第16章滚动轴承

1、 p.252 前前 言言16-1 16-1 滚动轴承的基本类型和特点滚动轴承的基本类型和特点16-2 16-2 滚动轴承的代号滚动轴承的代号16-3 16-3 滚动轴承的选择计算滚动轴承的选择计算16-5 16-5 滚动轴承组合设计滚动轴承组合设计16-4 16-4 轴承的润滑与密封轴承的润滑与密封 二滚动轴承的二滚动轴承的特点特点：摩擦阻力小 功率损耗少 起动灵敏润滑简便 易于更换 价格低。 抗冲击能力差 高速时出现噪音 寿命也比不上液体润滑的滑动轴承一滚动轴承的结构一滚动轴承的结构：内圈内圈2装在轴上，外圈外圈1装在机座或零件的轴承孔内，内外圈上有滚道。保持架4的作用是把滚动体3均匀地隔开

2、，承载均匀，减少摩擦与磨损。 滚动体滚动体是钢球或滚子。 滚动体与内外圈的材是滚动轴承钢GCr15经热处理后硬度可达61-65HRc。 保持架保持架一般用低碳钢冲压而成，高速轴承采用有色金属或塑料。16-1 滚动轴承的基本类型和特点 p.271 1.公称接触角公称接触角：滚动体与外圈接触处的法线与垂滚动体与外圈接触处的法线与垂直于轴承轴心线的平面之间的夹角直于轴承轴心线的平面之间的夹角.愈大，可承受的轴向力愈大愈大，可承受的轴向力愈大。2.按承受的载荷方向或公称接触角的不同，滚动轴承可分为：按承受的载荷方向或公称接触角的不同，滚动轴承可分为： 1)向心轴承向心轴承:径向接触:径向接触 =0 以

3、以Fr(径向载荷径向载荷)为主。为主。 角接触 : 0 45 FrFa(轴向) 2)推力轴承推力轴承:角接触 : 45 90FaFr(径向） 轴向接触: =90以以 F(轴向载荷）为主。轴向载荷）为主。 径向接触=0角接触向心0 45角接触推力45 90轴向接触 =90 1.按滚动体形状分类按滚动体形状分类:可分为球轴承和滚子球轴承和滚子轴承。滚子又可分为圆柱滚子、圆锥滚子球面滚子和滚针等。 由于结构不同，各类轴轴承的使用性能承的使用性能也不同,说明如下：一. 滚动轴承的分类1.承载能力承载能力:在同样外形尺寸下，滚子球滚子球(线点)为1.5-3倍。所以在载荷较大或有冲击载荷时宜用滚子轴承在载

4、荷较大或有冲击载荷时宜用滚子轴承。 角接触轴承可以同时承受径向载荷和轴向载荷。 重中轻特轻2.极限转速极限转速:滚动轴承在一定载荷和润滑条件下，允许的最高在一定载荷和润滑条件下，允许的最高转速转速。 球滚子球滚子 特轻轻中重3.角偏差：角偏差：轴承由于安装误差或轴的变形等引起内外圈中心线内外圈中心线相对倾斜，其倾角相对倾斜，其倾角称为角偏差称为角偏差。采用调心轴承调心轴承。 调心性能： 球滚子4.推力轴承 类调心性能好、承载力较大二. 滚动轴承的基本类型和特点 p.273 表16-21.向心轴承 (0)深沟球轴承深沟球轴承 类 nlim最高、价廉、主要承受径向载荷主要承受径向载荷，也可承受轴向

5、载也可承受轴向载荷优先采用优先采用 类承载力较大,内外可分,只受径向载荷只受径向载荷Fr 类 径向径向 尺寸小尺寸小,只受径向载荷只受径向载荷Fr圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承滚针轴滚针轴承承2.调心轴承 (0) 3.角接触轴承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圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承 承受承受Fr+单向单向Fa( 要要成对使用，对成对使用，对称安装称安装)承载能力类 承受承受Fr+单向单向Fa ( 要要成对使用，成对使用，对称安装对称安装) 15 7000 25 7000 40 7000角接触球轴角接触球轴承承 类类类类3.角接触轴承 ( 45)以Fa为主 5类只承受轴向只

6、承受轴向(Fa)载荷载荷推力球轴推力球轴承承推力滚子轴承推力滚子轴承 类单向FAa大双向Fa（52000）单向Fa（51000）4.推力轴承1.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类类（深沟）、 N类类（圆柱滚子）(Fr大,冲击大) 、NA(滚针.径向尺寸小)纯纯Fa:5类类（推力球轴承）,FrFa : FrFa: FrFa: FrFa:6类类（深沟）7类类(角接触， =15, =25)和3类类（圆锥滚子）7类类（角接触，=400）和 3类（圆锥滚子）（推力推力+向心向心）组合二. 类型选择一般原则:按载荷大小、性质、方向、转速及其要求来选择2.特殊要求特殊要求:

7、Fr+Fa: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d/5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 11正常正常表16-6 :内径代号内径代号:从从20495 d/5 P.276表表16-5(00,10; 01.12; 02,15; 03,17):直径系列直径系列:数字数字(特轻特轻0、1 ； 轻轻2；中；中3；重；重4) (图图164)P.2753中中:宽度系列宽度系列:(表表16-4) 0窄、窄、1正常、正常、2宽

8、、宽、3.4特宽、特宽、 与直径系列对应与直径系列对应宽度系列为 0时可省去时可省去(除除调心滚子、圆锥、推力调心滚子、圆锥、推力表注表注):类型代号类型代号:数字或字母 ，举例如下 (P.275)/P6/P6X /P5/P4 /P2(最高）省略/0 0级级表16-7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16-4) 16-2 滚动轴承的代号 p.275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)例：7 2 12 AC 深沟球轴承宽度系列为0(不标)直径系列为内径d=25mm0级公差(不标)角接触球轴承

9、宽度系列为0(不标)直径系列为 轻内径d =60mm=25例：6 3 05 (/P0) 圆锥滚子轴承 宽度系列为0直径系列为4(重)内径=45mm作业: 16-1 p.289例: 3 0 4 09 *16-3 滚动轴承的选择计算 P.277 (一一)失效形式失效形式: 2.失效形式失效形式:各滚动体受力不均受力不均匀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：轴承工作，滚动体与滚道接触表面受变应力，载荷按脉动循环，反复作用，产生疲劳裂纹，扩展，形成疲劳点蚀，是滚动轴承的主要失效形式。当轴承转速极低，并在很大载荷或冲击载荷作用下，会使滚道和滚动体接触处产

10、生永久变形。(3)早期磨损、胶合、内外圈和保持架破损早期磨损、胶合、内外圈和保持架破损：是维护保养不当或密封润滑不良而造成的不正常失效。当轴承轴轴Fa 承受 径径Fr1.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(二二)轴承寿命轴承寿命: p.2782. 基本额定寿命基本额定寿命(10,h) 轴承中任一元件的材料出现第一个疲劳出现第一个疲劳扩展迹象前,一个套一个套圈相对另一套圈的圈相对另一套圈的总转数或某一转速下的工作小时数。总转数或某一转速下的工作小时数。1.轴承寿命轴承寿命：3. 基本额定动载荷基本额定动载荷 一一组同一型号组同一型号轴承由于材料和热处理的影响，在在同一条

11、件下运转同一条件下运转,寿命也不一样。对于一个轴承，很难预知其寿命。但试验表明轴承的可靠性与寿命之间有如右图的关系。可靠性用可靠度（可靠性用可靠度（R）来度量。）来度量。一组相同轴承能达到或超过规定寿命的百分率，称为轴承寿命的可靠度。如右图所示，当寿命当寿命L为为1*106r时，可靠度时，可靠度R为为90%。当寿命L为5*106r时，可靠度R为50%。 一组同一型号轴承在同一条件下运转，其可靠度一组同一型号轴承在同一条件下运转，其可靠度为为 90% 时，能达到或超过的寿命称为时，能达到或超过的寿命称为基本额定寿命基本额定寿命，记作L（单位为百万转，（单位为百万转，106r）或）或Lh（单位为（

12、单位为h小小时）。时）。换言之，即90%的轴承在发生疲劳点蚀前能达到或超过的的寿命称为基本额定寿命。对于单个轴承来讲，能达到或超过此寿的概率为90% 。/(1106r)R/()轴承寿命曲线轴承寿命曲线 当当轴承运转且基本额定寿命为一百万转时，轴承所能承受的轴承运转且基本额定寿命为一百万转时，轴承所能承受的载荷称之为基本额定动载荷。记作载荷称之为基本额定动载荷。记作C。向心轴承 Cr推力轴承 Ca。 Cr、 Ca可在滚动轴承产品样本或设计手册中可在滚动轴承产品样本或设计手册中查得查得。本书附表1、2、3中列举了少量轴承的C值供参考。 大 量试验表明，滚动轴承的基本额定寿命L（106r）与基本额定

13、动载荷C(N)、当量动载荷P(N)间的关系为 ： 106r （16-1）寿命指数，对于球轴承3；对于滚子轴承10/3。 C为基本额定动载荷，向心轴承 Cr，推力轴承 Ca。实际计算时，用小时表示轴承寿命比较方便，如用n代表轴的转速（r/min),则上式可写成： h（16-2） 上式中的P称为当量载荷。P.278;3. 基本额定动载荷基本额定动载荷10)(PCL=6)(6010PCnLh=二二.寿命计算公式：寿命计算公式：p.258 考虑冲击振动引入 fP (载荷系数),考虑高温(t100)引入 ft(温度系数) 。表16-8温度系数（P279） 表16-9载荷系数661060)(6010htP

14、PthnLfPfCPfCfnL基本额定动载荷：基本额定寿命：以上两式是设计计算时设计计算时常用的轴承寿命计算式，由此可确定常用的轴承寿命计算式，由此可确定轴承的寿命或型号轴承的寿命或型号。各类机器中轴承预期寿命的参考值轴承预期寿命的参考值列于表16-10中（p279）说明：1. n转速 rmin ， 2.10、h轴承的基本额定寿命106 转、小时。 3.当量动载荷假定的载荷与实际载荷相当。 5.载荷系数fP ; 温度系数ft 查表(16-9),(16-8)（16-3）确定轴承的型号确定轴承的型号确定轴承的寿命确定轴承的寿命三三. 当量动载荷当量动载荷 P.279 滚动轴承的基本额定动载荷是在一

15、定的试验条件确定的。如果作用在轴上的实际载荷是既有径向载荷又有轴向载荷既有径向载荷又有轴向载荷，则必须将实际载荷换算成换算成与与试验条件相当的载荷后，才能进行比较。换算后的载荷是假定的固称为当量载荷PXFrYFa (16-4) 式中 Fr 和和Fa分别为分别为轴承的径向载荷径向载荷 和轴向载荷；和轴向载荷；X、Y分别为径向和轴向动载荷系数 。对于向心轴承，当当Fa/Fre时，时，可由表16-11查出X和Y的数值；当Fa/Fre 时，轴向力的影响可轴向力的影响可忽略不计（这时表中Y=0， X=1） e值列于轴承标准中，其值与轴承类型和Fa/Cor比值有关。（C0r是轴承的径向额定静载荷） 向心轴

16、承向心轴承只承受径向载荷 P=Fr 推力轴承推力轴承只承受径向载荷 P=Fa 15 按 Fa/C0r 查e 25、 40表16-11e=1.5tg P280深沟球轴承角接触球轴承圆锥滚子轴承解：查得：解：查得：C0r=29200 P.322查查e ：求求X、Y:求求:FA1/C0r =1635/29200 = 0.05599e1= 0.26FA1/FR1 = 1635/3500 = 0.467e1 X1=0.56 , Y1=1.71FA2=0X2=1 , Y2=0 P1=X1FR1+Y1FA1=0.563500+1.711635=4756 P2=FR2=2500P1P2 轴承危险轴承危险作业:

17、16-4 p.267例：例： 已知齿轮轴采用一对6211轴承，已知轴承载荷F1=3500，FA1=1635，FR2=2500，FA2=0，试求P1、P2。(2) 安装型式安装型式 (3)角接触轴承的轴向载荷角接触轴承的轴向载荷四四. 角接触向心轴承轴向载荷计算角接触向心轴承轴向载荷计算 P.2811.径向接触轴承径向接触轴承 (6 类类)Fa1212Fa2.角接触轴承角接触轴承 (3、7类类)一端固定、一端游动一端固定、一端游动 FA1Fa指向者受力指向者受力FA2(1)内部轴向力内部轴向力Fs 0,在Fr作用下作用在第i个滚动体的法向力Fi可分解为Fri和Fsi，各滚动体所受轴向分力Fsi的

18、和Fs= Fsi即为轴承内部的轴向力即为轴承内部的轴向力Fs（近似值查表近似值查表16-12）内外圈分离 成对使用，对称安装成对使用，对称安装 两端固定两端固定固定端受力固定端受力FsFr产生原因： FA1= Fa , FA2=0FA1=0 , FA2= Fa(2)安装型式安装型式（成对使用，对称安装）：（成对使用，对称安装）： 角接触轴承应成对使用以抵消内部轴向力和避免轴产生轴向窜动 正安装（面对面） 两轴承外圈的窄边相对面对面 支点内移刚度 反安装（背对背） 两轴承外圈的宽边相对背对背支点外移刚度Fs1Fs2Fs1Fs2(3)角接触轴承的轴向载荷角接触轴承的轴向载荷 P281轴向载荷轴上外

19、载荷FA 轴承的内部轴向力Fs若把轴和内圈视为一体，并以它为脱离体考虑轴系平衡，就可确定各轴承承受的轴向载荷。例如在图十六中，有两种受力情况：（1）若FA+Fs2Fs1由于轴承1的右已固定，轴不能向右移动，即轴承1被压紧，由力的平衡条件得： 轴承1（压紧端）承受的轴向载荷：Fa1=FA+Fs2 轴承2（放松端）承受的轴向载荷：Fa2=Fs2 (2)若FA+Fs2Fs1，即Fs1-FAFs2,则轴承2被压紧，由力的平衡条件得： 轴承1（放松端）承受的轴向载荷：Fa1=Fs1 轴承2（压紧端）承受的轴向载荷：Fs2=Fs1-FA 显然，放松端轴承的轴向载荷等于它本身的内部轴向力，压紧端轴承的轴向载

20、荷等于除本身内部轴向力外其余轴向力的代数和。当轴向外载荷FA与图十六所示方向相反时FA应取负值。FAFs2Fs1FAFs1Fs2图十六 外圈窄边相对安装图十七 外圈宽边相对安装16-5 滚动轴承组合设计 P.286(一)轴承组合轴向固定 p.265 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1.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座孔

21、凸肩螺纹环轴端挡板螺钉二. 轴承的轴向固定2.一端固定、一端游动：3.两端游动:三. 轴承组合的轴向固定：1.两端固定每个支点都限制轴的单向移动两 个支点合起来限制轴的双向移动。内圈固定外侧，外圈固定内侧正安装正安装:同上反安装反安装:内圈固定内侧， 外圈固定外侧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类)要求要求:应用应用: 温度変化不大的短轴温度変化不大的短轴。C不可调游隙轴承: 可调游隙轴承 :调整垫片调整在不受FA端留间隙 C=0.20.3mm其中一个支点双向固定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类轴承:N类轴承：3、7类轴承：固定内外圈两侧,游动端内圈两侧固定，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应用: 温度变化大的长轴温度变化大的长轴12Fa2.一端固定，一端游动轴承固定方式应用: ，人字齿传动3.两端游动1.以轴承为基准件轴承与轴轴承与轴: 基孔制基孔制50k6(m6)轴承与孔轴承与孔: