滾動軸承的工作情況分析及計算

1、第一講一、教學目標（一）能力目標能判斷常用滾動軸承的類型；理解其代號的含義；會選用滾動軸承（二）知識目標了解滾動軸承的類型、特點，掌握滾動軸承的代號掌握滾動軸承的選擇二、教學內容滾動軸承的類型、代號及選用三、教學的重點與難點重點：滾動軸承的類型、特點及代號。難點：滾動軸承類型的選擇。四、教學方法與手段采用多媒體教學（加動畫演示），結合教具，提高學生的學習興趣。14.1軸承的功用和類型減少相對摩軸承的功用：支承軸及軸上的旋轉零件，使其回轉并保證一定的旋轉精度, 擦和磨損。軸承的分類：按摩擦的性質分，軸承可分為滑動軸承和滾動軸承?；瑒虞S承滾動軸承14.2滾動軸承的組成、類型及特點滾動軸承是標準件，

2、由專業(yè)工廠生產。設計時只需根據軸承工作條件選用合適的類型和尺寸的滾動軸承，進行壽命計算，并對軸承的安裝、潤滑、密封給予合理設計和安排。滾動軸承的特點優(yōu)點：1） f小起動力矩小，n高；2） 運轉精度高（可用預緊方法消除游隙）；3）軸向尺寸?。?）某些軸能同時承受 Fr和Fa,使機器結構緊湊；5）潤滑方便、簡單、易于密封和維護；6）互換性好（標準零件）缺點：1）承受沖擊載荷能力差；2）高速時噪音、振動較大；3）高速重載壽命較低；4）徑向尺寸較大（相對于滑動軸承）應用：廣泛應用于中速、中載和一般工作條件下運轉的機械設備。14.2.1滾動軸承的組成滾動軸承一般由外圈、內圈、滾動體和保持架所組成。11外

3、匪；2內圈匸耳一瑾動體：4保持架.球球軸承滾動體的形狀 v C短圓柱形、-柱形 長圓柱形螺旋滾子滾柱軸承圓錐滾子鼓形滾子 滾針保持架是使?jié)L動體等距分布，并減少滾動體間的摩擦和磨損。滾動軸承的材料：內、外圈、滾動體一GCr15 GCr15-SiMn等軸承鋼，熱處理后硬度HRC6065保持架：低碳鋼、銅合金或塑料、聚四氟乙烯。14.2.2滾動軸承的基本類型及特點接觸角a :滾動體與外圈內滾道接觸點的法線方向與軸承徑向平面所夾的角。滾動軸承按能承受的負荷方向或公稱接觸角不同，可分為向心軸承和推力軸承。向心軸承又可以分為徑向接觸軸承（a = 0）和角接觸向心軸承（0 V a V 45）推力軸承又可以分

4、為軸向接觸軸承（a = 90）和角接觸推力軸承（45V a V 90）徑向接觸軸承：只能承受徑向載荷，不能承受軸向載荷；角接觸向心軸承：既能承受徑向載荷，也能承受一定的軸向載荷；軸向接觸軸承：只能承受軸向載荷，不能承受徑向載荷；角接觸推力軸承：既能承受軸向載荷，也能承受一定的徑向載荷滾動軸承的代號滾動軸承是標準件，GB272/T-93規(guī)定了軸承代號的表示方法。軸承代號由基本代號、 前置代號和后置代號三部分構成?；敬栍深愋痛?、尺寸系列代號和內徑代號組成。類型代號由一位（或兩位）數字或英文字母表示，其相應的軸承類型參閱設計手冊。尺寸系列代號由兩位數字組成。前一個數字表示向心軸承的寬度或推力軸

5、承的高度；后一個數字表示軸承的外徑。直徑系列代號為7表示超特輕；& 9表示超輕；0、1表示特輕；2表示輕；3表示中；4表示重；5表示特重；寬度系列代號為 0表示窄型；1表示正常；2表示寬；3、4、5、6表示特寬。內徑代號由數字組成。當軸承的內徑在20480 mm范圍內（22、28、32 mm除外），用內徑的毫米數除以5的商數表示；內徑為 10, 12 , 15, 17 mm的軸承內徑代號分別為 00, 01, 02, 03;內徑為22, 28, 32 mm和尺寸等于或大于 500 mm的軸承，其內徑代號直接用公稱內 徑毫米數表示，但在與尺寸系列代號之間用“/”分開；內徑小于10 mm的軸承內徑

6、代號表示方法可查閱 GB272/ T 93。14.3.2前置代號前置、后置代號是軸承在結構形狀、尺寸、公差、技術要求等有改變時，在其基本代號左右添加的補充代號。表示軸承的分部件，用字母表示。L可分離軸承的可分離內圈或外圈如LN207K軸承的滾動體與保持架組件K81107R不帶可分離內圈或外圈的軸承，如RNU207NU表示內圈無檔邊的圓柱滾子軸承WS GS分別為推力圓柱滾子軸承的軸圈和座圈，如WS81107 GS81107。后置代號反映軸承的結構、公差、游隙及材料的特殊要求等，共8組代號。內部結構代號反映同一類軸承的不同內部結構例：C AC B代表角接觸球軸承的接觸角二=15 , 25和40 ,

7、 e代表增大承載能力進行結構改進的增強型等，如7210B, 7210AC, NU207ER、N、NR軸承外圈帶有止動擋邊、止動槽、止動槽并帶止動環(huán)，例：6210N軸承的公差等級代號新標準 /P2、/P4、/P5、/P6、/P6X、/P0舊標準 B C D EX E G普通級可省略例：軸承61710/ P66一深溝球軸承1一寬度系列為正常7一直徑系列為超特輕10 一內徑為50 mP6 一公差等級為6級。滾動軸承類型選擇在選擇軸承類型時，根據軸承的結構及性能特點，選擇合理的類型。載荷條件 軸承承受載荷的大小、方向和性質是選擇軸承類型的主要依據。1、載荷的方向當軸承承受純徑向載荷時， 可選用向心軸承

8、中的徑向接觸軸承； 受純軸向載荷時， 可選 用推力軸承； 當徑向載荷和軸向載荷都比較大時， 宜選用角接觸軸承。 要注意內外圈可分離 的短圓柱滾子軸承不能承受軸向力。2、載荷大小 承受較大載荷時，應選用線接觸的滾子軸承。3、載荷性質有沖擊載荷時宜選用滾子軸承。轉速條件 球軸承比滾子軸承有較高的極限轉速，高速或要求旋轉精度高時，應優(yōu)先選用球軸承。高速輕載時，宜選用超輕，特輕或輕系列軸承；低速、重載時，可采用重和特重系列軸承。調心性能軸承內外圈軸線間的偏斜角應控制在極限值之內， 否則會增加軸承的附加載荷而使其壽 命降低。當偏斜角較大時，可選用調心軸承。安裝、調整性能 為便于安裝、拆卸和調整軸承間隙，

9、常選用外圈可分離的軸承。經濟性一般球軸承比滾子軸承便宜，同型號軸承，精度越高，價格越貴。小結1、滾動軸承的組成、類型及特點2、滾動軸承的代號3、滾動軸承類型的選用 作業(yè)與思考 ：1、滾動軸承的主要類型有哪些？各有什么特點？2、試說明下列各軸承的內徑有多大？哪個軸承的公差等級最高？哪個允許的極限轉速最高？哪個承受徑向載荷能力最大？哪個不能承受徑向載荷？6208/P2 、30208、5308/P6、N22083、何謂滾動軸承的基本額定壽命？何謂當量動載荷？如何計算？4、滾動軸承失效的主要形式有哪些？計算準則是什么？第二講一、教學目標（一）能力目標能合理的選擇常用滾動軸承具有組合設計的能力（二）知識

10、目標掌握滾動軸承的基本額定壽命、基本額定動載荷及壽命計算熟悉滾動軸承的組合設計二、教學內容滾動軸承的失效形式及設計準則滾動軸承的壽命計算滾動軸承的組合設計三、教學的重點與難點重點：滾動軸承的壽命計算。難點：滾動軸承的組合設計。四、教學方法與手段 采用多媒體教學，結合圖片及實物講授，提高學生的學習興趣。滾動軸承的工作情況分析及計算滾動軸承的失效形式1、點蝕 軸承工作時，滾動體和內、外套圈之間產生相對運動，在負荷作用下，滾動體和內、外 套圈的接觸處產生循環(huán)變化的接觸疲勞應力。 長期工作會產生點蝕破壞， 使軸承運轉時產生 振動、噪聲，乃至喪失運轉精度。2、塑性變形低速軸承和間歇擺動軸承，一般不會產生

11、疲勞點蝕破壞，但在過大的沖擊負荷或靜負荷 下，滾道和滾動體會出現不均勻的永久塑性變形凹坑，增大摩擦，降低運轉精度。3、磨損在多粉塵或潤滑不良條件下，滾動體和套圈的工作面產生磨損。速度過高時還會出現膠合、表面發(fā)熱甚至滾動體回火。其他還有因安裝、拆卸、維護不當引起的元件斷裂、銹蝕、 化學腐蝕等。設計準則1、對回轉的滾動軸承，最主要的失效形式是疲勞點蝕破壞。一般情況下，均應進行軸 承的壽命計算。2、對低速軸承或擺動軸承，要求控制其塑性變形，應進行靜強度計算。負荷較大或有 沖擊負荷的回轉軸承，亦應進行靜強度計算。3、對高速軸承，主要是由于發(fā)熱而引起的磨損、燒傷失效，除需要進行壽命計算外， 還應驗算極限

12、轉速。14.5.3滾動軸承的壽命計算1、基本額定壽命和基本額定動負荷壽命滾動軸承任一元件的材料首次出現疲勞點蝕前的總轉數或在某一給定的恒定轉速下的 運轉小時數?；绢~定壽命一批型號相同的軸承，在相同的運轉條件下，其中90 %在疲勞點蝕前能運轉的總轉數或在給定轉速下所能運轉的總工作時數。其可靠度為90%，以符號L10或Lh10表示?；绢~定動負荷軸承的基本額定壽命為一百萬(106)轉時所能承受的最大負荷為軸承的基本額定動負荷，以Cr表示。在基本額定動載荷作用下，軸承可以轉106轉而不發(fā)生點蝕失效的可靠度為90%r純徑向載荷向心軸承基本額定動載荷C *純軸向載荷一一推力軸承寸旨引起套圈間產生相對徑

13、向位移時載荷的徑向分量一一角接觸球軸承和圓錐滾子軸承2、當量動載荷定義：將實際載荷轉換為作用效果相當并與確定基本額定動載荷的載荷條件相一致的假 想載荷，該假想載荷稱為當量動載荷P。理解為：在當量動載荷 P作用下的軸承壽命與實際聯合載荷作用下的軸承壽命相同（1）對只能承受徑向載荷 R的軸承（N NA軸承）P=R（2） 對只能承受軸向載荷 A的軸承（推力球（5）和推力滾子（8）P=A（3）同時受徑向載荷 R和軸向載荷A的軸承P=XR+YAX徑向載荷系數，Y軸向載荷系數， X、Y見表14.133、向心角接觸軸承軸向力的計算該類軸承受甘產生派生軸向力 S,所以要成對使用，對稱安裝（1）派生軸向力大小方

14、向：a）正裝（面對面），支點跨距小，適合于傳動零件位于兩支承之間；b）反裝（背靠背），實際支距變大，適合于傳動零件處于外伸端（2）實際軸向載荷A的確定1）當 Fa S2 S1 時外圈通S2，使軸有向左移動的趨勢，使軸承1被“壓緊”，軸承2被“放松”，壓緊的軸承1過滾動體將對內圈和軸產生一個阻止其左移的平衡力s；,使S1 S Fa S2軸承1的實際軸向載荷為A1 = S1 S1 = Fa S2軸承2上的軸向力，由力的平衡條件A2二A - Fa = Fa * S2 - Fa = S2本身的派生軸向力2) 當 FaS2 : S1 時軸有右移趨勢，軸承 2被“壓緊”，軸承1被“放松”，“ 2”上產生一

15、個平衡力FaS2S S1 SS2 = Sj - Fa軸承2實際所受的軸向力為A? = S? S? = S L h14.5.4滾動軸承的靜強度計算基本額定靜載荷G:取決于正常運轉時軸承允許的塑性變形量，即受載最大的滾動體與滾道接觸處中心處引起的接觸應力達到一定值例，調心球：4600Mpa；其他球軸承：4200Mpa；滾子軸承：4000Mpa軸承的當量靜載荷（假想載荷）：在當量載荷作用下軸承的塑性變形量與實際載荷作用 下軸承的塑性變形量相同。P。=XR YoAR、A軸承所受的實際徑向和軸向載荷X）、Y0靜徑向和軸向載荷系數如果Po0.1C，軸承受聯合載荷時，潤滑情況變壞，.應對極限轉速進行修正，這

16、時軸承 實際許用轉速nmax為nmax - f 1 f2nlinf 1 載荷系數f2載荷分布系數如果n max t措施：1.改進潤滑；2.改善冷卻條件；3.提高軸承精度；4.適當增大游隙;改變軸承和保持架的材料（采用特殊材料）舊標準 B C D EX E G普通級可省略滾動軸承的選擇14.6.1 滾動軸承類型的選擇應根據軸承的工作載荷（大小、方向和性質） 、轉速高低、支承剛性、安裝精度、結合 各類軸承的特性和應用經驗進行綜合分析，確定合適的軸承。幾條基本原則：1、 n高，載荷小，要求旋轉精度高t采用球軸承；n低，載荷大，或有沖擊載荷時t采用滾子軸承但滾子軸承對軸線偏斜較敏感。2、 主要受徑向載

17、荷Fr時t用向心軸承；主要受軸向載荷Fa, n不高時用推力軸承；同 時受Fr和Fa均較大時 可采用角接觸球軸承7類（n較高時）或圓錐滾子軸承 3類（n 較低時）； Fr 較大, Fa 較小時深溝球 ； Fa 較大, Fr 較小時深溝球 +推力球軸承組 合,或推力角接觸軸承。3、要求 nnlim 極限轉速6、7、N極限轉速較高；推力軸承一一極限轉速較低，只受Fa而n較高時一一不用推力軸承而寧可用 67 兩類, 球軸承極限轉速高于滾子軸承, 輕系列極限轉速高于中或重 系列軸承。4、當軸的剛性較差或軸承孔不同心時宜用調心軸承。5、為便于裝拆和間隙調整,可選用內、外圈不分離的軸承。6、6、 7 兩點軸

18、承一般應成對使用,對稱安裝。7、旋轉精度較高時,應選用較高的公差等級和較小的游隙；轉速較高時,應選用較高的公差等級和較大的游隙；公差等級越高,軸承價格越貴；滾子軸承價格高于球軸承,深溝球軸承價格最低8、優(yōu)先考慮用普通公差等級的深溝球軸承。軸承的公差等級精度高低公差等級 2 4 5 6 6X 0新標準 /P2 、 /P4、 /P5、 /P6、 /P6X、 /P0滾動軸承的組合設計滾動軸承的組合結構設計包括：軸承的固定、調整、預緊、配合、裝拆、潤滑和密封等 問題。14.7.1 滾動軸承的固定并選擇1、周向固定 目的：保證軸承受力后，其內圈與軸頸、外圈與座孔之間不產生相對圓周運動。 方法： 軸承內圈

19、與軸頸配合采用基孔制， 軸承外圈與軸承座孔配合采用基軸制， 合適的配合。2、軸向固定 目的：保證軸上零件受到軸向力作用時，軸和軸承不致產生軸向相對移動。 內圈與軸：1）軸肩2）軸用彈性檔圈一A不大、n不高時3）軸端檔圈+緊固螺釘一n較大、A中等4）圓螺母+止動墊圈一A較大、n較高5）開口圓錐緊定套 +圓螺母和止動墊圈適于光軸上球面軸承。 外圈與座孔：1）孔用彈性檔圈一A不大時2）軸承外圈止動槽內嵌入止動環(huán)固定3）軸承蓋一A較大，n較高時4）軸承座孔凸肩5）螺紋環(huán)6）軸承套環(huán)適于同一軸上兩軸承外徑不同時。軸組件的軸向固定1 、雙支點單向固定（兩端固定式）兩個支承分別限制軸的單向移動，此種結構適用

20、于工作溫度變化不大的短軸。2、單支點雙向固定（一端固定，一端游動式）一個支承限制軸的雙向移動， 另一個支承可以沿軸向移動。當軸在工作溫度較高的條件下工作或軸細長時，為彌補軸受熱膨脹時的伸長，常采用一端軸承雙向固定、一端軸承游動的結構形式。3、兩端游動兩個支承都采用外圈無擋邊的圓柱滾子軸承，軸承的內、外圈各邊都要求固定， 以保證軸能在軸承外圈的內表面作軸向游動。這種支承適用于要求兩端都游動的場合。14.7.3滾動軸承支承的調整軸承組合位置的調整，包括軸承間隙的調整和軸系的軸向位置的調整。軸承間隙的調整方法很多，最常見的是用增減軸承蓋與箱體間的墊片來調整。調節(jié)墊片調節(jié)壓蓋(a)(b)軸向位置的調整

21、是通過在軸兩端軸系位置的調整是為了保證軸上零件獲得正確的位置。 的軸承蓋處增減墊片實現的。墊片1墊片214.7.4軸承組合支承部分的剛度和同軸度安裝軸承的軸承座孔處的壁厚應適當加大或設加強肋，保證支承剛度。并采用直徑相同的軸承孔一次加工。14.7.5滾動軸承的預緊預緊的目的是：提高軸承的旋轉精度， 增加軸承的組合剛性，減小軸在運轉時的振動和噪聲。軸承預緊方法：在軸承外圈（或內圈）之間加金屬墊片或將外圈（或內圈）磨窄來實現，也 可以通過調整兩軸之間隔套的寬度等方法來獲得。14.7.6軸承的安裝與拆卸安裝軸承時，可用壓力機，也可在內圈上加套后用錘子均勻敲擊裝入軸頸；對精度要求較高的軸承，還可采用熱

22、配法，將軸承放在不到100 C的油中加熱后，再裝入。軸承的拆卸則要用專門的拆卸工具。14.7.7軸承的潤滑與密封（一）軸承的潤滑軸承的潤滑的目的：1）降低摩擦和磨損；2）散熱；3）緩沖、吸振、降低噪音；4）防銹和密封。密封的作用：1）防止內部潤滑劑流失；2）防止外部灰塵和水分、雜質的侵入。 軸承中常用的潤滑劑是潤滑油和潤滑脂。1、脂潤滑承載大，不易流失，結構簡單，密封和維護方便，但Ff大，易于發(fā)熱。適合于不便經常維護，轉速不太高的場合。一般潤滑劑的填充量1/31/2軸承空間。常用鈣基脂（T65C）,鈉基脂、鈣鈉基脂（T較高）,n較高時，鋰基脂。2、油潤滑油潤滑冷卻效果較好， f 較小，但供油系

23、統(tǒng)和密封裝置均較復雜，適于高速場合。潤滑方式有；油浴或飛濺潤滑、滴油潤滑、噴油潤滑、油霧潤滑等潤滑油粘度的選擇：1）載荷大， n 低，工作溫度高時用粘度大的潤滑油2）載荷小， dn 大，用粘度低的潤滑油，攪油損失小，冷卻效果好。（二）軸承的密封密封的目的：防止灰塵、水分和雜物侵入軸承內，并阻止?jié)櫥瑒┑牧魇А?、 接觸式密封適于低速，為防止磨損，要求接觸處表面粗糙度小于R1.60.8氈圈密封一一軸承蓋上梯形槽內放置矩形剖面細毛氈，適合于V45m/s,軸承脂潤滑的密封橡膠油封（標準件、較常用）一一耐油橡膠制唇形密封圈靠彈簧壓緊在軸上，唇向 外防灰法，唇向里防油流失，組合放置同時起防灰和防油流失的作用。油封有：J型、U型和0型，適合于v12m/s2、非接觸式密封與軸不直接接觸，適合于高速油溝密封（間隙密封）一一軸與蓋之間約0.10.3mm間隙，蓋上車出溝槽，槽內充滿潤滑脂，結構簡單，適于 v56m/s甩油密封一一軸上開溝槽，將欲外流的油沿徑向甩開，再經軸承蓋上集油腔及油孔 流回軸承； 擋油環(huán)式甩油盤利用離心力甩去檔油環(huán)上的油， 讓其流回油箱內， 以防油沖入 軸承內。適于軸承脂潤滑。曲路密封（迷宮密封）一一將旋轉和固定的密封零件間的間隙制成曲路形式，縫隙間填入潤滑脂，加強密封效果密封效果較好，適于油和脂溝滑v1.5軸承，可