滚动轴承(第13章01)

1、第十三章第十三章 滚动轴承滚动轴承 主要内容1、概述2、滚动轴承的代号3、滚动轴承的类型和选择4、滚动轴承的力分析、失效和计算准则5、滚动轴承的动载荷和寿命计算6、滚动轴承组合设计组成：内圈、外圈、滚动体、保持架131 概 述 一、滚动轴承的构造 滚动体的形状 二、滚动轴承的材料强度高且耐磨的合金钢，内圈、外圈、滚动体：轴承铬钢GCr15，硬度 6065 HRC渗碳轴承钢：G20Cr2Ni4A 保持架：低碳钢；铜、铝、工程塑料滑动轴承滚动轴承1）摩擦阻力矩较小，起动力矩小；2）径向游隙较小，运动精度高；3）可同时承受径向、轴向载荷,轴承组合较简单;4）便于密封、易于维护；5）不需有色金属，标准

2、件，成本低。三、滚动轴承的特点 1）承受冲击载荷能力差；2）振动、噪音较大；3）径向尺寸较大；4）高速重载下寿命较短；132 滚动轴承的类型及选择一、滚动轴承的主要类型与特点 接触角 向心轴承 径向力 向心角接触轴承 推力角接触轴承 推力轴承 径向力（主要）轴向力 径向力轴向力 （主要）轴向力按受载荷方向分：向心轴承、推力轴承、向心推力轴承=00454590=90(a)(b)(c)(d) 滚子轴承承载能力高，极限转速低 滚针轴承承载能力较高，径向尺寸小按滚动体形状： 球轴承 承载能力低，极限转速高滚动轴承的主要类型、结构和特点14235NAN9670：双列角接触球轴承 1：调心球轴承 2：推力

3、调心滚子轴承3：圆锥滚子轴承 5：推力球轴承 6：深沟球轴承7：角接触球轴承 2：推力调心滚子轴承 N：圆柱滚子轴承NA：滚针轴承 4：双列深沟球轴承 8：推力圆柱滚子轴承 9：推力圆锥滚子轴承. 角接触球轴承7 . 圆锥滚子轴承3二、滚动轴承的代号 4. 推力球轴承5 最常用几种 ：. 深沟球轴承前置代号前置代号后置代号后置代号前置代号基本代号后置代号 五 四 三 二 一轴承分部件代号 内径代号 宽度系列代号 直径系列代号 类型代号 其他代号 公差等级代号 特殊轴承材料代号 保持架及材料代号 密封与防尘代号 内部结构代号 游隙代号 分部件：内圈L外圈保持架 K 滚动体表示轴承结构、形状、材料

4、、公差等级等1、基本代号 （1）轴承类型 13567N深沟球轴承圆锥滚子轴承角接触球轴承调心球轴承圆柱滚子轴承推力球轴承基本代号右起第五位 （2）尺寸系列 基本代号右起三、四位 宽度系列右起第四位 0系列（正常宽度）可省略 注：对于调心滚子轴承和圆锥滚子轴承，不可省略注：对于调心滚子轴承和圆锥滚子轴承，不可省略数字 0 9直径系列右起第三位 数字 0 9（3）轴承的内径右起一二位数字 a) d=10, 12, 15, 17mm 时 代号 00 01 02 03 b) d= 20 480mm 时d=代号5(mm) 基本代号基本代号 五 四 三 二 一 类型 直径系列 内径 宽度系列多数正常系列可

5、不标特殊情况6 2 1 2N 2 2 0 83 3 3 1 5 E加强型E表示为增大承载能力进行结构改进的加强型深沟球轴承尺寸系列代号02轴承内径085=40圆柱滚子轴承尺寸系列代号圆锥滚子轴承尺寸系列代号轴承内径155=75轴承内径125=60注：有时轴承需成对安装（配置代号）。 面对面（/DF） 背对背(/DB) 串联(/DT)三、滚动轴承类型的选择 主要依据主要依据：工作载荷、转速、支承刚性和安装精度工作载荷、转速、支承刚性和安装精度 1） 转速高，载荷小，旋转精度高 球轴承 转速低，载荷大，或冲击载荷 滚子轴承 2）仅受Fr 向心轴承仅受Fa，转速不高时推力轴承角接触球轴承7类（n较高

6、时）同时受Fr和Fa均较大时圆锥滚子轴承3类（n较低时）Fr较大，Fa较小时Fa较大，Fr较小时3）要求n120时，因金属组织硬度和润滑条件等的变化，轴承的基本额定动载荷C有所下降引入温度系数 f t 当P、n已知，预期寿命为Lh ，则要求选取的轴承的额定动载荷为选轴承型号和尺寸 例1：一圆锥滚子轴承30208的基本额定动载荷C34000N，极限转速nlim5000r/min，承受当量动载荷P3000N，要求预期寿命Lh=50000h，求允许的最高转速为多少？解：h6h)(6010LPCnL考虑极限转速 ，综合考虑，轴承允许的最高工作转速为1089 r/min。nnlimmin 5000 r

7、/min/1089300034000500006010)(60103106h6rPCLn例2：有一型号为6207的深沟球轴承,已知径向载荷Fr=2300N,轴向载荷Fa=600N,径向基本额定静载荷C0=15000N,e=0.24,转速n=2900r/min,基本额定动载荷C=25500,载荷平稳，若要求其预期寿命为5000小时，试校核该轴承的寿命。解：1.求X,YP=fd(XFr+YFa)=0.562300+1.8600=2368N因Fa/Fr=600/2300=0.26e查表得：X=0.56, Y=1.82.计算当量动载荷确定e值Fa/Cor=600/15200=0.03953.求轴承寿命

8、36610102550071766060 29002368hcLhnP该轴承满足要求大于5000小时四、角接触球轴承(圆锥滚子轴承)的轴向载荷Fa的计算 1）派生轴向力的大小方向 a)正装（面对面） 适合于传动零件位于两支承之间 b)反装（背靠背）适合于传动零件处于外伸端Fd的方向：沿轴线由轴承外圈的宽边窄边。12FaR1R2FrFaFaFr21FaR1R2Fs2Fs1Fs1Fs2Fs1Fs1Fs2Fs2BaB/2DpwaCBFr载荷作用中心：位置用a表示。a ：载荷作用中心至轴承外侧端面距离（查手册）70000C15rdeFF 70000AC 25rdFF68. 070000B 40rdFF

9、14. 130000YFFrd22）实际轴向载荷Fa的确定 （1）当轴有向左移动的趋势,轴承1被“压紧”，轴承2被“放松” 轴承1上的轴向力由Fd1增大到Fa+Fd2, 阻止轴左移 轴承2上的轴向力，力平衡本身的派生轴向力 21daFFFa22dFFa 轴承1的实际轴向载荷为12ddaFFFFs2FaFs1（2）当 12ddaFFF轴有右移的趋势，轴承2被“压紧”，轴承1被“放松” 轴承2上的轴向力由Fd2增大到 Fd1 Fa, 阻止轴右移 轴承2实际所受的轴向力为adFFFa12轴承1实际所受的轴向力，由力的平衡条件本身派生轴向力 11dFFa Fs2FaFs1结论：实际轴向力Fa的计算方法

10、1）分析轴上派生轴向力和外加轴向载荷，判定被“压紧”和“放松”的轴承。2）“压紧”端轴承的轴向力等于除本身派生轴向力外，轴上其他所有轴向力代数和。3）“放松”端轴承的轴向力等于本身的派生轴向力五、不稳定载荷和转速下的轴承寿命计算（自学）载荷P和转速n变化时，求平均当量转速nm和平均当量动载荷Pm 求轴承寿命 六、不同可靠度时滚动轴承的寿命L（自学）为计算不同可靠度时轴承的寿命，引入寿命修正系数a1，101LaLn例：一工程机械传动装置中的轴，其支撑采用7208AC的角接触球轴承，如图所示，已知Fr1=1000N,Fr2=2060N,作用于轴上的轴间载荷FA=880N，基本额定动载荷=35200

11、N,转速5000r/min,中等冲击，预期寿命2000h,所选轴承是否恰当？（判断系数0.68)解： （）计算轴承，的轴向力Fa1和Fa2查表13.7得派生轴向力Fd1=0.68Fr1=0.681000=680NFd2=0.68Fr2=0.682060=1400.8N因 Fd2+FA=1400.8880=2280.8N Fd1故左边轴承为压紧端，有Fa1=Fd2FA=2280.8N Fa2=Fd2=1400.8N （）计算轴承的当量动载荷因Fa1/Fr1=2280.8/1000=2.2808 eFa2/Fr2=1440.8/2060=0.68= e查表13.5得X1=0.41,Y1=0.87,

12、X2=1,Y2=0,两轴承的当量动载荷为：（）计算当量载荷下所需的基本额定动载荷r1载荷为中等冲击，取fd1.5,工作温度正常取ft13116603028710rhtPnCLNf6110()313960thf CLhnP故所选轴承满足要求NFYFXfParp44.3591) 8 .228087. 0100041. 0( 5 . 111111NFYFXfParp3090) 8 .1400020601 ( 5 . 122222135 滚动轴承的静载荷与极限转速 一、滚动轴承的静载荷 1、基本额定静载荷C0 当轴承转速很低或作间歇摆动时，轴承的失效形式为塑性变形 2、按静载选择轴承的条件 000PS

13、C 基本额定静载荷 C0使轴承中受载最大滚动体的接触应力达到下列规定值的载荷（球轴承：4200MPa；调心轴承：4600MPa； 滚子轴承：4000MPa）。0000CCS P000CPS计算额定静载荷， 当量静载荷，安全系数极限转速：在一定载荷和润滑条件下，轴承所允许的最高转速。轴承样本和手册中，列出了特定条件下的极限转速 nlim。实际工作条件下的极限转速nmax f1 f2 nlim 式中：f1载荷系数，用于考虑载荷大小对极限转速的影响。f2载荷分布系数，用于考虑轴承中载荷分布情况对极限转速的影响。二、滚动轴承的极限转速n lim滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸选择的过程

14、确定轴承所承受的FR与FA计算当量动载荷fd=fd(XFR+YFA)明确轴承的工作转速n与预期寿命L10计算轴承应满足的基本额定动载荷max610/ 11060PnLC由轴承样本（手册）查取合适的轴承136 滚动轴承装置的设计 轴承装置的设计主要考虑下面几方面的问题：轴承装置的设计主要考虑下面几方面的问题：）轴承的安装、配置和紧固）轴承相关零件的配合）轴承的润滑和密封）提高轴承系统的刚度 轴承是用来支承轴的，而轴又要带动轴上轴承是用来支承轴的，而轴又要带动轴上零件工作。所以轴承的设计一定包括合理设零件工作。所以轴承的设计一定包括合理设计轴承装置。计轴承装置。一、滚动轴承支承的结构型式 1、双支

15、点各单向固定支承双支点各单向固定支承 一端轴承的固定只限制轴沿一个方向的串动，另一端轴承的固定限制另一方向的串动，两端轴承的固定共同限制轴的双向串动。 特点：结构简单，安装调整容易，适用于温度变化不大的短轴。2. 一端双向固定一端游动支承一端双向固定一端游动支承 一端轴承的固定即限制轴的双向串动；另一端轴承不固定，为游动支承。特点：轴的位置准确，但结构较复杂，适用于温度变化大的长轴。向心推力组合3. 两端游动两端轴承的固定均不限制轴的轴向串动，均为游动支承。例如：人字齿圆柱齿轮传动中的小齿轮轴必须采用两端游动支承。但大齿 轮的轴向位置必须固定。低速齿轮轴必须两端固定，高速轴两端游动 二、轴承的

16、轴向固定及装拆二、轴承的轴向固定及装拆1、轴承内、外圈的轴向固定根据轴向载荷大小选用不同结构，如轴端挡圈、圆螺母、套筒、弹性挡圈、端盖等。 2、装拆（大尺寸轴承）：热油8090加热轴承或干冰冷却轴颈。（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。装：拆：专用拆卸器。错误的施力正确的施力四、滚动轴承游隙和轴系轴向位置的调整通过带螺纹的零件或端盖下的垫片来调节轴承的调整：1）轴承游隙的调整垫片圆螺母轴承游隙及轴系的轴向位置调整2）轴系轴向位置的调整注意：圆锥齿轮和蜗杆必须调整轴系的轴向位置L2b方法：调整套杯端面与轴承座端面间垫片厚度三、滚动轴承的配合三、滚动轴承的配合游隙受载滚动体承

17、载 游隙合适，其大、小受影响。影响运转精度寿命内圈膨胀外圈收缩游隙+-0+-0G7H7Js7J7js6j6k6m6n6?DH7?dk6标准件：内圈基孔制 外圈基轴制 （不标注）轴承外径公差带轴承内径公差带原则：1、尺寸大、载荷大、振动大、转速高，工作温度高： 选紧一点的配合。2、经常拆卸、游动套圈：采用较松的配合。四、提高轴系刚度的措施四、提高轴系刚度的措施刚度 旋转精度、噪音、振动1、选用合理轴承类型滚子轴承刚度球轴承 选用双列轴承、滚子轴承、四点接触轴承。2、选择合理的轴承安装方式悬伸端：反安装时，刚度两轴承间：正安装时，刚度L1L2L1L2LL3、轴承预紧预紧：用某种方法使轴承中产生并保

18、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。常用预紧方法：1）用垫片和长短隔套预紧2）夹紧一对磨窄了的外圈（或内圈） 的角接触轴承3）夹紧一对圆锥滚子轴承(a)(b)图13-28图13-29(b)(a)(a)(b)图13-28图13-29(b)(a)4）利用弹簧预紧五、滚动轴承的润滑 润滑方式： 1、脂润滑2、油润滑油浴或飞溅润滑、滴油润滑、喷油润滑、油雾润滑六、滚动轴承的密封密封的作用密封的类型：1、接触式密封毡圈密封通常根据 dn 值选择润滑方式，各类润滑方式的dn值见表13-10。3、固体润滑毡圈密封唇形密封圈 隙缝密封甩油密封2、非接触式密封 曲路密封（迷宫密封）作业1、图示为一蜗杆轴用两个角接触球轴承支承。已知蜗杆所受轴向力图示为一蜗杆轴用两个角接触球轴承支承。已知蜗杆所受轴向力Fx580N，两轴承的径向力为：，两轴承的径向力为：Fr1935N，Fr21910N，载荷系数，载荷系数fd1.1。试计算轴承的寿命。基本额定动载荷。试计算轴承的寿命。基本额定动载荷C=101000N, n=100000rpm 注：派生轴向力注：派生轴向力FdeFr， e0.36。 当当 e时，时，X1，Y0；当；当