第15章滾動(dòng)軸承aa

1第15章滾動(dòng)軸承15.1概述15.2滾動(dòng)軸承的類型和選擇15.3滾動(dòng)軸承的代號(hào)15.4滾動(dòng)軸承的力分析、失效和計(jì)算準(zhǔn)則15.5滾動(dòng)軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)15.6滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑和密封作業(yè)：(15.1、2、3)、15.4、15.6

21.內(nèi)圈:2.外圈:3.滾動(dòng)體：4.保持架：點(diǎn)接觸→線接觸限制滾動(dòng)體軸向移動(dòng)→均勻隔開滾動(dòng)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(shí)心→承載均勻

滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)15.1概述3滾動(dòng)體與內(nèi)外圈：高的硬度和接觸疲勞強(qiáng)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(shí)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(zhuǎn)精度減少軸與支承間的摩擦與磨損4特點(diǎn):

滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)→┌軸承本身的設(shè)計(jì)→┌類型的選擇│└尺寸的選擇└軸承組合設(shè)計(jì)→安裝、調(diào)整、潤(rùn)滑與密封優(yōu)點(diǎn)：①摩擦阻力小，啟動(dòng)靈活，效率高；②徑向游隙比較小，向心角接觸軸承可用預(yù)緊方法消除游隙，運(yùn)動(dòng)精度高；③可使軸向距離小，結(jié)構(gòu)緊湊；④大多能承受徑向力和軸向力；⑤消耗潤(rùn)滑劑少，便于密封，易于維修；⑥不需要用有色金屬；⑦標(biāo)準(zhǔn)化程度高，成批生產(chǎn)，成本較低。缺點(diǎn)：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(dòng)及噪聲較大；④徑向尺寸比滑動(dòng)軸承大。515.2滾動(dòng)軸承的基本類型和選擇(一)滾動(dòng)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(dòng)軸承中套圈與滾動(dòng)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(dòng)體的形狀分78

滾動(dòng)軸承的基本類型和特點(diǎn)1.徑向軸承(α＝0°)深溝球軸承→６(0)類→nlim最高、價(jià)廉、優(yōu)先采用→Ｎ(2)類承載力較大,內(nèi)外可分,只受FR圓柱滾子軸承內(nèi)圈無(wú)檔邊外圈無(wú)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(diào)心性能好、承載力較大2.調(diào)心軸承(α＝0°)調(diào)心球軸承→１類→調(diào)心性能最好調(diào)心滾子軸承11圓錐滾子軸承→承受FR+單向FA(∵＞0→∴要成對(duì)使用)→承載能力>７類→承受FR+單向FA

(∵＞0→∴要成對(duì)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(zhì)、方向、轉(zhuǎn)速及其要求來(lái)選擇滾子＞球(線＞點(diǎn))重＞中＞輕＞特輕2.極限轉(zhuǎn)速:球＞滾子特輕＞輕＞中＞重實(shí)心保持架＞沖壓3.調(diào)心性能:調(diào)心＞非調(diào)心球＞滾子1.承載能力:(二)滾動(dòng)軸承的類型選擇151.載荷的大小,方向與性質(zhì):(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(shí)若轉(zhuǎn)速不高，選用圓錐滾子軸承（30000型）；若轉(zhuǎn)速較高時(shí)，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(shí)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(zhǎng),不方便:③兩軸中心距小:④經(jīng)濟(jì)性:調(diào)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(hào)寬度系列直徑系列內(nèi)徑代號(hào)內(nèi)部結(jié)構(gòu)公差等級(jí)成套軸承分部件54321內(nèi)徑代號(hào):從20～495→d/5(22,28,32除外);表15-4p.288直徑系列:數(shù)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(duì)應(yīng)

0系列→可省(除圓錐、調(diào)心滾子、推力～表注)類型代號(hào):數(shù)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(dòng)軸承的代號(hào)代號(hào):前置代號(hào)＋基本代號(hào)＋后置代號(hào)組成(字母)數(shù)字(字母)(五位)字母(＋數(shù)字)2021

后置代號(hào)(無(wú)特殊要求省略不標(biāo))用字母和數(shù)字等表示軸承的結(jié)構(gòu)、公差及材料的特殊要求等。

公差等級(jí)代號(hào)：/P0(不注)/P6/P6x/P5/P4/P2（表15-7）p.288低高內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號(hào)表156p.288

Ｂ＝40

Ｃ＝15ＡＣ＝25

P0級(jí)為普通級(jí)，省略不標(biāo)；/P6X級(jí)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(nèi)徑d=25mm0級(jí)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(nèi)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(nèi)徑=45mm例:304095—推力軸承11—直徑系列為1(特輕)，寬度系列為103—內(nèi)徑17mm/P6—6級(jí)精度││││││││││例:51103/P6

2415.4滾動(dòng)軸承的力分析、失效和計(jì)算準(zhǔn)則

2.失效形式:各滾動(dòng)體受力不均勻各滾動(dòng)體受力均勻(1)疲勞破壞(點(diǎn)蝕)(2)永久變形←←點(diǎn)、線接觸→正常失效→壽命計(jì)算→常用ｎ極低、Ｆ較大→靜強(qiáng)度計(jì)算(3)早期磨損、膠合、內(nèi)外圈和保持架破損→不正常當(dāng)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(diǎn)蝕

：安裝、維護(hù)、潤(rùn)滑正常的情況下，滾動(dòng)軸承在工作過(guò)程中，滾動(dòng)體與滾道接觸表面產(chǎn)生變接觸應(yīng)力，導(dǎo)致疲勞裂紋，其擴(kuò)展到接觸表面，形成疲勞點(diǎn)蝕，使軸承不能正常工作，出現(xiàn)較強(qiáng)烈的振動(dòng)、噪聲和發(fā)熱現(xiàn)象。點(diǎn)蝕機(jī)理262）永久變形：273）膠合、磨損：28決定軸承尺寸：針對(duì)主要失效形式進(jìn)行必要的計(jì)算。一般工作條件的軸承：接觸疲勞壽命計(jì)算和靜強(qiáng)度計(jì)算擺動(dòng)或轉(zhuǎn)速較低的軸承：靜強(qiáng)度計(jì)算高速軸承：壽命計(jì)算，核驗(yàn)軸承的極限轉(zhuǎn)速

(發(fā)熱造成粘著磨損、燒傷)。三個(gè)基本性能參數(shù)(與主要失效形式相對(duì)應(yīng))：基本額定動(dòng)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(qiáng)度極限轉(zhuǎn)速N0----控制軸承磨損。各種軸承的性能指標(biāo)值可查附錄或有關(guān)手冊(cè)。3.計(jì)算準(zhǔn)則：294.滾動(dòng)軸承的動(dòng)載荷和壽命計(jì)算

1)壽命計(jì)算

：

軸承中任一元件出現(xiàn)第一個(gè)疲勞擴(kuò)展跡象前,一個(gè)套圈相對(duì)另一套圈的總轉(zhuǎn)數(shù)或某一轉(zhuǎn)速下的工作小時(shí)數(shù)。軸承壽命L－同樣軸承在相同工作條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)際壽命不同

軸承壽命的可靠度Ｒ：一組相同軸承能達(dá)到或超過(guò)規(guī)定壽命的百分率

30基本額定壽命(Ｌ10,Ｌ10h)－

一組同一型號(hào)軸承在同一條件下運(yùn)轉(zhuǎn),可靠度為90％時(shí),能達(dá)到或超過(guò)的壽命→90％軸承在發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕前能達(dá)到或超過(guò)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(zhì)量、常規(guī)運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的壽命。不同可靠度、特殊軸承性能和運(yùn)轉(zhuǎn)條件時(shí)其壽命可對(duì)基本額定壽命進(jìn)行修正，稱為修正額定壽命。

31－當(dāng)軸承L10＝10６轉(zhuǎn)時(shí)，軸承能承受的最大載荷。軸承1:P=2000N,L10=106轉(zhuǎn)軸承2:P=1000N,L10=2×106轉(zhuǎn)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(guò)大量實(shí)驗(yàn)獲得，查手冊(cè)。實(shí)驗(yàn)條件：當(dāng)P=C→

L10＝10６轉(zhuǎn);當(dāng)P≠C→

L10＝?;→壽命計(jì)算當(dāng)L10＝10６轉(zhuǎn)→P=C

當(dāng)L’10≠10６轉(zhuǎn)→P=?預(yù)期壽命基本額定動(dòng)載荷Ｃ32壽命計(jì)算公式：106rh考慮沖擊振動(dòng)引入fP(載荷系數(shù)),考慮高溫(t＞100)引入ft(溫度系數(shù))說(shuō)明：1.

n－轉(zhuǎn)速r／min2.

ε－壽命指數(shù)┌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(zhuǎn)、小時(shí)4.Ｐ－當(dāng)量動(dòng)載荷→假定的載荷→與實(shí)際載荷相當(dāng)5.載荷系數(shù)fP;溫度系數(shù)ft

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

X、Y－徑,軸向系數(shù)表(15-12)①查判斷系數(shù)e

→Ｃ０r:軸承的額定靜載荷,查表p.353②判Fa/Fr

與e的關(guān)系→定X、YFa/Fr≤e

－軸向力較小,可忽略不計(jì),只計(jì)Fr→

Ｐ＝Fr→即：X=1,Y=0

－軸向力較大,要計(jì)→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(hào)查)深溝球軸承－角接觸球軸承圓錐滾子軸承2)當(dāng)量動(dòng)載荷Ｐ軸承同時(shí)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(dòng)

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(jié)構(gòu)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(shù)值:取決于軸承結(jié)構(gòu)和徑向載荷Fr，與軸向外載荷無(wú)關(guān)FS方向：由外圈寬邊指向窄邊，通過(guò)內(nèi)圈作用于軸上→內(nèi)、外圈分離→成對(duì)使用FS計(jì)算式:查表(15-8)p.290外圈對(duì)滾動(dòng)體i的支反力36(2)安裝型式：（成對(duì)使用）

角接觸軸承應(yīng)成對(duì)使用→以抵消附加軸向力和避免軸產(chǎn)生軸向竄動(dòng)

①正安裝（面對(duì)面）→兩軸承外圈的窄邊相對(duì)

②反安裝（背對(duì)背）→兩軸承外圈的寬邊相對(duì)37①正安裝（面對(duì)面、內(nèi)八字）→兩軸承外圈的窄邊相對(duì)→FS面對(duì)面

②反安裝（背對(duì)背、外八字）→兩軸承外圈的寬邊相對(duì)→FS背對(duì)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(jì)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(nèi)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(nèi)部軸向力外其它所有軸向力的代數(shù)和；③“放松”端（另一端）軸承的軸向力等于它本身的附加內(nèi)部軸向力。另法：不判斷兩軸承“壓緊”、“放松”Fa=┌本身的內(nèi)部軸向力└除本身的內(nèi)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(dòng)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(duì)面反安裝→ＦS背對(duì)背FS1FS2FS1FS2①畫安裝簡(jiǎn)圖→求FS1、FS2②Fa=┌本身的內(nèi)部軸向力└除本身的內(nèi)部軸向力外其余軸向力之和大者軸承壽命計(jì)算小結(jié):42按許用彎曲應(yīng)力計(jì)算已知：軸的結(jié)構(gòu)、力的大小和作用點(diǎn)的位置(彎矩M、扭矩T)，軸的材料。步驟：1)畫出軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，找出力的作用點(diǎn)；2)將載荷分解到水平和垂直平面內(nèi)，求出支點(diǎn)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(shù)e

→Ｃ０r:軸承的額定靜載荷,查表p.353②判Fa/Fr

與e的關(guān)系→定X、YFa/Fr≤e

－軸向力較小,可忽略不計(jì),只計(jì)Fr→

Ｐ＝Fr→即：X=1,Y=0

－軸向力較大,要計(jì)→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(hào)查)深溝球軸承－角接觸球軸承圓錐滾子軸承3.求P1、P2:(當(dāng)量動(dòng)載荷Ｐ)44

ε－壽命指數(shù)┌球軸承ε＝3└滾子軸承ε＝10/3載荷系數(shù)fP;溫度系數(shù)ft

→查表4.求壽命L10h(C)4515.5滾動(dòng)軸承組合設(shè)計(jì)(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(dòng)2.能進(jìn)行軸承間隙調(diào)整3.必要時(shí)允許軸承軸向游動(dòng)(受熱伸長(zhǎng))(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(diào)整461.內(nèi)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(gè)支點(diǎn)固定一個(gè)方向→雙向均固定內(nèi)圈固定內(nèi)側(cè)，外圈固定外側(cè)正安裝:同上反安裝:內(nèi)圈固定外側(cè)，外圈固定內(nèi)側(cè)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(duì)面、內(nèi)八字）→兩軸承外圈的窄邊相對(duì)→FS面對(duì)面

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

不可調(diào)游隙軸承:

可調(diào)游隙軸承:②要求:調(diào)整墊片(熱補(bǔ)償間隙,軸承游隙)C查手冊(cè)在不受FA端留間隙C=0.25~0.450→其中一個(gè)支點(diǎn)雙向固定，另一支點(diǎn)不固定固定支點(diǎn)－游動(dòng)支點(diǎn)內(nèi)外圈的內(nèi)外側(cè)均固定1、2、6類軸承:N類軸承：3、7類軸承：固定內(nèi)圈兩側(cè),外圈與座孔間隙配合內(nèi)外圈內(nèi)外側(cè)均固定不可作游動(dòng)支點(diǎn)應(yīng)用:跨距長(zhǎng)溫差大12Fa2.一端固定，一端游動(dòng)軸承固定方式51自動(dòng)補(bǔ)償輪齒兩側(cè)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(yīng)用:特殊場(chǎng)合3.兩端游動(dòng)52兩端游動(dòng)53嵌入式軸承蓋541.以軸承為基準(zhǔn)件→軸承與軸:基孔制φ50k6(m6)軸承與孔:基軸制φ100H7(J7、Js7)2.轉(zhuǎn)動(dòng)圈比固定圈緊軸承不標(biāo)(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(nèi)圈R＞軸肩處r②軸承定位高度不宜過(guò)高→拆卸時(shí)不損壞軸肩軸承內(nèi)圈Ｒｒ(三)軸承的裝拆③安裝軸承軸段不宜過(guò)長(zhǎng)→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(diào)整（相對(duì)運(yùn)動(dòng)、儲(chǔ)存潤(rùn)滑劑）

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