)軸承1：對(duì)軸承2：例如：滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算7五、同一支點(diǎn)成對(duì)安裝同型號(hào)向心角接觸軸承的計(jì)算

此種情況按雙列軸承計(jì)算，雙列軸承的基本額定動(dòng)載荷CΣ

和基本額定靜載荷C0Σ

為根據(jù)單個(gè)軸承的C和C0計(jì)算：角接觸球軸承：圓錐滾子軸承：滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算六、不穩(wěn)定載荷下的軸承壽命計(jì)算

將不穩(wěn)定的載荷和轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)化成平均當(dāng)量動(dòng)載荷和平均轉(zhuǎn)速后，進(jìn)行計(jì)算。公式見P280。系數(shù)X、Y－按雙列軸承選取。滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算8七、不同可靠度的軸承壽命

基本額定壽命Lh10的可靠度為90%。但是，重要機(jī)器中的軸承，往往對(duì)可靠度有更高的要求。

某個(gè)可靠度下的壽命：

式中：γ－可靠性系數(shù)，見表12－12?？煽慷龋?）909596979899γ1.00.620.530.440.30.21可靠性系數(shù)γ(GB/T6391-1995)滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算§12-5滾動(dòng)軸承的靜強(qiáng)度計(jì)算§12-5滾動(dòng)軸承的靜強(qiáng)度計(jì)算對(duì)于轉(zhuǎn)速很低或緩慢擺動(dòng)的軸承，為防止塑性變形失效，需計(jì)算軸承的靜強(qiáng)度。當(dāng)量靜載荷FP0FP0=X0FR+Y0FA式中：X0、Y0－為靜徑向載荷系數(shù)和靜軸向載荷系數(shù)，查表12－13。

基本額定靜載荷C0－使軸承中受載最大滾動(dòng)體的接觸應(yīng)力達(dá)到下列規(guī)定值的載荷（球軸承：4200MPa；調(diào)心軸承：4600MPa；滾子軸承：4000MPa）。徑向接觸軸承的C0

是徑向載荷。向心角接觸軸承的C0

是所受載荷的徑向分量。軸向接觸軸承的C0

是中心軸向載荷。注：如計(jì)算的FP0＜FR，取FP0＝FR。靜強(qiáng)度條件為：式中：S0－靜強(qiáng)度安全系數(shù)，查表12－14。FP0≤§12-6滾動(dòng)軸承的極限轉(zhuǎn)速§12-6滾動(dòng)軸承的極限轉(zhuǎn)速極限轉(zhuǎn)速：在一定載荷和潤滑條件下，軸承所允許的最高轉(zhuǎn)速。軸承樣本和手冊(cè)中，列出了特定條件下的極限轉(zhuǎn)速

nlim。（FP＞0.1C，潤滑與冷卻條件正常）實(shí)際工作條件下的極限轉(zhuǎn)速：nmax＝f1f2nlim

式中：f1－載荷系數(shù)，用于考慮載荷大小對(duì)極限轉(zhuǎn)速的影響，見圖12－14。f2－載荷分布系數(shù)，用于考慮軸承中載荷分布情況對(duì)極限轉(zhuǎn)速的影響，見圖12－15。滾動(dòng)軸承尺寸的選擇滾動(dòng)軸承尺寸的選擇滾動(dòng)軸承尺寸選擇的過程確定軸承所承受的FR與FA計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷FP=XFR+YFA明確軸承的工作轉(zhuǎn)速n與預(yù)期壽命L10計(jì)算軸承應(yīng)滿足的基本額定動(dòng)載荷由軸承樣本（手冊(cè)）查取合適的軸承§12-7滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)

軸承的組合設(shè)計(jì)實(shí)際上就是如何在機(jī)器中合理的使用軸承。組合設(shè)計(jì)中主要應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面的問題：一、滾動(dòng)軸承軸系的固定

通過軸承與軸和軸承座之間的聯(lián)接固定，使軸系在機(jī)器中有確定的位置。

§12-7滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)要求：1）使軸上的載荷能可靠的傳到機(jī)架上去，防止軸沿軸向串動(dòng)。

2）受熱膨脹時(shí)，軸能自由伸縮。典型的軸系固定方法主要有三種：1.兩端固定支承

一端軸承的固定只限制軸沿一個(gè)方向的串動(dòng)，另一端軸承的固定限制另一方向的串動(dòng)，兩端軸承的固定共同限制軸的雙向串動(dòng)。(圖12-18)調(diào)整墊片組合設(shè)計(jì)2滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)對(duì)于深溝球軸承，應(yīng)留熱補(bǔ)償間隙Δ＝0.25～0.4mm特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝調(diào)整容易，適用于溫度變化不大的短軸。2.

一端固定一端游動(dòng)支承(圖12-19)一端軸承的固定即限制軸的雙向串動(dòng)；另一端軸承不固定，為游動(dòng)支承。特點(diǎn)：軸的位置準(zhǔn)確，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，適用于溫度變化大的長軸。滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)組合設(shè)計(jì)3組合設(shè)計(jì)4

3.兩端游動(dòng)支承(圖12-20)兩端軸承的固定均不限制軸的軸向串動(dòng)，均為游動(dòng)支承。

例如：人字齒圓柱齒輪傳動(dòng)中的小齒輪軸必須采用兩端游動(dòng)支承。但大齒輪的軸向位置必須固定。二、滾動(dòng)軸承組合結(jié)構(gòu)的調(diào)整1.軸系軸向位置的調(diào)整目的：使軸上零件有準(zhǔn)確的位置。例如：蝸輪的中間平面應(yīng)通過蝸桿軸線；兩個(gè)錐齒輪的錐頂要重合。(圖12-21)滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)2.軸承游隙的調(diào)整(圖12－21、12－22)

游隙大小直接影響軸的旋轉(zhuǎn)精度、軸承的載荷分布以及壽命等。

圓錐滾子軸承的游隙是在安裝時(shí)保證的。徑向接觸軸承的游隙是在制造時(shí)保證的。組合設(shè)計(jì)6三、滾動(dòng)軸承的預(yù)緊預(yù)緊：用某種方法使軸承中產(chǎn)生并保持一定的軸向力，以消除軸承的游隙。目的：提高軸承的旋轉(zhuǎn)精度，提高軸承裝置的剛度、減小軸的振動(dòng)。方法：(圖12-23)1）磨窄內(nèi)圈或外圈，安裝時(shí)在磨窄的套圈外側(cè)施加軸向力。2）采用襯墊。(圖12-24)3）內(nèi)、外圈加長度不同的間隔套或用墊片預(yù)緊。(圖12-25)4）加彈簧。(圖12-26)滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)四、滾動(dòng)軸承的配合滾動(dòng)軸承的配合是指內(nèi)圈與軸頸、外圈與外殼孔的配合。內(nèi)圈孔與軸的配合為基孔制，外圈與軸承座孔的配合為基軸制。轉(zhuǎn)動(dòng)套圈的配合應(yīng)緊一些，不動(dòng)套圈的配合應(yīng)松一些。轉(zhuǎn)速高、載荷大、振動(dòng)強(qiáng)烈時(shí)，配合應(yīng)緊；游動(dòng)套圈配合應(yīng)松。五、滾動(dòng)軸承的安裝與拆卸

裝拆滾動(dòng)軸承時(shí)，不能通過滾動(dòng)體來傳力，以免造成滾道或滾動(dòng)體的損傷。由于軸承的配合較緊，裝拆時(shí)以使用專門的工具為宜。

配合過盈量小的中、小型軸承可用手錘打入或壓力機(jī)壓入；(圖12-27)(圖12-28)滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)組合設(shè)計(jì)8錯(cuò)誤的施力正確的施力配合過盈量大的軸承常用溫差法裝配。滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)滾動(dòng)軸承的安裝尺寸與拆卸拆卸槽§12-8滾動(dòng)軸承的潤滑與密封一、滾動(dòng)軸承的潤滑1．潤滑的主要作用降低摩擦，減少磨損；油潤滑可以到起散熱、冷卻作用；滾動(dòng)體與滾道之間形成的油膜，可以起緩沖、吸振作用；軸承零件表面覆蓋一層潤滑劑，可以起防銹作用。通常根據(jù)dn值選擇潤滑方式，各類潤滑方式的dn值見表12－15。2．潤滑方式