第15章滾動軸承aa

1第15章滾動軸承15.1概述15.2滾動軸承的類型和選擇15.3滾動軸承的代號15.4滾動軸承的力分析、失效和計算準則15.5滾動軸承的組合結構設計15.6滾動軸承的潤滑和密封作業(yè)：(15.1、2、3)、15.4、15.6

21.內圈:2.外圈:3.滾動體：4.保持架：點接觸→線接觸限制滾動體軸向移動→均勻隔開滾動體減少磨擦與磨損裝在軸頸上

有→滾道裝在軸承座球、滾子沖壓實心→承載均勻

滾動軸承的結構15.1概述3滾動體與內外圈：高的硬度和接觸疲勞強度，良好的耐磨性和沖擊韌性。含鉻合金鋼制造，如GCr15、GCr15SiMn等熱處理后硬度61HRC~65HRC，工作表面磨削和拋光。保持架：較軟材料沖壓保持架：低碳鋼沖壓后鉚接或焊接。實體保持架：銅合金、鋁合金、酚醛層壓布或工程塑料等。

材料軸承功用→支承軸及軸上零件,并保證旋轉精度減少軸與支承間的摩擦與磨損4特點:

滾動軸承的設計→┌軸承本身的設計→┌類型的選擇│└尺寸的選擇└軸承組合設計→安裝、調整、潤滑與密封優(yōu)點：①摩擦阻力小，啟動靈活，效率高；②徑向游隙比較小，向心角接觸軸承可用預緊方法消除游隙，運動精度高；③可使軸向距離小，結構緊湊；④大多能承受徑向力和軸向力；⑤消耗潤滑劑少，便于密封，易于維修；⑥不需要用有色金屬；⑦標準化程度高，成批生產，成本較低。缺點：①承受沖擊載荷能力較差；②高速重載荷下軸承壽命較低；③振動及噪聲較大；④徑向尺寸比滑動軸承大。515.2滾動軸承的基本類型和選擇(一)滾動軸承主要類型:1）向心軸承：主要承受徑向載荷，接觸角0～452）推力軸承：主要用于承受軸向載荷，接觸角45～90公稱接觸角----滾動軸承中套圈與滾動體接觸處的法線與垂直于軸承軸心線的平面間的夾角╲╱

向心軸承╲╱

推力軸承按承受載荷的方向或接觸角的不同分為兩類：6按滾動體的形狀分78

滾動軸承的基本類型和特點1.徑向軸承(α＝0°)深溝球軸承→６(0)類→nlim最高、價廉、優(yōu)先采用→Ｎ(2)類承載力較大,內外可分,只受FR圓柱滾子軸承內圈無檔邊外圈無檔邊91.徑向軸承(α＝0°)深溝球軸承→ＮＡ(4)類→徑向尺寸小,只受FR圓柱滾子軸承滾針軸承10→２(3)類→調心性能好、承載力較大2.調心軸承(α＝0°)調心球軸承→１類→調心性能最好調心滾子軸承11圓錐滾子軸承→承受FR+單向FA(∵＞0→∴要成對使用)→承載能力>７類→承受FR+單向FA

(∵＞0→∴要成對使用)→┌＝157000C│＝257000AC└＝407000B角接觸球軸承→７(6)

類→３(7)類3.角接觸軸承(0＜≤45)1213→以FＡ為主→5(８)類→只承受軸向(FＡ)載荷推力球軸承推力滾子軸承→８類→單向FA（大）雙向FA單向FA4.推力軸承14

各類軸承的性能比較按載荷大小、性質、方向、轉速及其要求來選擇滾子＞球(線＞點)重＞中＞輕＞特輕2.極限轉速:球＞滾子特輕＞輕＞中＞重實心保持架＞沖壓3.調心性能:調心＞非調心球＞滾子1.承載能力:(二)滾動軸承的類型選擇151.載荷的大小,方向與性質:(主要)純FR:6類、N類(FR大,沖擊大)、NA(徑向尺寸小)純FA:5類,6類(n很高)FR＞＞FA:FR＞FA:FR＜FA:FR＜＜FA:6類7類(α=15°,α=25°),3類70000B,3類推力+向心組合

類型選擇一般原則:FR+FA:徑向載荷和軸向載荷都比較大時若轉速不高，選用圓錐滾子軸承（30000型）；若轉速較高時，選用角接觸軸承（70000C，70000AC或70000B型）；16軸向載荷比徑向載荷大得多時可將兩種類型軸承組合使用，如將單向推力軸承（51000型）或雙向推力軸承（52000型）與60000型或N0000型組合；172.特殊要求:①兩支承跨距大,軸剛度小:②安裝座孔長,不方便:③兩軸中心距小:④經濟性:調心軸承(3類)圓錐滾子軸承(NA類)

滾針軸承優(yōu)先6類及普通精度1819類型代號寬度系列直徑系列內徑代號內部結構公差等級成套軸承分部件54321內徑代號:從20～495→d/5(22,28,32除外);表15-4p.288直徑系列:數字0、1、2、3、4(特輕、輕、中、重)寬度系列:0、1、2、3與直徑系列對應

0系列→可省(除圓錐、調心滾子、推力～表注)類型代號:數字或字母(表15-1)

(p.284-285※1,3,5,6,7類)直徑系列+寬度系列=尺寸系列(表15-3)p.28715.3滾動軸承的代號代號:前置代號＋基本代號＋后置代號組成(字母)數字(字母)(五位)字母(＋數字)2021

后置代號(無特殊要求省略不標)用字母和數字等表示軸承的結構、公差及材料的特殊要求等。

公差等級代號：/P0(不注)/P6/P6x/P5/P4/P2（表15-7）p.288低高內部結構代號表156p.288

Ｂ＝40

Ｃ＝15ＡＣ＝25

P0級為普通級，省略不標；/P6X級僅適用于圓錐滾子軸承。22例：7212AC│││└││└│└└└深溝球軸承└直徑系列為3(中),寬度系列為0(省略)└內徑d=25mm0級公差(省略)│角接觸球軸承直徑系列為2(輕),寬度系列為0(省略)內徑d=60mm=25例：6305│││└││23└圓錐滾子軸承└寬度系列為0(不省略)└直徑系列為4(重)└內徑=45mm例:304095—推力軸承11—直徑系列為1(特輕)，寬度系列為103—內徑17mm/P6—6級精度││││││││││例:51103/P6

2415.4滾動軸承的力分析、失效和計算準則

2.失效形式:各滾動體受力不均勻各滾動體受力均勻(1)疲勞破壞(點蝕)(2)永久變形←←點、線接觸→正常失效→壽命計算→常用ｎ極低、Ｆ較大→靜強度計算(3)早期磨損、膠合、內外圈和保持架破損→不正常當軸承┌軸FＡ→承受└徑FＲ→1.受力分析：下半圈受載上半圈不受載251）疲勞點蝕

：安裝、維護、潤滑正常的情況下，滾動軸承在工作過程中，滾動體與滾道接觸表面產生變接觸應力，導致疲勞裂紋，其擴展到接觸表面，形成疲勞點蝕，使軸承不能正常工作，出現較強烈的振動、噪聲和發(fā)熱現象。點蝕機理262）永久變形：273）膠合、磨損：28決定軸承尺寸：針對主要失效形式進行必要的計算。一般工作條件的軸承：接觸疲勞壽命計算和靜強度計算擺動或轉速較低的軸承：靜強度計算高速軸承：壽命計算，核驗軸承的極限轉速

(發(fā)熱造成粘著磨損、燒傷)。三個基本性能參數(與主要失效形式相對應)：基本額定動載荷Cr(徑向)或Ca(軸向)----滿足一定疲勞壽命基本額定靜載荷C0r(徑向)或C0a(軸向)----滿足一定靜強度極限轉速N0----控制軸承磨損。各種軸承的性能指標值可查附錄或有關手冊。3.計算準則：294.滾動軸承的動載荷和壽命計算

1)壽命計算

：

軸承中任一元件出現第一個疲勞擴展跡象前,一個套圈相對另一套圈的總轉數或某一轉速下的工作小時數。軸承壽命L－同樣軸承在相同工作條件下運轉，實際壽命不同

軸承壽命的可靠度Ｒ：一組相同軸承能達到或超過規(guī)定壽命的百分率

30基本額定壽命(Ｌ10,Ｌ10h)－

一組同一型號軸承在同一條件下運轉,可靠度為90％時,能達到或超過的壽命→90％軸承在發(fā)生疲勞點蝕前能達到或超過的壽命→概率為90％→其失效率為10％。軸承的基本額定壽命：90%可靠度、常用材料和加工質量、常規(guī)運轉條件下的壽命。不同可靠度、特殊軸承性能和運轉條件時其壽命可對基本額定壽命進行修正，稱為修正額定壽命。

31－當軸承L10＝10６轉時，軸承能承受的最大載荷。軸承1:P=2000N,L10=106轉軸承2:P=1000N,L10=2×106轉軸承1>軸承2軸承1<軸承2向心軸承→Cr

純徑向載荷推力軸承→Ca

純軸向載荷C通過大量實驗獲得，查手冊。實驗條件：當P=C→

L10＝10６轉;當P≠C→

L10＝?;→壽命計算當L10＝10６轉→P=C

當L’10≠10６轉→P=?預期壽命基本額定動載荷Ｃ32壽命計算公式：106rh考慮沖擊振動引入fP(載荷系數),考慮高溫(t＞100)引入ft(溫度系數)說明：1.

n－轉速r／min2.

ε－壽命指數┌球軸承ε＝3p.291,15行└滾子軸承ε＝10/33.Ｌ10、Ｌ10h－軸承的基本額定壽命→106轉、小時4.Ｐ－當量動載荷→假定的載荷→與實際載荷相當5.載荷系數fP;溫度系數ft

→查表(15-10),(15-9)p.291~29233P＝XFr＋YFa1.

X、Y－徑,軸向系數表(15-12)①查判斷系數e

→Ｃ０r:軸承的額定靜載荷,查表p.353②判Fa/Fr

與e的關系→定X、YFa/Fr≤e

－軸向力較小,可忽略不計,只計Fr→

Ｐ＝Fr→即：X=1,Y=0

－軸向力較大,要計→即：X1,Y0Fa/Fr＞e按Fa/C0r

查e┌＝15

→按Fa/C0r查e└

＝25、＝40→表15-12→e=1.5tan(由型號查)深溝球軸承－角接觸球軸承圓錐滾子軸承2)當量動載荷Ｐ軸承同時受徑向及軸向載荷→折算Fr、Fa→軸承所受徑向及軸向載荷343)軸承的軸向載荷Fa徑向接觸軸承－(6、1、2類)Fa1212Fa角接觸軸承

(3、7類)一端固定、一端游動

Fa1Fa指向者受力Fa2(1)附加軸向力Fs兩端固定→→固定端受力

Fa1=Fa,Fa2=0Fa1=0,Fa2=Fa由角接觸軸承的結構決定∵＞0,∴在Fr作用下→附加軸向力FS35角接觸軸承的附加(派生)軸向力FS數值:取決于軸承結構和徑向載荷Fr，與軸向外載荷無關FS方向：由外圈寬邊指向窄邊，通過內圈作用于軸上→內、外圈分離→成對使用FS計算式:查表(15-8)p.290外圈對滾動體i的支反力36(2)安裝型式：（成對使用）

角接觸軸承應成對使用→以抵消附加軸向力和避免軸產生軸向竄動

①正安裝（面對面）→兩軸承外圈的窄邊相對

②反安裝（背對背）→兩軸承外圈的寬邊相對37①正安裝（面對面、內八字）→兩軸承外圈的窄邊相對→FS面對面

②反安裝（背對背、外八字）→兩軸承外圈的寬邊相對→FS背對背FS1FS2ⅠⅡFS1FS2ⅠⅡ38以正裝為例：作用在軸上的徑向和軸向載荷FＲ、FA附加軸向力FS1、FS2①若FS1+FA>FS2,

軸承II被壓緊軸承II承受的軸向載荷：

Fa2=FA+FS1軸承I（放松端）

Fa1=FS139②若FS1+FA<FS2,

軸承I被壓緊軸承I（壓緊端）

Fa1=FS2-FA軸承II（放松端）

Fa2=FS240計算角接觸軸承軸向力的方法：①判明軸上全部軸向力（包括外載荷和軸承的附加內部軸向力）合力的指向，確定“壓緊”端軸承；②“壓緊”端軸承的軸向力等于除本身的附加內部軸向力外其它所有軸向力的代數和；③“放松”端（另一端）軸承的軸向力等于它本身的附加內部軸向力。另法：不判斷兩軸承“壓緊”、“放松”Fa=┌本身的內部軸向力└除本身的內部軸向力外其余軸向力之和大者411.求Fr1、Fr2:(徑向載荷)→求支反力2.求Fa1、Fa2:(1)徑向接觸軸承(6、1、2類)Fa1212Fa└一端固定、一端游動Fa1=Fa,Fa2=0Fa指向者受力Fa1=0,Fa2=Fa┌兩端固定→→固定端受力(2)角接觸軸承(3、7類)安裝型式正安裝→ＦS面對面反安裝→ＦS背對背FS1FS2FS1FS2①畫安裝簡圖→求FS1、FS2②Fa=┌本身的內部軸向力└除本身的內部軸向力外其余軸向力之和大者軸承壽命計算小結:42按許用彎曲應力計算已知：軸的結構、力的大小和作用點的位置(彎矩M、扭矩T)，軸的材料。步驟：1)畫出軸的結構簡圖，找出力的作用點；2)將載荷分解到水平和垂直平面內，求出支點反力；3)作水平和垂直面的彎矩圖；4)作合成彎矩圖；43P＝XFr＋YFa

表(15-12)①查判斷系數e

→Ｃ０r:軸承的額定靜載荷,查表p.353②判Fa/Fr

與e的關系→定X、YFa/Fr≤e

－軸向力較小,可忽略不計,只計Fr→

Ｐ＝Fr→即：X=1,Y=0

－軸向力較大,要計→即：X1,Y0Fa/Fr＞e按Fa/C0r

查e┌＝15

→按Fa/C0r查e└

＝25、＝40→表15-12→e=1.5tan(由型號查)深溝球軸承－角接觸球軸承圓錐滾子軸承3.求P1、P2:(當量動載荷Ｐ)44

ε－壽命指數┌球軸承ε＝3└滾子軸承ε＝10/3載荷系數fP;溫度系數ft

→查表4.求壽命L10h(C)4515.5滾動軸承組合設計(一)軸承組合軸向固定一.軸承軸向固定要求:二.軸承的軸向固定三.軸承組合的軸向固定1.防止軸向竄動2.能進行軸承間隙調整3.必要時允許軸承軸向游動(受熱伸長)(二)軸承的周向固定（配合）(三)軸承的裝拆→利于裝拆(可靠、方便、不損壞)(四)軸承組合的調整461.內圈固定在軸上軸肩套筒軸用彈性擋圈圓螺母＋止退墊圈2.外圈固定在座孔上軸承端蓋孔用彈性圈座孔凸肩螺紋環(huán)軸端擋板＋螺釘二.軸承的軸向固定47三.軸承組合的軸向固定：1.兩端固定①每個支點固定一個方向→雙向均固定內圈固定內側，外圈固定外側正安裝:同上反安裝:內圈固定外側，外圈固定內側Fa12角接觸軸承

(3、7類)軸承固定方式

徑向軸承(6、1、2類)48①正安裝（面對面、內八字）→兩軸承外圈的窄邊相對→FS面對面

②反安裝（背對背、外八字）→兩軸承外圈的寬邊相對→FS背對背FS1FS2ⅠⅡFS1FS2ⅠⅡ49應用:跨距短,溫差不大

不可調游隙軸承:

可調游隙軸承:②要求:調整墊片(熱補償間隙,軸承游隙)C查手冊在不受FA端留間隙C=0.25~0.450→其中一個支點雙向固定，另一支點不固定固定支點－游動支點內外圈的內外側均固定1、2、6類軸承:N類軸承：3、7類軸承：固定內圈兩側,外圈與座孔間隙配合內外圈內外側均固定不可作游動支點應用:跨距長溫差大12Fa2.一端固定，一端游動軸承固定方式51自動補償輪齒兩側螺旋角的制造誤差，使輪齒受力均勻與其相嚙合的低速齒輪軸系則必須兩端固定，以便兩軸都得到軸向定位。應用:特殊場合3.兩端游動52兩端游動53嵌入式軸承蓋541.以軸承為基準件→軸承與軸:基孔制φ50k6(m6)軸承與孔:基軸制φ100H7(J7、Js7)2.轉動圈比固定圈緊軸承不標(二)軸承的周向固定（配合）φ100H7/k6φ100H7φ50H7/k6φ50k655→利于裝拆(可靠、方便、不損壞)①軸承內圈R＞軸肩處r②軸承定位高度不宜過高→拆卸時不損壞軸肩軸承內圈Ｒｒ(三)軸承的裝拆③安裝軸承軸段不宜過長→易裝易拆56裝拆：溫差法與壓入法裝拆（1）溫差法：加熱軸承或冷卻軸（2）壓入法裝拆：專用工具，正確施壓571.軸承間隙的調整（相對運動、儲存潤滑劑）

1）靠加減軸承蓋與機座間的墊片厚度進行調整：2）靠螺釘通過軸承外圈壓蓋進行調整：(四)軸承組合的調整582.軸系部件的位置調整錐齒輪或蝸桿在裝配時，通常需要進行軸向位置的調整。為了便于調整，可將確定其軸向位置的軸承裝在一個套杯中，改變套杯在外殼孔中的位置即可方便地對軸系部件進行整體調整。套杯與端蓋之間的墊片調軸承間隙機殼與套杯之間的墊片調軸系部件的位置錐齒輪軸系組裝5915.6滾動軸承的潤滑與密封1.潤滑－(dn≤(2～3