第二十一章 滾動(dòng)軸承課件

第二十一章滾動(dòng)軸承

§21.1概述§21.2滾動(dòng)軸承的類(lèi)型和選擇§21.3滾動(dòng)軸承的代號(hào)§21.4滾動(dòng)軸承的載荷、失效和計(jì)算準(zhǔn)則§21.5滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算§21.6滾動(dòng)軸承的靜強(qiáng)度計(jì)算§21.7滾動(dòng)軸承的極限轉(zhuǎn)速§21.8滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑與密封例題1第二十一章滾動(dòng)軸承§21.1概述

軸承——用來(lái)支承心軸或轉(zhuǎn)軸的部件。根據(jù)其工作時(shí)的摩擦性質(zhì)，可分為滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承兩大類(lèi)。1．滾動(dòng)軸承的特點(diǎn)（與滑動(dòng)軸承相比較）1）摩擦阻力小、起動(dòng)靈活、效率高；2）由專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)家批量生產(chǎn)，類(lèi)型尺寸齊全，標(biāo)準(zhǔn)化程度高；3）抗沖擊能力較差，徑向尺寸比較大，高速重載時(shí)壽命較低且噪聲較大。第二十一章滾動(dòng)軸承3．滾動(dòng)軸承的材料

概述2．滾動(dòng)軸承的組成核心元件—滾動(dòng)體的類(lèi)型第二十一章滾動(dòng)軸承§21.1滾動(dòng)軸承的類(lèi)型和選擇

1．滾動(dòng)軸承的分類(lèi)向心軸承：主要承受徑向載荷推力軸承：主要承受軸向載荷按所能承受的載荷方向

按滾動(dòng)體的形狀滾子軸承球軸承滾動(dòng)軸承的主要類(lèi)型、結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)第二十一章滾動(dòng)軸承按滾動(dòng)體的列數(shù)

滾動(dòng)軸承的類(lèi)型和選擇單列軸承雙列軸承按內(nèi)、外圈能否分離可分離型軸承不可分離型軸承接觸角——滾動(dòng)體與套圈接觸處的法線(xiàn)與軸承徑向平面間的夾角稱(chēng)為軸承的接觸角。公稱(chēng)接觸角用

表示。按公稱(chēng)接觸角

的不同，軸承的分類(lèi)為:第二十一章滾動(dòng)軸承向心軸承：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；徑向接觸軸承向心角接觸軸承滾動(dòng)軸承的類(lèi)型和選擇第二十一章滾動(dòng)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°的推力軸承滾動(dòng)軸承的類(lèi)型和選擇第二十一章滾動(dòng)軸承推力球軸承（5）2.常用滾動(dòng)軸承類(lèi)型

向心軸承：主要承受徑向載荷FR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FA向心推力軸承：FR+FA

角接觸球軸承（7）圓錐滾子軸承（3）滾動(dòng)軸承的類(lèi)型和選擇第二十一章滾動(dòng)軸承1、根據(jù)載荷的大小及性質(zhì)2、根據(jù)載荷的方向3、根據(jù)轉(zhuǎn)速的高低二、滾動(dòng)軸承類(lèi)型的選擇：4、根據(jù)回轉(zhuǎn)精度5、根據(jù)調(diào)心性能滾動(dòng)軸承的類(lèi)型和選擇6、根據(jù)經(jīng)濟(jì)性能第二十一章滾動(dòng)軸承§21.3滾動(dòng)軸承的代號(hào)

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，滾動(dòng)軸承的類(lèi)型、尺寸、結(jié)構(gòu)和公差等級(jí)等特征，用代號(hào)表示。前置代號(hào)基本代號(hào)后置代號(hào)

軸承分部件軸承類(lèi)型尺寸系列軸承內(nèi)徑內(nèi)部結(jié)構(gòu)密封與防塵套圈變形軸承材料公差等級(jí)游隙配置其它10第二十一章滾動(dòng)軸承1.基本代號(hào)

類(lèi)型代號(hào)表示軸承的基本類(lèi)型，用數(shù)字或字母表示。尺寸系列代號(hào)表示內(nèi)徑相同的軸承可具有不同的外徑，而同樣外徑時(shí)又可有不同的寬度（對(duì)推力軸承指高度）。由兩位數(shù)字表示。內(nèi)徑代號(hào)表示軸承的內(nèi)徑尺寸，用兩位數(shù)字表示，滾動(dòng)軸承的代號(hào)11第二十一章滾動(dòng)軸承軸承的內(nèi)徑代號(hào)

內(nèi)徑尺寸d/mm20～480（5進(jìn)位）22283210121517內(nèi)徑代號(hào)04～96(代號(hào)乘以5即為內(nèi)徑)/內(nèi)徑尺寸毫米數(shù)00010203示例代號(hào)06/2802內(nèi)徑dd＝6×5＝30mmd＝28mmd＝15mm滾動(dòng)軸承的代號(hào)12第二十一章滾動(dòng)軸承1）內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號(hào)表示同一類(lèi)型軸承不同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，用字母表示且緊跟在基本代號(hào)之后如C、AC和B分別代表公稱(chēng)接觸角為15

、25

和40

的角接觸球軸承；2）公差等級(jí)代號(hào):/P0、

/P6

等3）游隙代號(hào):/C1、/C2、/C3、/C4、/C5等

4）配置代號(hào):/DB、/DF

/DT

滾動(dòng)軸承的代號(hào)2.后置代號(hào)13第二十一章滾動(dòng)軸承DB滾動(dòng)軸承的代號(hào)DFDT14第二十一章滾動(dòng)軸承

表示軸承的分部件，以字母表示，如K代表滾子軸承的滾子和保持架組件，L代表可分離軸承的可分離套圈等。滾動(dòng)軸承的代號(hào)3.前置代號(hào)例21-1

說(shuō)明軸承代號(hào)、7210AC/P5的含義。6

0

24公差等級(jí)為0級(jí)

內(nèi)徑尺寸d=24×5=120mm尺寸系列(1)0（寬度系列1，直徑系列0）

深溝球軸承15第二十一章滾動(dòng)軸承7

2

10

AC

/P5滾動(dòng)軸承的代號(hào)公差等級(jí)為5級(jí)公稱(chēng)接觸角

=25

內(nèi)徑d＝10×5＝50mm尺寸系列(0)2，（寬度系列0，直徑系列2）角接觸球軸承

16第二十一章滾動(dòng)軸承

只受徑向載荷的情況由理論分析知，受載最大的滾動(dòng)體的載荷為：§21.4

滾動(dòng)軸承的載荷、失效和計(jì)算準(zhǔn)則滾動(dòng)軸承的載荷分布17第二十一章滾動(dòng)軸承只受軸向載荷的情況滾動(dòng)軸承的載荷、失效和計(jì)算準(zhǔn)則徑向載荷、軸向載荷聯(lián)合作用的情況這種情況下，滾動(dòng)體的受力和軸承的載荷分布不僅與徑向載荷和軸向載荷的大小有關(guān)，還與接觸角

的變化有關(guān)。18第二十一章滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承的失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則

1．失效形式疲勞點(diǎn)蝕:脈動(dòng)循環(huán)的接觸應(yīng)力滾動(dòng)軸承的載荷、失效和計(jì)算準(zhǔn)則

塑性變形:過(guò)大的靜載荷或沖擊載荷

磨損

:磨粒磨損,粘著磨損、膠合。2．計(jì)算準(zhǔn)則

正常工作條件下做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的滾動(dòng)軸承，主要發(fā)生點(diǎn)蝕，故應(yīng)進(jìn)行接觸疲勞壽命計(jì)算；當(dāng)載荷變化較大或有較大沖擊載荷時(shí)，還應(yīng)增加靜強(qiáng)度校核；19第二十一章滾動(dòng)軸承轉(zhuǎn)速很低（n<10r/min）或擺動(dòng)的軸承，只需作靜強(qiáng)度計(jì)算；滾動(dòng)軸承的載荷、失效和計(jì)算準(zhǔn)則高速軸承，為防止發(fā)生粘著磨損，除進(jìn)行接觸疲勞壽命計(jì)算外，還應(yīng)校驗(yàn)極限轉(zhuǎn)速。2．計(jì)算準(zhǔn)則

20第二十一章滾動(dòng)軸承§21.5滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算

基本額定壽命、基本額定動(dòng)載荷和當(dāng)量動(dòng)載荷

基本額定壽命

一批相同的軸承在相同的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，其中90%以上的軸承在疲勞點(diǎn)蝕前能達(dá)到的總轉(zhuǎn)數(shù)或一定轉(zhuǎn)速下工作的小時(shí)數(shù)，稱(chēng)為軸承的基本額定壽命，以L(fǎng)10（106轉(zhuǎn)為單位）或L10h（小時(shí)為單位）表示基本額定動(dòng)載荷

基本額定壽命為106轉(zhuǎn)時(shí)，軸承所能承受的最大載荷稱(chēng)為軸承的基本額定動(dòng)載荷，以C表示。顯然，軸承在基本額定動(dòng)載荷作用下，運(yùn)轉(zhuǎn)106轉(zhuǎn)而不發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕的可靠度為90%。21第二十一章滾動(dòng)軸承基本額定動(dòng)載荷的方向

向心軸承

滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算推力軸承

非角接觸軸承：為徑向載荷角接觸軸承：使套圈產(chǎn)生徑向位移的載荷徑向分量：中心軸向載荷當(dāng)量動(dòng)載荷假想載荷，在這個(gè)假想載荷作用下，軸承的壽命和實(shí)際載荷下的壽命相同，用P表示。22第二十一章滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算FR---軸承的實(shí)際徑向載荷

FA---軸承的實(shí)際軸向載荷

fp---沖擊載荷因數(shù)，表21-8

X---軸承的徑向動(dòng)載荷系數(shù)

Y---軸承的軸向動(dòng)載荷系數(shù)

表21-7

23第二十一章滾動(dòng)軸承基本額定壽命計(jì)算

滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算引入溫度因數(shù)ft對(duì)C值進(jìn)行修正:Ct=ftC機(jī)械設(shè)計(jì)中常以機(jī)器的中修、大修年限作為軸承的設(shè)計(jì)壽命。24第二十一章滾動(dòng)軸承角接觸球軸承和圓錐滾子軸承軸向載荷的計(jì)算

內(nèi)部軸向力FsFs的大小

Fs的方向支反力作用點(diǎn)滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算為避免軸在FS作用下產(chǎn)生軸向移動(dòng)，角接觸球軸承和圓錐滾子軸承通常應(yīng)成對(duì)使用，反向安裝。25第二十一章滾動(dòng)軸承軸承類(lèi)型角接觸球軸承圓錐滾子軸承7000C（

＝15)7000AC(

＝25)7000B(

＝40)30000FSeFR0.68FR1.14FRFR/(2Y)表21-11角接觸軸承的內(nèi)部軸向力FS滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算26第二十一章滾動(dòng)軸承軸向載荷FA的計(jì)算滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算兩軸承的軸向載荷FA1、FA2的計(jì)算方法為：

取兩者中大值

取兩者中大值27第二十一章滾動(dòng)軸承

例:下圖為二級(jí)齒輪減速器中間軸的受力簡(jiǎn)圖。已知內(nèi)部軸向力Fs1＝400N，F(xiàn)s2＝650N，外部軸向力Fx1＝300N，F(xiàn)x2＝800N，試分析兩個(gè)圓錐滾子軸承的軸向載荷。滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算

則FA1＝max{400,150}=400N同理可得:FA2＝900N解:28第二十一章滾動(dòng)軸承同一支點(diǎn)成對(duì)安裝同型號(hào)向心角接觸軸承的計(jì)算特點(diǎn)

兩個(gè)同型號(hào)的角接觸球軸承或圓錐滾子軸承，作為一個(gè)支承整體對(duì)稱(chēng)安裝在同一支點(diǎn)上時(shí)，可以承受較大的徑向、軸向聯(lián)合載荷。滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算29第二十一章滾動(dòng)軸承壽命計(jì)算可按雙列軸承進(jìn)行，即計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷時(shí)按雙列軸承選取系數(shù)X、Y的值其基本額定動(dòng)載荷C

和額定靜載荷C0

按下式計(jì)算：

滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算Cr、C0分別為單個(gè)軸承的基本額定動(dòng)載荷和額定靜載荷。C0

=2C030第二十一章滾動(dòng)軸承不同可靠度的軸承壽命計(jì)算

在軸承材料、運(yùn)轉(zhuǎn)條件不變的情況下，不同可靠度的壽命計(jì)算公式為：滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算LRh＝a1L10h

L10h---基本額定壽命a1

---壽命修正因數(shù)LRh---修正的額定壽命

可靠度R為100%的軸承壽命（即最小壽命）

FRmin≈0.05L10h。31第二十一章滾動(dòng)軸承§21.6滾動(dòng)軸承的靜強(qiáng)度計(jì)算

額定靜載荷

滾動(dòng)軸承受載后，使受載最大的滾動(dòng)體與滾道接觸中心處的接觸應(yīng)力達(dá)到一定值（調(diào)心球軸承為4600MPa，其它球軸承為4200MPa，滾子軸承為4000MPa），這個(gè)載荷稱(chēng)為額定靜載荷，用C0表示。對(duì)于徑向接觸和軸向接觸軸承，C0分別是徑向載荷和中心軸向載荷，對(duì)于向心角接觸軸承，C0是載荷的徑向分量。32第二十一章滾動(dòng)軸承當(dāng)量靜載荷P0當(dāng)軸承同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷時(shí)，應(yīng)將實(shí)際載荷轉(zhuǎn)化成假想的當(dāng)量靜載荷，在該載荷作用下，滾動(dòng)體與滾道上的接觸應(yīng)力與實(shí)際載荷作用相同。

P0＝X0FR＋Y0FA

X0為徑向載荷系數(shù),Y0為軸向載荷系數(shù)滾動(dòng)軸承的靜強(qiáng)度計(jì)算

靜強(qiáng)度條件

≥S0

S0為靜強(qiáng)度安全因數(shù)33第二十一章滾動(dòng)軸承§21.7滾動(dòng)軸承的極限轉(zhuǎn)速極限轉(zhuǎn)速nlim

是滾動(dòng)軸承允許的最高轉(zhuǎn)速，它與軸承類(lèi)型、尺寸等多種因素有關(guān)，有其適用條件。實(shí)際工作條件與極限轉(zhuǎn)速的適用條件不一致時(shí)，應(yīng)對(duì)極限轉(zhuǎn)速進(jìn)行修正。實(shí)際工作條件下軸承允許的最高轉(zhuǎn)速nmax為

nmax＝f1f2

nlim

f1為載荷因數(shù)；f2為載荷分布因數(shù)如果軸承的最高轉(zhuǎn)速nmax不能滿(mǎn)足使用要求，可采取一些措施，提高極限轉(zhuǎn)速，34第二十一章滾動(dòng)軸承§21.8滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑與密封滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑

潤(rùn)滑的目的潤(rùn)滑方式脂潤(rùn)滑油潤(rùn)滑潤(rùn)滑方式的選擇Dmn值作為選擇潤(rùn)滑方式的依據(jù)35第二十一章滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承的密封

密封的目的防止灰塵、水分和其它雜物侵入軸承，并可阻止?jié)櫥瑒┑牧魇Аｎ?lèi)型非接觸式密封間隙式迷宮式

接觸式密封氈圈式皮碗式滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑與密封36第二十一章滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑與密封37第二十一章滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑與密封38第二十一章滾動(dòng)軸承例21-3某單級(jí)齒輪減速器輸入軸由一對(duì)深溝球軸承支承。已知齒輪上各力為：切向力Ft＝3000N，徑向力Fr＝1200N，軸向力Fx＝650N，方向如圖21-19所示。齒輪分度圓直徑d＝40mm。設(shè)齒輪中點(diǎn)至兩支點(diǎn)距離l＝50mm，軸與電機(jī)直接相連，n＝960r/min，載荷平穩(wěn)，常溫工作，軸頸直徑為30mm。要求軸承壽命不低于9000h，試選擇軸承型號(hào)。例21-3

39第二十一章滾動(dòng)軸承求兩軸承所受徑向載荷（1）軸垂直面支點(diǎn)反力FRV

FRV1=470NFRV2=730N（2）軸水平面支點(diǎn)反力FRH解題過(guò)程:例21-3

40第二十一章滾動(dòng)軸承（3）兩軸承所受徑向載荷FR

FR即合成后的支反力，2.初選軸承型號(hào)，計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷（1）初選軸承型號(hào)由題意試選6206型深溝球軸