滾動(dòng)軸承介紹

第16章滾動(dòng)軸承

滾動(dòng)軸承類型的選擇

滾動(dòng)軸承的主要失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算

滾動(dòng)軸承的特點(diǎn)及類型

滾動(dòng)軸承的靜強(qiáng)度計(jì)算

滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)第16章滾動(dòng)軸承§16-1滾動(dòng)軸承的特點(diǎn)及類型滾動(dòng)軸承的組成及主要特點(diǎn)：滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，由專業(yè)軸承廠集中生產(chǎn)。故學(xué)習(xí)本章的目的主要解決三個(gè)問題：1、如何選擇滾動(dòng)軸承的類型；2、滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算；3、滾動(dòng)軸承組合設(shè)計(jì)；●摩擦阻尼小，啟動(dòng)靈活；●可同時(shí)承受徑向和軸向載荷，簡(jiǎn)化了支承結(jié)構(gòu)；●徑向間隙小，還可用預(yù)緊方法消除間隙，因此回轉(zhuǎn)精度高；●互換性好，易于維護(hù)。缺點(diǎn)：●抗沖擊能力較差；●高速時(shí)噪聲大，壽命較低；●徑向尺寸大。滾動(dòng)軸承的主要類型：虛擬現(xiàn)實(shí)1000

3000

5100

6000

7000

N0001、按承載方向和公稱接觸角分為：滾動(dòng)體與套圈接觸處的法線與軸承的徑向平面之間的夾角，稱為公稱接觸角。向心軸承：0°≤α≤45°，主要承受徑向載荷；徑向接觸軸承——α＝0°的向心軸承；向心角接觸軸承——0°<α≤45°的向心軸承；推力軸承：45°<α≤90°

，主要承受軸向載荷；軸向接觸軸承——α＝90°的推力軸承推力角接觸軸承——45°<α<90°的推力軸承2、按滾動(dòng)體的種類可分為：球軸承和滾子軸承滾動(dòng)軸承代號(hào)：

前置代號(hào)

基本代號(hào)

后置代號(hào)

類型代號(hào)

尺寸系列代號(hào)

內(nèi)徑代號(hào)用數(shù)字或字母表示

1—調(diào)心球軸承

3—圓錐滾子軸承

5—推力球軸承

6—深溝球軸承

7—角接觸球軸承

N—圓柱滾子軸承由軸承的寬度系列和直徑系列代號(hào)（2位數(shù)字）組成。寬度系列：直徑系列：0—窄；0—特輕；1—正常；1—特輕；2—寬；2—輕；3、4—特寬；3—中；5、6—特寬。4—重。內(nèi)徑尺寸代號(hào)100012011502170320~500d/522、28、32及500以上/內(nèi)徑后置代號(hào)：用于表示軸承的結(jié)構(gòu)、公差及材料的特殊要求，用字母或數(shù)字表示；如：接觸角為150、250和400的角接觸球軸承，分別用C、FaC和B表示內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同。又如：軸承的公差等級(jí)分別為2級(jí)、4級(jí)、5級(jí)、6x級(jí)、6級(jí)和0級(jí)，共6個(gè)級(jí)別，依次由高級(jí)到低級(jí)，其代號(hào)分別為：/P2、/P4、/P5、/P6x、/P6和/P0?！?6-2滾動(dòng)軸承類型的選擇1、根據(jù)載荷的大小及性質(zhì)載荷大或沖擊大－選滾子軸承（線接觸）；徑向、軸向載荷－角接觸球軸承(7)或圓錐滾子軸承(3)軸向載荷不大時(shí)，可用深溝球軸承載荷小或沖擊?。x球軸承（點(diǎn)接觸）；2、根據(jù)載荷的方向純徑向載荷－選深溝球軸承（6）、圓柱滾子軸承（N)純軸向載荷－選推力軸承（5或8）3、根據(jù)轉(zhuǎn)速的高低轉(zhuǎn)速高－選球軸承；轉(zhuǎn)速低－選滾子軸承；4、根據(jù)回轉(zhuǎn)精度精度要求高－選球軸承；5、根據(jù)調(diào)心性能軸剛性差、軸承座孔同軸度差或多點(diǎn)支承

——選調(diào)心軸承（“1”類或“2”類）；§16-3滾動(dòng)軸承的主要失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則一、滾動(dòng)軸承的載荷分析各滾動(dòng)體上的受力情況如何？FaFiFj當(dāng)軸承僅受到純軸向力

Fa

作用時(shí)：載荷由各滾動(dòng)體平均分擔(dān)，即：Fi

＝Fj

當(dāng)軸承僅受到純徑向力

Fr

作用時(shí)：接觸點(diǎn)產(chǎn)生彈性變形，內(nèi)圈下沉δ，F(xiàn)rδF2FmaxF1F2F1最多只有半圈滾動(dòng)體受載。承載區(qū)各滾動(dòng)體的變形量不同，受載大小也不同。對(duì)于點(diǎn)接觸軸承：對(duì)于線接觸軸承：滾動(dòng)體與套圈滾道接觸點(diǎn)的接觸應(yīng)力是變應(yīng)力，因此：可看成脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力。全部滾動(dòng)體個(gè)數(shù)滾動(dòng)體表面、套圈滾道都可能發(fā)生點(diǎn)蝕。二、滾動(dòng)軸承的失效形式1、疲勞點(diǎn)蝕

——最主要的失效形式防止點(diǎn)蝕破壞，是計(jì)算滾動(dòng)軸承的主要目的。接觸應(yīng)力過大，元件表面出現(xiàn)較大塑性變形。2、塑性變形

——低速軸承的主要失效形式原因是載荷過大或沖擊載荷作用。3、磨損、膠合、斷裂等使用維護(hù)不當(dāng)而引起的，屬于非正常失效。三、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則一般轉(zhuǎn)速的軸承轉(zhuǎn)速極低或僅作緩慢擺動(dòng)的軸承—進(jìn)行壽命計(jì)算，防止點(diǎn)蝕破壞—按靜強(qiáng)度計(jì)算，防止塑性變形§16-4滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算一、基本概念●軸承壽命軸承中任一元件出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕前所經(jīng)歷的總轉(zhuǎn)數(shù)或總工作小時(shí)數(shù)?！窕绢~定壽命一批相同的軸承，在相同的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，其中90％的軸承不發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕前所經(jīng)歷的總轉(zhuǎn)數(shù)或總工作小時(shí)數(shù)。90％10％用L表示。完好按額定壽命選用軸承，可靠性為90％。注意：額定壽命隨運(yùn)轉(zhuǎn)條件而變化。比如：外載增大，額定壽命降低。因此，額定壽命并不能直接反映軸承的承載能力?！窕绢~定動(dòng)載荷規(guī)定軸承在額定壽命為106轉(zhuǎn)時(shí)，所能承受的最大載荷，用C

表示。即：在C的作用下，運(yùn)轉(zhuǎn)106轉(zhuǎn)時(shí)，有10％的軸承出現(xiàn)點(diǎn)蝕，90％的軸承完好。額定動(dòng)載荷越大軸承的承載能力越大對(duì)于具體軸承，C為定值，按手冊(cè)查取。二、壽命計(jì)算目的—

根據(jù)工作條件和設(shè)計(jì)要求，選擇合適的軸承。L106FrPCP11L1軸承的疲勞曲線L2P2載荷與額定壽命的關(guān)系曲線：式中：P為當(dāng)量動(dòng)載荷；L為P作用下的額定壽命。ε為壽命指數(shù)，球軸承ε

＝3，滾子軸承ε

＝10/3。Cr

－向心軸承的基本額定動(dòng)載荷，稱為徑向額定動(dòng)載荷。Ca

－推力軸承的基本額定動(dòng)載荷，稱為軸向額定動(dòng)載荷。所以：實(shí)際計(jì)算時(shí)，常用小時(shí)數(shù)表示軸承的額定壽命：軸承的轉(zhuǎn)速或：－已知軸承的C，計(jì)算額定壽命－根據(jù)預(yù)期壽命Lh，計(jì)算所需的C當(dāng)工作溫度高于100℃時(shí)，C值會(huì)下降，用溫度系數(shù)ft修正：預(yù)期壽命當(dāng)載荷為額定動(dòng)載荷C時(shí)：所需額定動(dòng)載荷壽命計(jì)算時(shí)，應(yīng)滿足：三、當(dāng)量動(dòng)載荷P

的計(jì)算計(jì)算壽命或：所選軸承的額定動(dòng)載荷對(duì)于向心軸承，C為徑向力；對(duì)于推力軸承，C為軸向力。但軸承可能同時(shí)承受徑向載荷Fr和軸向載荷Fa。FaFr為了與C在相同的條件下進(jìn)行比較，引入當(dāng)量動(dòng)載荷的概念。當(dāng)量動(dòng)載荷：一假想載荷，與C同類型，它對(duì)軸承的作用與實(shí)際載荷的作用等效。用P表示。計(jì)算式：X

－徑向動(dòng)載荷系數(shù)Y

－軸向動(dòng)載荷系數(shù)查表16－12X、Y的作用是將Fr

、Fa折合成當(dāng)量動(dòng)載荷。實(shí)際工作條件下，需引入載荷系數(shù)fp修正P：X、Y取決于：Fa/Fr和參數(shù)e。若：Fa/Fr

＞e

X≠0、Y≠0若：Fa/Fr

≤e

X

＝1、Y

＝0參數(shù)e根據(jù)Fa/C0確定，它反映了軸承承受軸向載荷的能力?；绢~定靜載荷對(duì)于只能承受徑向力的向心軸承（如圓柱滾子軸承）：對(duì)于只能承受軸向力的推力軸承（如推力球軸承）：或：請(qǐng)非機(jī)類專業(yè)的同學(xué)計(jì)算時(shí)不必計(jì)fP四、向心角接觸軸承軸向載荷

Fa

的計(jì)算1、角接觸軸承的內(nèi)部軸向力F'F'FrFiFriF'i徑向載荷

Fr的計(jì)算見軸系受力分析，即：FrV1FrV2FrH1FrH2FrFaFt而：向心角接觸軸承（角接觸球軸承、圓錐滾子軸承）受純徑向載荷作用后，會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部軸向分力F'。OO

－支反力作用點(diǎn)，即法線與軸線的交點(diǎn)。α表16－13給出了F'

的近似計(jì)算方法。角接觸球軸承內(nèi)部軸向力：注意F'

的方向2、角接觸軸承的排列方法為使F'

得到平衡，角接觸軸承必須成對(duì)使用。一般有兩種安裝形式：●正裝－面對(duì)面安裝兩軸承外圈的窄邊相對(duì)，即內(nèi)部軸向力指向相對(duì)?！穹囱b－背靠背安裝兩軸承外圈的寬邊相對(duì)，即內(nèi)部軸向力指向相背。正裝時(shí)跨距短，軸剛度大；反裝時(shí)跨距長(zhǎng)，軸剛度??；問題：兩個(gè)角接觸軸承朝一個(gè)方向布置行嗎？為簡(jiǎn)化計(jì)算，認(rèn)為支反力作用于軸承寬度的中點(diǎn)。KaF'1F'2KaF'1F'23、角接觸軸承的軸向載荷Fa當(dāng)外載既有徑向載荷又有軸向載荷時(shí)，角接觸軸承的軸向載荷

Fa＝？要同時(shí)考慮軸向外載

Ka和內(nèi)部軸向力

F’。1、正裝ⅠⅡⅡⅠ2、反裝KaKaFa1=較大者Fa2=較大者§16-5滾動(dòng)軸承的靜強(qiáng)度計(jì)算目的—防止軸承元件發(fā)生塑性變形針對(duì)低速或受較大沖擊載荷作用的軸承基本額定靜載荷C0：限制塑性變形的極限載荷值對(duì)向心軸承為C0r－徑向額定靜載荷對(duì)推力軸承為C0a－軸向額定靜載荷靜強(qiáng)度條件

：P0

－當(dāng)量靜載荷S0

－靜強(qiáng)度安全系數(shù)徑向系數(shù)軸向系數(shù)§16-6滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)組合設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括：①固定實(shí)際上是對(duì)整個(gè)軸系起固定作用，承受軸向力，

②調(diào)整③配合與裝拆④潤(rùn)滑與密封一、滾動(dòng)軸承的軸向固定組合設(shè)計(jì)合理與否將影響軸系的受力、運(yùn)轉(zhuǎn)精度、軸承壽命及機(jī)器性能。重點(diǎn)：軸承的固定方法和調(diào)整。防止軸系發(fā)生軸向躥動(dòng)。常用兩種固定方法：兩端固定一端固定、一端游動(dòng)1、兩端固定這是最常見的固定方式。兩個(gè)軸承外圈都在單方向用軸承蓋進(jìn)行固定。適合于工作溫升不高的短軸（跨距L≤400mm）考慮到軸的受熱伸長(zhǎng)，應(yīng)留出熱補(bǔ)償間隙C。對(duì)于深溝球軸承：2、一端固定、一端游動(dòng)對(duì)于向心角接觸軸承：其軸向間隙可在軸承內(nèi)部調(diào)整，其值比深溝球軸承小得多。圖上可省略不畫。適合于工作溫升高的長(zhǎng)軸（跨距L＞400mm）固定支點(diǎn)的軸承外圈左右均固定，承擔(dān)雙向軸向力。游動(dòng)支點(diǎn)的軸承只承受徑向力，不承受軸向力。當(dāng)軸受熱伸長(zhǎng)時(shí)，游動(dòng)支點(diǎn)隨軸一起向外移動(dòng)，避免軸承受到附加載荷作用，防止軸承卡住。固定支點(diǎn)Fa不大→深溝球軸承（6）Fa較大→一對(duì)角接觸軸承（3、7）Fa和Fr均大→推力軸承與向心軸承組合游動(dòng)支點(diǎn)深溝球軸承（6）－內(nèi)圈軸向需固定圓柱滾子軸承（N）－內(nèi)、外圈軸向均需固定注意：固定支點(diǎn)的內(nèi)圈亦需進(jìn)行軸向固定。為什么？為什么“N”類軸承作游動(dòng)支點(diǎn)時(shí)外圈亦需軸向固定？為什么在“兩端固定”結(jié)構(gòu)中，內(nèi)圈不需作軸向固定？墊片調(diào)整1、間隙的調(diào)整與控制二、滾動(dòng)軸承組合的調(diào)整為保證軸承正常工作，裝配軸承時(shí)一般要留出適當(dāng)?shù)挠蜗痘蜷g隙。通過增、減墊片厚度來調(diào)整間隙。如何調(diào)整至規(guī)定間隙？螺釘調(diào)整用于軸向力不是太大的軸承組合。2、軸系部件位置的調(diào)整使軸上零件處于準(zhǔn)確的工作位置。通常用墊片調(diào)整3、角接觸軸承的預(yù)緊預(yù)緊－安裝時(shí)對(duì)軸承施加一軸向力（預(yù)緊力）目的－提高回轉(zhuǎn)精度和支承剛度方法－金屬墊片、磨窄套圈等——同一支點(diǎn)成對(duì)安裝預(yù)緊結(jié)構(gòu)內(nèi)圈與軸頸1、滾動(dòng)軸承的配