第十一章 軸承(滾動(dòng)軸承)

第11章滾動(dòng)軸承一、滾動(dòng)軸承的構(gòu)造§11.4滾動(dòng)軸承的構(gòu)造、類型及性能特點(diǎn)◆滾動(dòng)軸承一般由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架組成。1-外圈、2-內(nèi)圈（高強(qiáng)度、耐磨 含鉻軸承鋼），3-滾動(dòng)體，4-保持架（軟鋼、銅合金或塑料）滾動(dòng)軸承的構(gòu)造內(nèi)圈裝在軸徑上，與軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。外圈裝在機(jī)座的軸承孔內(nèi)，一般不轉(zhuǎn)動(dòng)。內(nèi)外圈上設(shè)置有滾道，當(dāng)內(nèi)外圈之間相對(duì)旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾動(dòng)體沿著滾道滾動(dòng)。保持架使?jié)L動(dòng)體均勻分布在滾道上，減少滾動(dòng)體之間的碰撞和磨損。常見(jiàn)的滾動(dòng)體有六種形狀，一種是球形，五種是滾子?！?1.4滾動(dòng)軸承的構(gòu)造、類型及性能特點(diǎn)球形滾子—圓柱、鼓形、 圓錐、滾針

球軸承——承載能力低，極限轉(zhuǎn)速高滾子軸承——承載能力高，極限轉(zhuǎn)速低在外廓尺寸相同的條件下，滾子軸承比球軸承的承載能力和耐沖擊能力都好，但球軸承摩擦小、高速性能好。公稱接觸角α—滾動(dòng)體與外圈接觸處的法線與垂直于軸承軸線的徑向平面間的夾角。二、滾動(dòng)軸承的分類及性能特點(diǎn)1.按所能承受載荷的方向或公稱接觸角的不同：向心軸承：主要用于承受徑向載荷；推力軸承：主要用于承受軸向載荷；1向心軸承(a=0o)深溝球軸承:6類→nlim最高、價(jià)廉,優(yōu)先采用受力類型:Fr,不大的Fa(雙向)圓柱滾子軸承:N類→承載力較大受力類型:

很大的Fr,不能承受軸向力Fa滾針軸承:NA類→內(nèi)外圈可分離,徑向尺寸小受力類型:

很大的Fr,不能承受軸向力Fa2調(diào)心軸承(a=0o)調(diào)心球軸承:1類→調(diào)心性能最好受力類型：Fr,不大的Fa(雙向)調(diào)心滾子軸承:2(3)類→調(diào)心性能好、承載力較大受力類型：Fr,不大的Fa(雙向)3向心推力軸承(0o＜a<90o)角接觸球軸承:７類，a＝15o、25o、40o受力類型：Fr,單向Fa圓錐滾子軸承：3類受力類型：Fr,單向Fa4推力軸承(a=90o)推力球軸承:

5類受力類型：只承受軸向(Fa)單列：承受單向軸向力雙列：承受雙向軸向力向心軸承徑向接觸軸承：公稱接觸角α=0°，主要承受徑向載荷，可承受較小的軸向載荷。向心角接觸軸承：公稱接觸角α=0°～45°，同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷。推力軸承推力角接觸軸承：公稱接觸角α=45°～90°，主要承受軸向載荷，可承受較小的軸向載荷。軸向接觸軸承：公稱接觸角α=90°，只能承受軸向載荷。接觸角越大，軸承承受軸向載荷的能力也越大§11.5滾動(dòng)軸承的代號(hào)

滾動(dòng)軸承的類型和尺寸很多，為了便于設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和選用，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其代號(hào)。一般用途的滾動(dòng)軸承代號(hào)由基本代號(hào)、前置代號(hào)和后置代號(hào)構(gòu)成，其排列順序?yàn)?前置代號(hào)基本代號(hào)后置代號(hào)尺寸系列代號(hào)分部件代號(hào)類型代號(hào)內(nèi)徑代號(hào)直徑系列代號(hào)寬度系列代號(hào)內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號(hào)密封與防塵代號(hào)公差等級(jí)代號(hào)。。。字母21345字母(+數(shù)字)★類型代號(hào)（查表11.4.2）

類型代號(hào)用數(shù)字或字母表示。注：類型代號(hào)為0時(shí)省去★尺寸系列代號(hào)（查表11.5.2）

由滾動(dòng)軸承的寬（高）度系列代號(hào)和直徑代號(hào)組合而成。直徑系列代號(hào)在右，寬度系列代號(hào)在左。

尺寸系列是指同一內(nèi)徑的軸承具有不同的外徑和寬度，因而有不同的承載能力?！飪?nèi)徑系列代號(hào)（查表11.5.3）★前置和后置代號(hào)

前置、后置代號(hào)是軸承在結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、公差、技術(shù)要求等有改變時(shí)，在其基本代號(hào)左、右添加的補(bǔ)充代號(hào)，其編制規(guī)則及代號(hào)含義可查閱有關(guān)標(biāo)準(zhǔn).

前置代號(hào)用字母表示，后置代號(hào)用字母（或數(shù)字）表示。在一般情況下，滾動(dòng)軸承的代號(hào)僅用基本代號(hào)來(lái)表示。7212C舉例6305(/P0)7211C/P5深溝球軸承直徑系列為3(中),寬度系列為0(不標(biāo))內(nèi)徑d=25mm0級(jí)精度(不標(biāo))角接觸球軸承直徑系列為2(輕)寬度系列為0(不標(biāo))

內(nèi)徑d=60mma=15o5級(jí)精度接觸角15內(nèi)徑55mm正常寬度、輕系列角接觸球軸承

試說(shuō)明軸承代號(hào)61208、7315AC/P5、7206CJ/P63的含義。解：①61208——表示內(nèi)徑為40mm，輕直徑系列，正常寬度結(jié)構(gòu)的深溝球軸承，0級(jí)公差，0組游隙；②7315AC/P5——表示內(nèi)徑為75mm，中系列角接觸球軸承，接觸角為250，5級(jí)公差，0組游隙。③7206CJ/P63——表示內(nèi)徑30mm的輕窄系列角接觸球軸承，α=15°，6級(jí)公差等級(jí)，3組徑向游隙，J則表示酚醛膠布實(shí)體保持架。選用原則：滾動(dòng)軸承的選用，首先是軸承類型的選擇。正確地選擇出合適的軸承類型，首先必須熟悉各類軸承的特點(diǎn)，然后考慮機(jī)械設(shè)備對(duì)軸承的要求，包括工作載荷、轉(zhuǎn)速、壽命、旋轉(zhuǎn)性能等方面的要求，選擇軸承類型總的原則是：選擇軸承性能特點(diǎn)與要求相符合的類型。1、球軸承比滾子軸承的極限轉(zhuǎn)速高，應(yīng)優(yōu)先選用球軸承；2、在高速時(shí)，以選用超輕、特輕及輕系列的軸承（內(nèi)徑相同時(shí)，外徑越小，滾動(dòng)體就越輕小，產(chǎn)生的離心慣性力也?。?；3、保持架的材料對(duì)軸承轉(zhuǎn)速影響極大，實(shí)體保持架比沖壓保持架允許有更高一些的轉(zhuǎn)速；4、推力軸承的極限轉(zhuǎn)速很低，當(dāng)工作轉(zhuǎn)速高時(shí)，若軸向載荷不是十分大，可以采用角接觸球軸承來(lái)承受純軸向力；5、若工作轉(zhuǎn)速超過(guò)了軸承樣本，可以用提高公差等級(jí)、適當(dāng)增大游隙、選用循環(huán)冷卻等方法。內(nèi)、外滾道與滾動(dòng)體之間的間隙稱為游隙，即為當(dāng)一個(gè)座圈固定時(shí)，另一座圈沿徑向或間隙或軸向的最大移動(dòng)量。

1.失效形式滾動(dòng)軸承的失效形式主要有三種：疲勞點(diǎn)蝕、塑性變形和磨損11.6滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算(1)疲勞點(diǎn)蝕滾動(dòng)軸承工作過(guò)程中，滾動(dòng)體相對(duì)內(nèi)圈(或外圈)不斷地轉(zhuǎn)動(dòng)，因此滾動(dòng)體與滾道接觸表面受變應(yīng)力。此變應(yīng)力可近似看作載荷按脈動(dòng)循環(huán)變化。由于脈動(dòng)接觸應(yīng)力的反復(fù)作用，首先在滾動(dòng)體或滾道的表面下一定深度處產(chǎn)生疲勞裂紋，繼而擴(kuò)展到接觸表面，形成疲勞點(diǎn)蝕，致使軸承不能正常工作。通常，疲勞點(diǎn)蝕是滾動(dòng)軸承的主要失效形式。

(2)永久變形軸承在很大的靜載荷或沖擊載荷作用下，會(huì)使軸承滾道和滾動(dòng)體接觸處產(chǎn)生永久變形(滾道表面形成變形凹坑)，從而使軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生劇烈振動(dòng)和噪聲，以致軸承不能正常工作。(3)磨損在滾動(dòng)軸承內(nèi)部，滾動(dòng)體與套圈之間，以及保持架與滾動(dòng)體或套間之間均存在著滑動(dòng)，從而引起軸承磨損。在多塵或密封不好及潤(rùn)滑不良條件下，滾動(dòng)軸承中易侵入磨料性物質(zhì)，從而引起磨粒磨損，高速時(shí)還會(huì)因磨損引起表面發(fā)熱，產(chǎn)生粘著磨損、膠合甚至使?jié)L動(dòng)體回火，結(jié)果造成軸承元件工作表面的表層質(zhì)量惡化、旋轉(zhuǎn)精度下降、振動(dòng)和噪音增加。軸承的其他失效形式還有腐蝕、銹蝕和由于安裝、使用、維護(hù)不當(dāng)造成元件的破裂等。2.滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算滾動(dòng)軸承的壽命是指軸承的滾動(dòng)體或套圈首次出現(xiàn)點(diǎn)蝕之前，軸承的轉(zhuǎn)數(shù)或相應(yīng)的運(yùn)轉(zhuǎn)小時(shí)數(shù)。顯然，通常談的滾動(dòng)軸承壽命是指滾動(dòng)軸承的疲勞壽命。與一般結(jié)構(gòu)件的疲勞壽命一樣，滾動(dòng)軸承的疲勞壽命的離散性也是相當(dāng)大的（見(jiàn)右圖）。

基本額定壽命：具有90％可靠度時(shí)軸承的壽命，用L10表示。

基本額定動(dòng)載荷：使軸承的基本額定壽命恰好為106轉(zhuǎn)時(shí)，軸承所能承受的載荷值，用字母C表示。軸承的壽命/（106r）滾動(dòng)軸承尺寸的選擇4在進(jìn)行軸承壽命計(jì)算時(shí)，應(yīng)把作用在軸承上的實(shí)際載荷轉(zhuǎn)換為與確定軸承C值的載荷條件相一致當(dāng)量動(dòng)載荷（用字母P表示）。各類軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷可按下式計(jì)算：式中：Fr與Fa分別為軸承實(shí)際承受的徑向載荷與軸向載荷X、Y分別為軸承的徑向動(dòng)載荷系數(shù)與軸向動(dòng)載荷系數(shù)對(duì)于向心軸承，當(dāng)Fa/Fr>e時(shí)，可由表11.16.2查出X和Y的數(shù)值；當(dāng)Fa/Fr<e時(shí)，軸向力的影響可以忽略不計(jì)(這時(shí)表中Y=0,X=1)。e值列于軸承標(biāo)準(zhǔn)中。向心軸承只承受徑向載荷時(shí)

P＝Fr

推力軸承(α=90°)只能承受軸向載荷，其軸向當(dāng)量動(dòng)載荷為

P=Fa軸承的配合與裝拆1滾動(dòng)軸承的配合內(nèi)圈與軸頸：采用基孔制外圈與座孔：采用基軸制選擇的原則：緊些的配合旋轉(zhuǎn)精度高、振動(dòng)小轉(zhuǎn)動(dòng)套圈、速度高、受載大、工作溫度變化大——選較緊的配合（過(guò)盈配合）不動(dòng)套圈、常拆軸承——選較松的配合（間隙配合）2滾動(dòng)軸承的裝拆要求：容易裝拆；裝拆時(shí)不被損壞，也不能損壞其他零件

——安裝力或拆卸力不要通過(guò)滾動(dòng)體傳遞軸肩高度應(yīng)低于內(nèi)圈厚度→拆卸時(shí)不損壞軸肩開(kāi)槽軸承內(nèi)圈Ｒ＞軸肩處ｒ安裝軸承軸段不宜過(guò)長(zhǎng)→易裝易拆三、軸承的潤(rùn)滑與密封1潤(rùn)滑目的：減少摩擦磨損、冷卻、吸振、防銹方式：脂；浸油、滴油、噴油、油霧浸油潤(rùn)滑時(shí)，油面不高于最下方滾動(dòng)體的中心2密封目的：防塵、防水、防止?jié)櫥瑒┝魇Х绞剑?接觸式密封：毛氈圈、O形密封圈、唇形密封圈、機(jī)械密封（端面密封）2非接觸式密封：縫隙密封、離心式密封（甩油密封）、迷宮密封、螺旋密封1接觸式密封毛氈圈唇形密封圈2非接觸式密封離心式密封（甩油密封）縫隙密封迷宮密封為保證軸承在機(jī)器中正常工作，除合理選擇軸承類型、尺寸外，還應(yīng)正確進(jìn)行軸承的組合設(shè)計(jì)，處理好軸承與其周圍零件之間的關(guān)系。也就是要解決軸承的軸向位置固定、軸承與其他零件的配合、間隙調(diào)整、裝拆和潤(rùn)滑密封等一系列問(wèn)題。一、軸承的固定1.兩端固定如圖16-12a所示，使軸的兩個(gè)支點(diǎn)中每一個(gè)支點(diǎn)都能限制軸的單向移動(dòng)，兩個(gè)支點(diǎn)合起來(lái)就限制了軸的雙向移動(dòng)，這種固定方式稱為兩端固定。4.滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)它適用于工作溫度變化不大的短軸，考慮到軸因受熱而伸長(zhǎng)，在軸承蓋與外圈端面之間應(yīng)留出熱補(bǔ)償間隙c,c=0.2~0.3mm。另外還有兩支點(diǎn)均采用角接觸球軸承及圓錐滾子軸承支承的雙支點(diǎn)單向固定結(jié)構(gòu)。2.一端固定、一端游動(dòng)這種固定方式是在兩個(gè)支點(diǎn)中使一個(gè)支點(diǎn)雙向固定以承受軸向力，另一個(gè)支點(diǎn)則可作軸向游動(dòng)。可作軸向游動(dòng)的支點(diǎn)稱為游動(dòng)支點(diǎn)，顯然它不能承受軸向載荷。當(dāng)支承跨距較大(l>350mm)、工作溫度較高(△t≥50℃)時(shí)，軸受熱伸長(zhǎng)量較大，必須給軸系以熱膨脹的余地，以免軸承被卡死，同時(shí)又要保證軸系相對(duì)固定以實(shí)現(xiàn)其正確的工作位置，應(yīng)采用一端雙向固定，另一支點(diǎn)游動(dòng)的配置型式。固定端可采用單個(gè)深溝球軸承、兩個(gè)角接觸球軸承或圓錐滾子軸承組合及向心軸承與推力軸承組合等，要求軸承的內(nèi)、外圈都要固定，以便能承受雙向軸向載荷，保證軸系固定。游動(dòng)端既可采用深溝球軸承這樣的內(nèi)、外圈不可分離的軸承，也可采用內(nèi)、外圈可分離的圓柱滾子軸承或滾針軸承。當(dāng)采用內(nèi)、外圈不可分離的軸承時(shí)，只需固定軸承內(nèi)圈，而讓外圈可以在軸承座孔內(nèi)自由游動(dòng)(圖16-13a)

；當(dāng)采用內(nèi)、外圈可分離的軸承時(shí)，軸承的內(nèi)、外圈均需固定，此時(shí)靠滾子與套圈間的游動(dòng)來(lái)保證軸的自由伸縮(圖b)。如下是幾種常見(jiàn)的一端固定、一端游動(dòng)的配置。有時(shí)為了滿足某種特殊需要還采用兩端游動(dòng)的配置形式。如人字齒輪傳動(dòng)，大齒輪設(shè)計(jì)成兩端單向固定式結(jié)構(gòu)，由于人字齒輪本身的相互軸向限位作用，小人字齒輪軸系的軸向位置被限定了，不必再另外考慮其軸向固定問(wèn)題，為了防止齒輪被卡死或人字齒輪兩側(cè)受力不均，此時(shí)可采用兩端均為圓柱滾子軸承的兩端游動(dòng)式配置。二、軸承組合的調(diào)整

1.軸承間隙的調(diào)整軸承間隙的調(diào)整方法有：1)靠加減軸承蓋與機(jī)座間墊片厚度進(jìn)行調(diào)整（圖16-14a）2)利用螺釘1通過(guò)軸承外圈壓蓋3移動(dòng)外圈位置進(jìn)行調(diào)整（圖16-14b），調(diào)整之后，用螺母2鎖緊防松。2.軸承的預(yù)緊滾動(dòng)軸承的旋轉(zhuǎn)精度主要取決于軸承裝置的剛性大小。為了提高軸承裝置的剛性，對(duì)于成對(duì)并列安裝使用的角接觸球軸承和圓錐滾子軸承，常采用預(yù)緊軸承。所謂預(yù)緊，是指在安裝時(shí)用某種方法使軸承中產(chǎn)生并保持一個(gè)相當(dāng)大的軸向力，以消除軸承的軸向游隙，并使?jié)L動(dòng)體與內(nèi)、外圈接觸處產(chǎn)生初始預(yù)變形。預(yù)緊的目的是：①提高支承剛性；②減少振動(dòng)和噪音；③提高旋轉(zhuǎn)精度。預(yù)緊力可以利用金屬墊片（圖16-15a）、磨窄套圈（圖16-15b）、用螺紋端蓋推壓軸承外圈（用于圓錐滾子軸承）或利用彈簧推壓外圈（如圖所示）等方法獲得。由于預(yù)緊，軸承的載荷增大，預(yù)緊量過(guò)大，軸承在工作時(shí)的磨損和發(fā)熱也大大增加，使軸承壽命相應(yīng)降低，因此軸承是否采用預(yù)緊應(yīng)按照需要決定。同時(shí)要嚴(yán)格控制預(yù)緊力，必要時(shí)應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定。3.

軸承組合位置的調(diào)整①載荷方向不變時(shí)，對(duì)于內(nèi)圈回轉(zhuǎn)而外圈固定不動(dòng)的軸承，軸承內(nèi)孔與軸頸之間必須選過(guò)盈配合，如k6、m6、n6，外徑與軸承座孔之間可選間隙配合，如G7、H7、J