第21章 軸承詳細(xì)學(xué)習(xí)

第21章軸承本章要點(diǎn)：軸承的類型、代號(hào)和選擇滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算和組合設(shè)計(jì)

第21章軸承類型和型號(hào)的選擇滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算和組合設(shè)計(jì)應(yīng)掌握內(nèi)容：第21章軸承

第21章第21章軸承

第21章

21.1概述

21.2非液體摩擦滑動(dòng)軸承

21.3滾動(dòng)軸承

21.4滾動(dòng)軸承工作情況分析及計(jì)算

21.5滾動(dòng)軸承的合理選用

21.6滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)

第21章21.1概述

軸承的功用：用來(lái)支撐軸及軸上零件、部件，并承受其載荷，保證軸的旋轉(zhuǎn)精度，減少轉(zhuǎn)軸與支承之間的磨擦和磨損1.滑動(dòng)軸承

軸承的分類：按照軸承工作時(shí)的磨擦性質(zhì)不同，分為2.滾動(dòng)軸承１．工作轉(zhuǎn)速很高，如汽輪發(fā)電機(jī)。２．要求對(duì)軸的支承位置特別精確，如精密磨床。３．承受巨大的沖擊與振動(dòng)載荷，如軋鋼機(jī)。４．特重型的載荷，如水輪發(fā)電機(jī)。５．根據(jù)裝配要求必須制成剖分式的軸承，如曲軸軸承。６．在特殊條件下工作的軸承，如軍艦推進(jìn)器的軸承。７．徑向尺寸受限制時(shí)，如多輥軋鋼機(jī)。

第21章

滑動(dòng)軸承的應(yīng)用場(chǎng)合：上述場(chǎng)合以外均適用滾動(dòng)軸承。

概述根據(jù)所承受載荷的方向、滑動(dòng)軸承可分為徑向軸承、推力軸承兩大類?；瑒?dòng)軸承的主要類型及其結(jié)構(gòu)

第21章21.2非液體摩擦滑動(dòng)軸承根據(jù)軸系和拆裝的需要，滑動(dòng)軸承可分為整體式和剖分式兩類。滑動(dòng)軸承的主要類型及其結(jié)構(gòu)根據(jù)頸和軸瓦間的摩擦狀態(tài)，滑動(dòng)軸承可分為液體摩擦滑動(dòng)軸承和非液體摩擦滑動(dòng)軸承—根據(jù)工作時(shí)相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間油膜形成原理的不同，液體摩擦滑動(dòng)軸承又分為液體動(dòng)壓潤(rùn)滑軸承和液體靜壓潤(rùn)滑軸承，簡(jiǎn)稱動(dòng)壓軸承和靜壓軸承。

第21章21.2非液體摩擦滑動(dòng)軸承本節(jié)僅介紹非液體摩擦滑動(dòng)軸承徑向滑動(dòng)軸承的典型結(jié)構(gòu)1特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉。應(yīng)用：低速、輕載或間歇性工作的機(jī)器中。因磨損而造成的間隙無(wú)法調(diào)整。只能從沿軸向裝拆，不方便。

第21章非液體摩擦滑動(dòng)軸承(1)整體式軸承1.徑向滑動(dòng)軸承特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可以調(diào)整磨損而造成的間隙、安裝方便。應(yīng)用場(chǎng)合：低速、輕載或間歇性工作的機(jī)器中。對(duì)開(kāi)式軸承(整體軸瓦)

第21章非液體摩擦滑動(dòng)軸承(2)剖分式軸承(3)帶錐形表面軸套的軸承特點(diǎn)：可以調(diào)整磨損而造成的間隙。

第21章非液體摩擦滑動(dòng)軸承a)b)徑向滑動(dòng)軸承的典型結(jié)構(gòu)32.推力軸承由軸承座和止推軸頸組成。常用的軸頸結(jié)構(gòu)形式有：空心式單環(huán)式多環(huán)式

第21章非液體摩擦滑動(dòng)軸承軸頸接觸面上壓力分布較均勻，潤(rùn)滑條件較實(shí)心式好。利用軸頸的環(huán)形端面止推，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，潤(rùn)滑方便，廣泛用于低速、輕載的場(chǎng)合。實(shí)心式不僅能承受較大的軸向載荷，有時(shí)還可承受雙向軸向載荷。

由于各環(huán)間載荷分布不均，其單位面積的承載能力比單環(huán)式低50%。21.2.2軸瓦的結(jié)構(gòu)常用的軸瓦結(jié)構(gòu)有整體式和剖分式兩類。整體式整體式軸承采用整體式軸瓦，整體式軸瓦又稱軸套，分為光滑軸套和帶縱向油槽軸套兩種。

第21章非液體摩擦滑動(dòng)軸承剖分式為了使軸承與軸瓦結(jié)合牢固，在軸瓦基體內(nèi)壁制出溝槽，使其與合金軸承襯結(jié)合更牢。為了使?jié)櫥湍芫鶆蛄鞯秸麄€(gè)工作表面上，軸瓦上要開(kāi)出油溝，油溝和油孔應(yīng)開(kāi)在非承載區(qū)，以保證承載區(qū)油膜的連續(xù)性。

第21章非液體摩擦滑動(dòng)軸承軸承材料是指在軸承結(jié)構(gòu)中直接參與摩擦部分的材料，如軸瓦和軸承襯的材料。

第21章非液體摩擦滑動(dòng)軸承21.2.3滑動(dòng)軸承的材料對(duì)軸承材料的要求：良好的減摩、耐磨、抗膠合、導(dǎo)熱性；足夠的抗壓、抗疲勞強(qiáng)度

常用軸瓦材料：

青銅、軸承合金、黃銅、灰鑄鐵等。潤(rùn)滑的目的減少摩擦和摩損，同時(shí)還可起到冷卻、吸振、防塵、防銹等作用。21.2.4滑動(dòng)軸承的潤(rùn)滑

第21章非液體摩擦滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑劑類型潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑脂、固體潤(rùn)滑劑、氣體潤(rùn)滑劑。潤(rùn)滑油的選用指標(biāo)潤(rùn)滑油粘度潤(rùn)滑方法滴油潤(rùn)滑、飛濺潤(rùn)滑、壓力循環(huán)潤(rùn)滑21.2.4滑動(dòng)軸承的潤(rùn)滑

第21章非液體摩擦滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑裝置油杯

第21章非液體摩擦滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑裝置油環(huán)油芯杯潤(rùn)滑裝置

第21章非液體摩擦滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑裝置針閥式油杯

第21章21.3滾動(dòng)軸承21.3.1滾動(dòng)軸承的基本構(gòu)造外圈內(nèi)圈滾動(dòng)體保持架

第21章21.3.2滾動(dòng)軸承的主要類型1.主要類型按承受載荷的不同分1）向心軸承(=0?)，主要承受徑向載荷2）推力軸承（=90?），主要承受軸向載荷3)角接觸軸承（0?<<90?)，可同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷。0?<45°45?<<90°向心角接觸軸承，以承受徑向力為主推力角接觸軸承，以承受軸向力為主

第21章滾動(dòng)軸承按滾動(dòng)體形狀分1）球軸承2）滾子軸承按游隙可否調(diào)整分1）可調(diào)隙軸承（角接觸球軸承、圓錐滾子軸承）2）不可調(diào)隙軸承（深溝球軸承、圓柱滾子軸承）

第21章滾動(dòng)軸承1.接觸角

滾動(dòng)體與外圈接觸處法線nn與軸承徑向平面的夾角。

第21章滾動(dòng)軸承2.接觸角3.偏移角

內(nèi)外圈軸線相對(duì)傾斜所夾的銳角。

第21章滾動(dòng)軸承徑向游隙ur軸向游隙ua2.游隙

內(nèi)外圈之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的最大位移量。

第21章滾動(dòng)軸承21.3.3滾動(dòng)軸承的代號(hào)

表示結(jié)構(gòu)、尺寸、公差等級(jí)和技術(shù)性能特征的產(chǎn)品標(biāo)號(hào)，由字母和數(shù)字組成。前置代號(hào)（字母）基本代號(hào)（字母和數(shù)字）后置代號(hào)（字母和數(shù)字）類型代號(hào)直徑系列代號(hào)寬度系列代號(hào)內(nèi)徑系列成套軸承分部件內(nèi)部結(jié)構(gòu)密封、防塵與外部形狀變化保持架結(jié)構(gòu)、材料改變軸承材料公差等級(jí)和游隙其他

第21章滾動(dòng)軸承直徑系列代號(hào)

內(nèi)徑相同的同類軸承有幾種不同的外徑和寬度寬度系列代號(hào)

內(nèi)外徑相同的同類軸承寬度的變化

第21章滾動(dòng)軸承內(nèi)徑1012151721~248（內(nèi)徑代號(hào)5）代號(hào)0001020304~內(nèi)徑代號(hào)

第21章滾動(dòng)軸承公差等級(jí)：表示方法：普通級(jí)（可不標(biāo)出）最高級(jí)2，4，5，6X，6，0/P2，/P4，/P5，/P6X，/P6，/P0

第21章滾動(dòng)軸承21.4滾動(dòng)軸承的工作情況分析及計(jì)算21.4.1滾動(dòng)軸承的主要失效形式和計(jì)算準(zhǔn)則1.疲勞點(diǎn)蝕(n>10r/min)2.塑性變形(n10r/min)3.磨損

第21章設(shè)計(jì)準(zhǔn)則1.n>10r/min2.n10r/min

滾動(dòng)軸承的工作情況分析及計(jì)算

第21章軸承的壽命計(jì)算靜強(qiáng)度計(jì)算21.4.2滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算(一)壽命計(jì)算的基本概念1.壽命—軸承中任何一個(gè)滾動(dòng)體或內(nèi)、外圈滾道上出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕前軸承轉(zhuǎn)過(guò)的總轉(zhuǎn)數(shù)或工作小時(shí)數(shù)。2.基本額定壽命—一批相同的軸承，在同樣條件下工作，10%的軸承產(chǎn)生疲勞點(diǎn)蝕時(shí)轉(zhuǎn)過(guò)的總轉(zhuǎn)數(shù)或工作小時(shí)數(shù)。

滾動(dòng)軸承的工作情況分析及計(jì)算

第21章3.額定動(dòng)載荷—基本額定壽命為106r時(shí)的軸承所能承受的載荷,用“C”表示。

滾動(dòng)軸承的工作情況分析及計(jì)算

第21章4.額定靜載荷—軸承工作時(shí)，受載最大的滾動(dòng)體和內(nèi)、外圈滾道接觸處的接觸應(yīng)力達(dá)到一定值（球軸承4210MPa，滾子軸承4000MPa）時(shí)的靜載荷，用“Co”表示。5.當(dāng)量動(dòng)載荷—與實(shí)際載荷等效的一假想載荷，用“P”表示。

滾動(dòng)軸承的工作情況分析及計(jì)算

第21章

滾動(dòng)軸承的工作情況分析及計(jì)算

第21章（二）壽命計(jì)算1.軸承壽命的校核2.軸承型號(hào)的選擇

滾動(dòng)軸承的工作情況分析及計(jì)算

第21章21.4.3滾動(dòng)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷

P＝fp(XFr十YFa)式中X——徑向載荷因數(shù)(表21-7)Y——軸向載荷因數(shù)(表21-7)Fr——軸承所受徑向載荷Fa——軸承所受軸向載荷fp——沖擊載荷(表21-6)當(dāng)只受徑向載荷時(shí)——F=Fr當(dāng)只受軸向載荷時(shí)——F=Fa

滾動(dòng)軸承的工作情況分析及計(jì)算

第21章21.4.4角接觸向心軸承軸向載荷的確定1.角接觸向心軸承的內(nèi)部軸向力

滾動(dòng)軸承的工作情況分析及計(jì)算

第21章2.向心角接觸軸承的實(shí)際軸向力——考慮軸上的軸向載荷和內(nèi)部軸向力共同作用時(shí)，軸承上所受的總軸向載荷。

滾動(dòng)軸承的工作情況分析及計(jì)算

第21章計(jì)算步驟：1）根據(jù)軸承的安裝方式，求出內(nèi)部軸向力，并繪出方向；

滾動(dòng)軸承的工作情況分析及計(jì)算

第21章內(nèi)部軸向力的方向沿軸向由軸承外圈的寬邊指向窄邊。

滾動(dòng)軸承的工作情況分析及計(jì)算

第21章2）將外加軸向載荷FA與同向內(nèi)部軸向力之和與另一內(nèi)部軸向力進(jìn)行比較，判斷“壓緊”端與“放松”端。

滾動(dòng)軸承的工作情況分析及計(jì)算

第21章a)FS1+FA>FS2b)FS1+FA<FS2軸承Ⅰ“放松”軸承Ⅱ“壓緊”軸承Ⅱ“放松”軸承Ⅰ“壓緊”

滾動(dòng)軸承的工作情況分析及計(jì)算

第21章3）“放松”端軸承的軸向載荷等于它本身的內(nèi)部軸向力；4）“壓緊”端軸承的軸向載荷等于除了它本身內(nèi)部軸向力以外的所有軸向力的代數(shù)和。

滾動(dòng)軸承的工作情況分析及計(jì)算

第21章

滾動(dòng)軸承的工作情況分析及計(jì)算

第21章21.4.5滾動(dòng)軸承靜強(qiáng)度計(jì)算C0≤S0P0C0——軸承的額定靜載荷S0——安全因數(shù)(表21-9)P0——當(dāng)量靜載荷有一圓柱齒輪減速器齒輪軸，如圖所示，兩個(gè)支點(diǎn)都使用6310深溝球軸承，軸的轉(zhuǎn)速為n＝540r/min，已知軸承1承受徑向載荷Fr1＝9500N，軸承2承受徑向載荷Fr2＝8000N，軸上的軸向外載荷FA＝4600N，試計(jì)算軸承的工作壽命。設(shè)軸承的沖擊載荷系數(shù)為fp。

例題1

滾動(dòng)軸承的工作情況分析及計(jì)算

第21章例題1

滾動(dòng)軸承的工作情況分析及計(jì)算

第21章解:

軸承壽命計(jì)算公式為（1）查手冊(cè)得，基本額定動(dòng)載荷Cr＝61800N，對(duì)于球軸承，ε＝3（2）計(jì)算軸承1的工作壽命1）由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的保證，使軸向外力FA作用在軸承2上，軸承1不受軸向力，故Pr1＝Fr1＝9500N。例題1

滾動(dòng)軸承的工作情況分析及計(jì)算

第21章2）軸承1的工作壽命為（3）計(jì)算軸承2的工作壽命1）查手冊(cè)得額定靜載荷C0r＝38000N2）計(jì)算Fa／C0r，確定系數(shù)e由此，用插入法查表21-5，得e＝0.307。例題1

滾動(dòng)軸承的工作情況分析及計(jì)算

第21章3）確定當(dāng)量動(dòng)載荷的計(jì)算公式并計(jì)算Pr2，又根據(jù)表21-5，X＝0.56，插入法根據(jù)e查得Y＝1.43。故Pr2＝?P（XFr2＋YFa2）＝0.56×8000＋1.43×4600＝11058N4）軸承2的工作壽命為有一圓錐齒輪減速器輸入軸，如圖所示。已算得齒輪的圓周力和徑向力的合力FR＝2318N，軸向載荷FA＝397N，方向如圖。齒輪平均分度圓直徑dm＝80mm，轉(zhuǎn)速n＝970r/min。近似地取軸承徑向約束力Fr的作用點(diǎn)在軸承寬度中點(diǎn)，兩軸承中點(diǎn)跨距L＝120mm，齒輪寬度中點(diǎn)到軸承2中點(diǎn)距離l＝60mm。要求軸承的預(yù)期壽命L′h＝20000h，中等沖擊載荷，要求直徑在30mm左右。試選定軸承型號(hào)。例題2

滾動(dòng)軸承的工作情況分析及計(jì)算

第21章例題2

滾動(dòng)軸承的工作情況分析及計(jì)算

第21章題意分析：圓錐齒輪軸要求能調(diào)整軸向位置，同時(shí)因受有軸向載荷，故習(xí)慣上選用角接觸向心軸承。由于軸承壽命計(jì)算過(guò)程中要用到X、Y、C0r、e等參數(shù)，而這些參數(shù)都要在選定軸承型號(hào)以后才能查得。因此，可參考軸設(shè)計(jì)已確定的軸頸直徑大致范圍，在幾種軸承型號(hào)中預(yù)選，然后對(duì)幾種方案同時(shí)進(jìn)行壽命計(jì)算，在基本額定壽命允許的前提下選定一種型號(hào)。解：（1）計(jì)算軸承的軸向力Fa1，F(xiàn)a2例題2

滾動(dòng)軸承的工作情況分析及計(jì)算

第21章例題2

滾動(dòng)軸承的工作情況分析及計(jì)算

第21章軸承型號(hào)判斷系數(shù)e徑向系數(shù)X軸向系數(shù)Y徑向基本額定動(dòng)載荷Cr/N徑向基本額定靜載荷C0r/N7206C30206303060.460.370.311110.440.40.40001.231.61.9230004320059000150005050063000參考d＝39mm，初選三種型號(hào)，查得有關(guān)參數(shù)如下表。例題2

滾動(dòng)軸承的工作情況分析及計(jì)算

第21章下面以30206軸承為例進(jìn)行計(jì)算。（2）計(jì)算徑向約束力（即軸承徑向載荷）軸承2的徑向載荷軸承1的徑向載荷Fr1＝3344.7N－2318N＝1026.7N例題2

滾動(dòng)軸承的工作情況分析及計(jì)算

第21章（3）按壽命計(jì)算選擇軸承型號(hào)1）內(nèi)部軸向力計(jì)算例題2

滾動(dòng)軸承的工作情況分析及計(jì)算

第21章2）確定軸承的軸向載荷由于FS2＋FA＝1045.2N＋397N＝1442.2N>FS1＝320.8N，故軸承1被壓緊，軸承2被放松，如圖21-15b所示。故Fa1＝FS2＋FA＝1442.2NFa2＝FS2＝1045.2N例題2

滾動(dòng)軸承的工作情況分析及計(jì)算

第21章3）根據(jù)當(dāng)量動(dòng)載荷公式計(jì)算P值故

X2＝1，Y2＝0，由表21-6查得fp＝1.3Pr2＝fpFr2＝1.3×3344.7N＝4348.11N又Pr1

＝fp（XFr1＋YFa1）＝1.3×（0.4×1026.7＋1.6×1442.2）N＝3533.74N故X1＝0.4，Y1＝1.6例題2

滾動(dòng)軸承的工作情況分析及計(jì)算

第21章4）計(jì)算工作所需要的徑向基本額定動(dòng)載荷。滾子軸承ε＝10/330206軸承Cr＝43200N，Cr′＜Cr，故能保證預(yù)期額定壽命。例題2

滾動(dòng)軸承的工作情況分析及計(jì)算

第21章（4）方案比較將另兩種方案也分別進(jìn)行計(jì)算，三種方案結(jié)果如下表：軸承型號(hào)Fr2/NFr2/NFS2/NFS1/NFa2/NFa1/NeYP2/NP2/N工作所需基本額定動(dòng)載荷Cr′/N軸承具有的基本額定動(dòng)載荷Cr/N7206C30206303063344.73344.73344.71026.71026.71026.71337.91045.2880.2410.7320.8270.21337.91045.2880.21774.91442.21277.20.460.370.311.231.61.94348.14348.14348.12986.93533.72837.3457363614636146230004320059000從表列結(jié)果看，三種方案中，7206C不能保證所需的預(yù)期壽命，而30206軸承更經(jīng)濟(jì)合理。一工程機(jī)械的傳動(dòng)裝置中，根據(jù)工作條件決定采用一對(duì)向心角接觸球軸承，并初選軸承型號(hào)為7211AC。已知軸承所受載荷Fr1=3300N，F(xiàn)r2=1000N，軸向載荷FA=900N，軸的轉(zhuǎn)速n=1750r/min，軸承在常溫下工作，運(yùn)轉(zhuǎn)中受中等沖擊，軸承預(yù)期壽命10000h，試問(wèn)軸承型號(hào)是否合適。例題3

滾動(dòng)軸承的工作情況分析及計(jì)算

第21章例題3

滾動(dòng)軸承的工作情況分析及計(jì)算

第21章題意分析：本題目問(wèn)題的實(shí)質(zhì)，對(duì)所選型號(hào)的軸承能否達(dá)到預(yù)期的壽命，即要解決該型號(hào)的軸承在實(shí)際工作中能達(dá)到的壽命是多少。解：（1）計(jì)算軸承的軸向力Fa1，F(xiàn)a2例題3

滾動(dòng)軸承的工作情況分析及計(jì)算

第21章由表21-8查得則FS1=0.7Fr1=2310NFS2=0.7Fr2=700NFA+FS2=(900+700)N=1600N<FS1FS=0.7Fr故軸承2“壓緊”，軸承1“放松”Fa1=FS1=2310NFa2=FS1-FA=2310-900=1410N例題3

滾動(dòng)軸承的工作情況分析及計(jì)算

第21章（2）計(jì)算當(dāng)量載荷P1，P2由表21-7查得e=0.68例題3

滾動(dòng)軸承的工作情況分析及計(jì)算

第21章查表21-7得X1=X2=0.41，Y1=Y2=0.87

P1＝X1Fr1十Y1Fa1=0.41×3300+0.87×2310

P2＝X2Fr2十Y2Fa2=0.41×1000+0.87×1410因P1>P2

故只需計(jì)算P1

P1=X1Fr1十Y1Fa1

=0.41×3300+0.87×2310=3362.7N例題3

滾動(dòng)軸承的工作情況分析及計(jì)算

第21章（3）計(jì)算軸承的壽命L'h由表21-6查得——fP=1.4，fT=1，7211AC軸承的額定動(dòng)載荷C=50500N，=3例題3

滾動(dòng)軸承的工作情況分析及計(jì)算

第21章軸承的實(shí)際壽命大于預(yù)期的壽命,故選用的軸承合適。滾動(dòng)軸承類型選擇應(yīng)考慮的因素有:1)載荷的大小、方向、性質(zhì)2）轉(zhuǎn)速高低3）使用要求(調(diào)心要求、游隙調(diào)整要求、軸向流動(dòng)要求、支承剛度要求、安裝要求等)4）經(jīng)濟(jì)性滾動(dòng)軸承類型選擇舉例

第21章21.5

滾動(dòng)軸承的合理選用

第21章21.6

滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)21.6.1滾動(dòng)軸承內(nèi)外圈的軸向固定

第21章滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)補(bǔ)充21.6.2支承的結(jié)構(gòu)形式1.兩端單向固定1),2.一端固定、一端游動(dòng)2)1),2)

第21章滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)21.6.3軸系組合結(jié)構(gòu)的調(diào)整1.軸承間隙的調(diào)整目的:提高軸承的旋轉(zhuǎn)精度、使用壽命及運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。1)墊片調(diào)整軸向間隙2)可調(diào)壓蓋調(diào)整軸向間隙3)調(diào)整環(huán)調(diào)整軸向間隙

第21章滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)2.軸系軸向位置的調(diào)整目的:使軸上零件有準(zhǔn)確的工作位置。

第21章滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)

第21章滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)21.6.4滾動(dòng)軸承的配合內(nèi)圈與軸徑:基孔制外圈與座孔:基軸制轉(zhuǎn)速高，載荷大，沖擊振動(dòng)較嚴(yán)重精度要求高，內(nèi)圈與軸游動(dòng)支承，需常拆卸，外圈與座孔較緊配合較緊配合較松配合

第21章滾動(dòng)軸承的組合設(shè)