机械设计9—滚动轴承

1、12-1 概述概述12-5 12-1 概概 述述滚动轴承是滚动轴承是标准件标准件，主要掌握，主要掌握合理选择和合理使用合理选择和合理使用。一、构造一、构造内圈内圈外圈外圈滚动体滚动体保持架保持架内圈：内圈： 装在轴上。装在轴上。外圈：外圈： 装在轴承座孔中。装在轴承座孔中。滚动体：滚动体： 在两套圈之间滚动并传递载荷。在两套圈之间滚动并传递载荷。保持架：保持架： 将滚动体均匀隔开。将滚动体均匀隔开。 滚动体滚动体分为分为球球滚子：滚子： 圆柱形、圆锥形、滚针、鼓形等圆柱形、圆锥形、滚针、鼓形等特点：最常用的标准件之一（互换性好），摩擦阻力小，起特点：最常用的标准件之一（互换性好），摩擦阻力小，

2、起动灵活，效率高，只需选择计算，无需设计。动灵活，效率高，只需选择计算，无需设计。 但抗冲击能力差，径向尺寸较大，高速重载时寿命较低，但抗冲击能力差，径向尺寸较大，高速重载时寿命较低，噪音较大，有些场合无法使用。噪音较大，有些场合无法使用。二、材料二、材料内、外圈和滚动体：内、外圈和滚动体：用滚动轴承钢（用滚动轴承钢（GCr15、GCr15SiMn等）等）制造。淬火后表面硬度可达制造。淬火后表面硬度可达5866HRC。保持架：保持架：用比较软的低碳钢、铜合金、铝或塑料制造。用比较软的低碳钢、铜合金、铝或塑料制造。12-2 滚动轴承的类型和代号滚动轴承的类型和代号一、滚动轴承的类型一、滚动轴承的

3、类型1.1.按承载能力分按承载能力分 向心轴承：主要承受向心轴承：主要承受Fr ， = 0。 45 。 径向接触向心轴承：径向接触向心轴承： = 0。 角接触向心轴承：角接触向心轴承： 推力轴承推力轴承: 只能或主要承受只能或主要承受Fa， = 45。 90 。角接触推力轴承：角接触推力轴承： 45。 e故故 X1= 0.56 , Y1= 1.69 （插值）（插值）Fa / /Fr2 = 900/ /2100 = 0.43 e故故 X2= 0.56 , Y2= 1.69 （插值）（插值）当量动载荷当量动载荷 P1 = fP (X1 Fr1 +Y1 Fa1 )= 0.56x x1000+1.69

4、x x900 = 2081 N P2 = fP (X2 Fr2 + Y2 Fa2 )= 0.56x x2100+1.69x x900 = 2697 N例例:一农用水泵，决定选用深沟球轴承，轴颈直径一农用水泵，决定选用深沟球轴承，轴颈直径d =40mm，转速转速n=2500r/ /min，已知，已知Fr1=Fr2=1810N， 轴向外载荷轴向外载荷FA=740N，预期寿命，预期寿命Lh= 10000h， fP=1 ， ft=1。试选择轴。试选择轴承的型号。承的型号。解：拟选用解：拟选用6208，查表手册得，查表手册得C0 = 18000 N ， C = 29500 N Fa/ /C0r = FA

5、 / /C0r = 740/ /18000 = 0.04查表查表13-5 e = 0.24Fa / /Fr = 740/ /1810 = 0.4 e 故故 X = 0.56 , Y = 1.8当量动载荷当量动载荷 P =fP（X Fr + Y Fa） = 0.56x x1810+1.8x x740 = 2346 N36613255)2346295001(25006010)(6010hthLhPCfnL 轴承适用轴承适用2. 角接触球轴承（角接触球轴承（7类）和圆锥滚子轴承（类）和圆锥滚子轴承（3类）的类）的 轴向载荷轴向载荷Fa 的计算的计算 FrS1S2F1F2Fr1Fr2（1）由于这些轴承

6、存在接触角）由于这些轴承存在接触角 ，正是这种轴承的内部结构特点，正是这种轴承的内部结构特点，伴随伴随径向载荷径向载荷会产生内部轴向力会产生内部轴向力 派生（内部）轴向力派生（内部）轴向力SF1F2S1S2Fr1Fr2Fr S方向方向：由轴承：由轴承外圈的宽边指向窄边外圈的宽边指向窄边，通过内圈作用于轴上通过内圈作用于轴上。（a）当）当 轴右移趋势轴右移趋势 2被被“压紧压紧”, 1被被“放松放松” 2上的派生轴向力由上的派生轴向力由Fs2增大增大到到Fa+Fs1, 阻止轴右移阻止轴右移 （b）当）当 轴左移趋势轴左移趋势 1被被“压紧压紧”, 2被被“放松放松” 1上的派生轴向力由上的派生轴

7、向力由Fs1增大增大到到Fs2-FaFa, 阻止轴左移阻止轴左移 12aFFsFs1121aaaFFsFFFs12aFFsFs1222aaaFFsFFFsFa1 = maxFsFs1 , ,| Fs2- -FA | Fa2 = maxF Fs2 , ,| Fs1+ +FA | （a）当）当 轴右移趋势轴右移趋势 1被被“压紧压紧”, 2被被“放松放松” 1上的派生轴向力由上的派生轴向力由Fs1增大增大到到Fa+Fs2, 阻止轴右移阻止轴右移 （b）当）当 轴左移趋势轴左移趋势 2被被“压紧压紧”, 1被被“放松放松” 2上的派生轴向力由上的派生轴向力由Fs2增大增大到到Fs1-FaFa, 阻止

8、轴左移阻止轴左移 21aFFsFs1222aaaFFFsFFs21aFFsFs1121aaaFFsFFsFFa1 = maxFsFs1 , ,| Fs2+ +FA | Fa2 = maxF Fs2 , ,| Fs1- -FA | S存在存在 3型、型、7型轴承成对使用，使型轴承成对使用，使S1与与S2方方向相反，使轴受力合理。向相反，使轴受力合理。例例: 计算下列一对计算下列一对7207AC轴承的当量动载荷轴承的当量动载荷P1和和P2 。 fP=1 S = 0.68Fr ，e = 0.68 ，Fa/ /Fr e时，时，X =1 Y = 0 Fa/ /Fre时，时，X = 0.41 Y = 0.

9、87解：解：S1= 0.68Fr1 = 0.68x x1000 = 680 N S2= 0.68Fr2 = 0.68x x2100 = 1428 N Fa1 = max680，528 = 680 N Fa2= max1428，1580=1580 N Fa1/ /Fr1 = 680/1000 = 0.68 = e X1 =1 Y1 = 0 Fa2/ /Fr2 = 1580/2100 = 0.75 e X2 =0.41 Y2 = 0.87P1 =fP (X1 Fr1 + Y1 Fa1 ) = 1x x1000+0 x x680 = 1000 NP2 = fP( X2 Fr2 + Y2 Fa2 )

10、= 0.41x x2100+0.87x x1580 = 2236 N例例: 已知轴承承受的径向载荷已知轴承承受的径向载荷Fr1 =918N，Fr2 =2245N，轴向外载荷，轴向外载荷FA =230 N，轴颈直径，轴颈直径d=35mm，转速，转速n = 2890r/ /min，运转中有中，运转中有中等冲击，常温工作，预期寿命等冲击，常温工作，预期寿命50000h，现拟选用一对，现拟选用一对30207，试问，试问轴承是否适用？轴承是否适用？ S =Fr/ /2Y ，e = 0.37 ，Fa/ /Fr e 时，时，X =1 Y = 0 Fa/ /Fre时，时，X = 0.4 Y = 1.6解：解：

11、S1= Fr1 / /2Y = 918 / /2x x1.6 = 287 N S2= Fr2 / /2Y =2245/ /2x x1.6 = 702 N Fa1 = max 287，932 = 932 N Fa2 = max702，57= 702 N Fa1/ /Fr1 = 932/918 e X1 =0.4 Y1 = 1.6Fa2/ /Fr2 = 702/2245= 0.312 P1 ，故只按轴承，故只按轴承2计算寿命即可，计算寿命即可，C =54200N结论：轴承适用。结论：轴承适用。hPCfnLth5000060679)3368542001(28906010)(601031066 9-5

12、 滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计 轴承的组合设计实际上就是如何在机器中合理的使用轴承。组合轴承的组合设计实际上就是如何在机器中合理的使用轴承。组合设计中主要应考虑以下几个方面的问题：设计中主要应考虑以下几个方面的问题：一、支承刚度和同轴度一、支承刚度和同轴度二、滚动轴承轴系的固定二、滚动轴承轴系的固定通过轴承与轴和轴承座之间的连接固定，使轴系在机器中有确定的位置。通过轴承与轴和轴承座之间的连接固定，使轴系在机器中有确定的位置。 1. 双支点单向固定双支点单向固定（两端单向固定两端单向固定）6类3类和7类安装时，轴承外圈与端盖间隙：间隙：0.250.4mm允许轴少量热膨胀，用垫片垫片或调整

13、螺钉调整螺钉调节。每个轴承承受一个方向的轴向力每个轴承承受一个方向的轴向力组合后，组合后，限制轴双向移动限制轴双向移动。用于用于l 400mm， t t 小的短轴小的短轴2. . 一端双向固定、一端游动（单支点双向固定）一端双向固定、一端游动（单支点双向固定）6类N类一对7类一对3类用于用于l 400mm， t t 较大短轴较大短轴固定端：承受双向轴向力固定端：承受双向轴向力游动端游动端：补偿轴的热伸长，防止卡死补偿轴的热伸长，防止卡死3. 两端游动两端游动三、轴承的轴向固定及装拆三、轴承的轴向固定及装拆1. 轴承内、外圈的轴向固定轴承内、外圈的轴向固定轴用挡圈轴用挡圈轴端挡圈轴端挡圈圆螺母圆

14、螺母+ +止动垫圈止动垫圈2. 装拆装拆温差法温差法（大尺寸轴承）：热油（大尺寸轴承）：热油80 90加热轴承加热轴承或干冰或干冰冷却轴颈冷却轴颈。压入法压入法（大批量）：中小型轴承用软锤敲入或用一（大批量）：中小型轴承用软锤敲入或用一段管子压住内圈敲入。段管子压住内圈敲入。孔用挡圈孔用挡圈轴承盖轴承盖轴肩高度低于内圈高度的轴肩高度低于内圈高度的3/ /4。四、滚动轴承的配合四、滚动轴承的配合滚动轴承的配合是指内圈与轴颈、外圈与外壳孔的配合。滚动轴承的配合是指内圈与轴颈、外圈与外壳孔的配合。内圈孔与轴的配合为基孔制，外圈与轴承座孔的配合为基轴制。内圈孔与轴的配合为基孔制，外圈与轴承座孔的配合为

15、基轴制。 m6 k6 j6 js6 松松紧紧 G7 H7 J7转动套圈的配合应紧一些，不动套圈的配合应松一些。转动套圈的配合应紧一些，不动套圈的配合应松一些。转速高、载荷大、振动强烈时，配合应紧；游动套圈配合应松。转速高、载荷大、振动强烈时，配合应紧；游动套圈配合应松。五、调整调整1. 轴承间隙的调整轴承间隙的调整加减垫片加减垫片2. 轴承的预紧轴承的预紧用某种方法使轴承中产生并保持一定的轴向力，以消除轴承的游隙。用某种方法使轴承中产生并保持一定的轴向力，以消除轴承的游隙。目的：提高轴承的旋转精度，提高轴承装置的刚度、减小轴的振动。目的：提高轴承的旋转精度，提高轴承装置的刚度、减小轴的振动。设

16、计：潘存云3. 轴承组合位置的调整轴承组合位置的调整锥顶点重合！锥顶点重合！用速度因素用速度因素dn 值作为选择润滑剂的条件值作为选择润滑剂的条件: : 当当dn ( (1.52) ) 105 mmr/ /min时，采用脂润滑，否则用油润滑。时，采用脂润滑，否则用油润滑。脂润滑：脂润滑：装填量装填量轴承空间的轴承空间的1/ /31/ /2, ,否则否则, ,摩擦发热摩擦发热润滑油的粘度根据速度因素润滑油的粘度根据速度因素dn和工作温度和工作温度t来确定，查图来确定，查图13-26。1. . 润滑润滑2. . 密封密封分类分类接触式接触式非接触式非接触式组合式密封组合式密封毡圈密封毡圈密封密封圈密封密封圈密封间隙密封间隙密封迷宫式密封迷宫式密封毛毡迷宫式密封毛毡迷宫式密封六、滚动轴承的润滑与密封六、滚动轴承的润滑与密封适用场合：脂润滑，轴圆适用场合：脂润滑，轴圆周速度周速