第15章滚动轴承aa

1、115.1 概述概述15.2 滚动轴承的类型和选择滚动轴承的类型和选择15.3 滚动轴承的代号滚动轴承的代号15.4 滚动轴承的力分析、失效和计算准则滚动轴承的力分析、失效和计算准则15.5 滚动轴承的组合结构设计滚动轴承的组合结构设计15.6 滚动轴承的润滑和密封滚动轴承的润滑和密封作业：作业：(15.1、2、3)、15.4、15. 6 21.1.内圈内圈: :2.2.外圈外圈: :3.3.滚动体：滚动体：4.4.保持架：保持架：点接触线接触限制滚动体轴向移动均匀隔开滚动体减少磨擦与磨损装在轴颈上 有滚道装在轴承座球、滚子冲压实心承载均匀 滚动轴承的结构滚动轴承的结构15.1 概述3 滚动体

2、与内外圈：滚动体与内外圈： 高的硬度和接触疲劳强度，良好的耐磨性和冲击韧性。 含铬合金钢制造，如GCr15、GCr15SiMn等 热处理后硬度61HRC65HRC，工作表面磨削和抛光。 保持架：保持架：较软材料 冲压保持架：低碳钢冲压后铆接或焊接。 实体保持架：铜合金、铝合金、酚醛层压布或工程塑料等。 材料轴承功用支承轴及轴上零件,并保证旋转精度 减少轴与支承间的摩擦与磨损4特点: 滚动轴承的设计 轴承本身的设计类型的选择 尺寸的选择 轴承组合设计安装、调整、润滑与密封 优点：摩擦阻力小，启动灵活，效率高；径向游隙比较小，向心角接触轴承可用预紧方法消除游隙，运动精度高；可使轴向距离小，结构紧凑

3、；大多能承受径向力和轴向力；消耗润滑剂少，便于密封，易于维修；不需要用有色金属；标准化程度高，成批生产，成本较低。 缺点：承受冲击载荷能力较差；高速重载荷下轴承寿命较低；振动及噪声较大；径向尺寸比滑动轴承大。515.2 滚动轴承的基本类型和选择(一)滚动轴承主要类型: 1）向心轴承：主要承受径向载荷，接触角045 2）推力轴承：主要用于承受轴向载荷，接触角4590 公称接触角-滚动轴承中套圈与滚动体接触处的法线与 垂直于轴承轴心线的平面间的夹角 向心轴承向心轴承 推力轴承推力轴承按承受载荷的方向或接触角的不同分为两类：按承受载荷的方向或接触角的不同分为两类：6按滚动体的形状分按滚动体的形状分

4、78 滚动轴承的基本类型和特点1.径向轴承 (0)深沟球轴承深沟球轴承 (0)类 nlim最高、价廉、优先采用 (2)类承载力较大,内外可分,只受FR圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承内圈无档边内圈无档边外圈无档边外圈无档边91.径向轴承 (0)深沟球轴承深沟球轴承 (4)类 径向 尺寸小,只受FR圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承滚针轴承滚针轴承10 (3)类调心性能好、承载力较大2.调心轴承 (0)调心球轴承调心球轴承 类调心性能最好调心滚子轴承调心滚子轴承11圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承 承受FR+单向FA( 0要成对使用)承载能力类 承受FR+单向FA (0要成对使用) 15 7000C 25 7000AC

5、40 7000B角接触球轴承角接触球轴承(6) 类(7)类3.角接触轴承 (0 45)1213以F为主 5()类只承受轴向(F)载荷推力球轴承推力球轴承推力滚子轴承推力滚子轴承 类单向FA（大）双双向向FA单单向向FA4.推力轴承14 各类轴承的性能比较按载荷大小、性质、方向、转速及其要求来选择滚子球(线点)重中轻特轻2.极限转速极限转速:球滚子特轻轻中重实心保持架冲压3.调心性能调心性能: 调心非调心 球滚子1.承载能力承载能力:(二)滚动轴承的类型选择151.载荷的大小载荷的大小,方向与性质方向与性质:(主要)纯纯FR: 6类、 N类(FR大,冲击大) 、NA(径向尺寸小)纯纯FA: 5类

6、, 6类(n很高)FRFA : FRFA: FRFA: FRFA:6类7类( =15, =25), 3类70000B, 3类推力+向心组合 类型选择一般原则:FR+FA:径向载荷和轴向载荷都比较大时径向载荷和轴向载荷都比较大时 若转速不高，选用圆锥滚子轴承（若转速不高，选用圆锥滚子轴承（30000型）；型）； 若转速较高时，选用角接触轴承（若转速较高时，选用角接触轴承（70000C，70000AC或或70000B型）；型）；16轴向载荷比径向载荷大得多时轴向载荷比径向载荷大得多时 可将两种类型轴承组合使用，如将单向推力轴承（可将两种类型轴承组合使用，如将单向推力轴承（51000型）或双向推力轴

7、承（型）或双向推力轴承（52000型）与型）与60000型或型或N0000型组合；型组合；172.特殊要求特殊要求:两支承跨距大, 轴刚度小: 安装座孔长,不方便: 两轴中心距小:经济性:调心轴承调心轴承(3类)圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承(NA类) 滚针轴承滚针轴承优先6类及普通精度类及普通精度1819类型代号宽度系列直径系列内径代号内部结构公差等级成套轴承 分部 件5 4 3 2 1内径代号内径代号:从从20495 d/5 (22,28,32除外除外);表表15-4 p.288直径系列直径系列:数字数字0、1、2、3 、4(特轻、轻、中、重特轻、轻、中、重) 宽度系列宽度系列:0、1、2、3与

8、直径系列对应与直径系列对应 0系列系列可省可省(除除圆锥、调心滚子、推力圆锥、调心滚子、推力表注表注)类型代号类型代号:数字或字母 (表表15-1) (p.284-2851,3,5,6,7类类)直径系列直径系列 + 宽度系列宽度系列 = 尺寸系列尺寸系列(表表15-3) p.287 15.3 滚动轴承的代号代号: 前置代号前置代号 基本代号基本代号 后置代号后置代号组成 (字母) 数字(字母)(五位) 字母(数字)2021 后置代号后置代号 (无特殊要求省略不标)用字母和数字等表示轴承的结构、公差及材料的特殊要求等。 公差等级代号：公差等级代号：/P0(不注) /P6 /P6x /P5 /P4

9、 /P2（表15-7）p.288 低 高内部结构代号表156 p.288 40 1525 P0级为普通级，省略不标；级为普通级，省略不标；/P6X级仅适用于圆锥滚子轴承。22例：7 2 1 2 AC 深沟球轴承直径系列为3(中),宽度系列为0(省略)内径d=25mm0级公差(省略)角接触球轴承直径系列为2(轻),宽度系列为0(省略) 内径d =60mm=25例：6 3 0 5 23 圆锥滚子轴承 宽度系列为0 (不省略)直径系列为4(重)内径=45mm例: 3 0 4 0 9 5 推力轴承11直径系列为1(特轻) ，宽度系列为103内径17mm/P66级精度 例: 51103 /P6 2415

10、.4 滚动轴承的力分析、失效和计算准则 2.失效形式失效形式:各滚动体受力不均匀受力不均匀各滚动体受力均匀受力均匀(1)疲劳破坏疲劳破坏(点蚀点蚀)(2)永久变形永久变形点、线接触正常正常失效寿命计算寿命计算常用常用极低、较大静强度计算静强度计算(3)早期磨损、胶合、内外圈 和保持架破损不正常不正常当轴承轴轴F 承受 径径F1.受力分析：受力分析：下下半圈受载半圈受载上上半圈不受载半圈不受载251 1）疲劳点蚀）疲劳点蚀 ：安装、维护、润滑正常的情况下，滚动轴承在工作过程中，安装、维护、润滑正常的情况下，滚动轴承在工作过程中，滚动体与滚道接触表面产生变接触应力，导致疲劳裂纹，其滚动体与滚道接触

11、表面产生变接触应力，导致疲劳裂纹，其扩展到接触表面，形成疲劳点蚀，使轴承不能正常工作，出扩展到接触表面，形成疲劳点蚀，使轴承不能正常工作，出现较强烈的振动、噪声和发热现象。现较强烈的振动、噪声和发热现象。点蚀机理262 2）永久变形：）永久变形：273 3）胶合、磨损：）胶合、磨损：28 决定轴承尺寸：针对主要失效形式进行必要的计算。 一般工作条件的轴承：接触疲劳寿命计算和静强度计算 摆动或转速较低的轴承：静强度计算 高速轴承：寿命计算，核验轴承的极限转速 (发热造成粘着磨损、烧伤)。 三个基本性能参数(与主要失效形式相对应)： 基本额定动载荷Cr(径向)或Ca(轴向) -满足一定疲劳寿命 基

12、本额定静载荷C0r(径向) 或C0a(轴向) -满足一定静强度 极限转速N0 -控制轴承磨损。 各种轴承的性能指标值可查附录或有关手册。3.计算准则计算准则：294.滚动轴承的动载荷和寿命计算滚动轴承的动载荷和寿命计算 1)寿命计算寿命计算 ： 轴承中任一元件出现第一个疲劳扩展迹象前,一个套圈相对另一套圈的总转数或某一转速下的工作小时数。轴承寿命轴承寿命L同样轴承在相同工作条件下运转，实际寿命不同 轴承寿命的可靠度：一组相同轴承能达到或超过规定寿命的百分率 30基本额定寿命基本额定寿命(10,10h) 一组同一型号轴承在同一条件下运转,可靠度为90时,能达到或超过的寿命90轴承在发生疲劳点蚀前

13、能达到或超过的寿命概率为90其失效率为失效率为10。轴承的基本额定寿命：90%可靠度、常用材料和加工质量、常规运转条件下的寿命。不同可靠度、特殊轴承性能和运转条件时其寿命可对基本额定寿命进行修正，称为修正额定寿命。 31当轴承当轴承L1010转时，轴承能承受的最大载荷。转时，轴承能承受的最大载荷。轴承1: P=2000N , L10=106转轴承2: P=1000N , L10=2106转 轴承1轴承2轴承1FS2, 轴承II被压紧轴承II承受的轴向载荷： Fa2=FA+FS1轴承I（放松端） Fa1=FS139若FS1+FAFS2, 轴承I被压紧轴承I（压紧端） Fa1=FS2-FA轴承II

14、（放松端） Fa2=FS240计算角接触轴承轴向力的方法：判明轴上全部轴向力（包括外载荷和轴承的附加内部轴向力） 合力的指向，确定“压紧”端轴承；“压紧”端轴承的轴向力等于除本身的附加内部轴向力外其它所有轴向力的代数和；“放松”端（另一端）轴承的轴向力等于它本身的附加内部轴向力。另法：不判断两轴承“压紧”、“放松” Fa=本身的内部轴向力本身的内部轴向力 除本身的内部轴向力外其余轴向力之和除本身的内部轴向力外其余轴向力之和大者大者411. 求求Fr1、Fr2:(径向载荷径向载荷)求支反力求支反力2. 求求Fa1、Fa2:(1)径向接触轴承径向接触轴承 (6 、 1 、 2类类)Fa1212Fa

15、 一端固定、一端游动一端固定、一端游动 Fa1= Fa , Fa2=0Fa指向者受力指向者受力Fa1=0 , Fa2= Fa 两端固定两端固定固定端受力固定端受力( 2)角接触轴承角接触轴承 (3、7类类)安装型式安装型式正安装正安装S面对面面对面反安装反安装S背对背背对背FS1FS2FS1FS2画安装简图画安装简图求求FS1、FS2Fa=本身的内部轴向力本身的内部轴向力 除本身的内部轴向力外其余轴向力之和除本身的内部轴向力外其余轴向力之和大者大者轴承寿命计算小结:42按许用弯曲应力计算已知：轴的结构、力的大小和作用点的位置 (弯矩 M、扭矩 T )，轴的材料。步骤：1) 画出轴的结构简图，找

16、出力的作用点；2) 将载荷分解到水平和垂直平面内，求出支点反力；3)作水平和垂直面的弯矩图；4)作合成弯矩图； 22VMMMH43PXFrYFa 表(15-12)查判断系数查判断系数e r:轴承的额定静载荷,查表p.353判 Fa/Fr 与 e 的关系定定X、YFa/Fre 轴向力较小轴向力较小,可忽略不计可忽略不计,只计只计Fr Fr 即：X=1 , Y=0 轴向力较大轴向力较大,要计要计即：X 1, Y 0Fa/Fre按Fa/C0r 查查 e 15 按 Fa/C0r 查查 e 25、 40 表15-12e=1.5 tan (由型号查)深沟球轴承角接触球轴承圆锥滚子轴承3.求求P1、P2:(

17、当量动载荷)446106101060)(6010htPPthnLfPfCPfCfnL 寿命指数 球轴承球轴承3 滚子轴承滚子轴承10/3载荷系数fP ; 温度系数ft 查表4.求寿命求寿命L10h(C)4515.5 滚动轴承组合设计(一)轴承组合轴向固定一.轴承轴向固定要求:二. 轴承的轴向固定三. 轴承组合的轴向固定1.防止轴向窜动2.能进行轴承间隙调整3.必要时允许轴承轴向游动(受热伸长)(二)轴承的周向固定（配合）(三)轴承的装拆利于装拆(可靠、方便、不损坏)(四)轴承组合的调整461.内圈内圈固定在轴上轴肩 套筒轴用弹性挡圈圆螺母止退垫圈2.外圈外圈 固定 在座 孔上轴承端盖孔用弹性圈

18、座孔凸肩螺纹环轴端挡板螺钉二. 轴承的轴向固定47三. 轴承组合的轴向固定：1.两端固定 每个支点固定一个方向双向均固定内圈固定内侧，外圈固定外侧正安装正安装:同上反安装反安装:内圈固定外侧， 外圈固定内侧Fa12角接触轴承角接触轴承 (3、7类)轴承固定方式 径向轴承径向轴承(6、1、2类)48 正安装正安装（面对面、内八字） 两轴承外圈的窄边相对FS 面对面面对面 反安装反安装（背对背、外八字） 两轴承外圈的宽边相对FS 背对背背对背FS1FS2FS1FS249应用: 跨距短, 温差不大 不可调游隙轴承: 可调游隙轴承 :要求要求:调整垫片(热补偿间隙,轴承游隙)C查手册在不受FA端留间隙

19、 C=0.250.450其中一个支点双向固定，另一支点不固定固定支点固定支点游游动动支支点点内外圈的内外侧均固定1、2、6类轴承:N类轴承：3、7类轴承：固定内圈两侧,外圈与座孔间隙配合内外圈内外侧均固定不可作游动支点应用: 跨距长 温差大12Fa2.一端固定，一端游动轴承固定方式51 自动补偿轮齿两侧螺旋角的制造误差，使轮齿受力均匀 与其相啮合的低速齿轮轴系则必须两端固定，以便两轴都得到轴向定位。应用: 特殊场合3.两端游动52两端游动两端游动53嵌入式轴承盖541.以轴承为基准件轴承与轴: 基孔制50k6(m6)轴承与孔: 基轴制100H7(J7、Js7)2.转动圈比 固定圈紧轴承不标(二

20、)轴承的周向固定（配合）100H7/k6100H750 H7/k650k655利于装拆(可靠、方便、不损坏)轴承内圈R轴肩处r轴承定位高度不宜过高 拆卸时不损坏轴肩轴承内圈(三)轴承的装拆安装轴承轴段不宜过长易装易拆56装拆：温差法与压入法装拆装拆：温差法与压入法装拆（1 1）温差法：）温差法：加热轴承或冷却轴加热轴承或冷却轴（2 2）压入法装拆：）压入法装拆：专用工具，正确施压专用工具，正确施压571. 轴承间隙的调整轴承间隙的调整（相对运动、储存润滑剂） 1 1）靠加减轴承盖与机座间的垫片厚度进行调整：）靠加减轴承盖与机座间的垫片厚度进行调整：2 2）靠螺钉通过轴承外圈压盖进行调整：）靠螺

21、钉通过轴承外圈压盖进行调整：(四)轴承组合的调整582.轴系部件的位置调整轴系部件的位置调整锥齿轮或蜗杆在装配时，通常需要进行轴向位置的调整。为了便于调整，可将确定其轴向位置的轴承装在一个套杯中，改变套杯在外壳孔中的位置即可方便地对轴系部件进行整体调整。套杯与端盖之间的垫片调轴承间隙机壳与套杯之间的垫片调轴系部件的位置锥齿轮轴系组装5915.6 滚动轴承的润滑与密封1.润滑润滑 (dn(23) 105 mmr/min), 承载力大，不易流失，易密封维护润滑效果好，具冷却、清洗作用，供油及密封麻烦浸油不超过滚动体的中心减少阻力、磨损、噪音，冷却，吸振防锈脂脂润滑油油润滑6015.6 滚动轴承的润滑与密封2.密封密封外侧密封：保证润滑良好、防止外泄，防止灰尘、水气、杂质、酸气进入接触式密封非接触式密封组合密封毛毡圈密封圈缝隙式装置迷宫装置611 1）接触式密封装置：）接触式密封装置：靠毛毡圈、密封圈等；靠毛毡圈、密封圈等； 矩形断面的毛毡圈1被安装在梯形槽内,它的孔径略小于轴径,对轴产生一定的压力而起到密封作用。 密封效果好，毛毡圈寿命较短。 脂润滑。要求环境清洁，轴颈圆周速度 45m/s，工作温度 90C62接触式密封：接触式密封：密封圈密封密封圈密封 用皮革、塑料或耐油