西建大机械设计基础课件16滚动轴承

第16章滚动轴承§16-1滚动轴承的基本类型和特点§16-2滚动轴承的代号§16-3滚动轴承的选择计算§16-4滚动轴承的润滑和密封§16-5滚动轴承的组合设计滚动轴承的构成：内圈、外圈、滚动体、保持架等(各类滚动体)一、滚动轴承的构造虚拟演示内圈外圈滚动体保持架外圈内圈保持架滚动体§16-1滚动轴承的基本类型和特点二、滚动轴承的分类◆按滚动体的不同分类：滚子轴承球轴承§16-1滚动轴承的基本类型和特点二、滚动轴承的分类夹角α叫作轴承的接触角。◆按可承受的外载荷分类：向心轴承、推力轴承、向心推力轴承；§16-1滚动轴承的基本类型和特点◆按轴承的结构形式不同分类：在实际应用中，滚动轴承的结构形式有很多。作为标准的滚动轴承，在国家标准中分为13类，其中，最为常用的轴承大约有下列６类:圆柱滚子轴承推力球轴承角接触球轴承圆锥滚子轴承调心球轴承更多的滚动轴承深沟球轴承§16-1滚动轴承的基本类型和特点一、滚动轴承的代号前置代号基本代号后置代号

轴承的分

部件代号内

部

结

构

代

号密

封

与

防

尘

结

构

代

号保

持

架

及

其

材

料

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号特

殊

轴

承

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号公

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级

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隙

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号多

轴

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置

代

号其

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代

号五四三二一类

型

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号尺寸系

列代号内

径

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号宽

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号直

径

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代

号滚动轴承代号构成：代号用于表征滚动轴承的结构、尺寸、类型、精度等，由GB/T272规定。前置代号——表示轴承的分部件。基本代号——表示轴承的类型与尺寸等主要特征。后置代号——表示轴承的精度与材料的特征。§16-2滚动轴承的代号一、滚动轴承的代号基本代号五四三二一类

型

代

号尺寸系

列代号内

径

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号宽

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代

号◆类型代号：常用轴承代号为3、5、6、7、N五类，详细代号如下。6深沟球轴承L直线轴承5推力球轴承U外球面球轴承4双列深沟球轴承NA滚针轴承3圆锥滚子轴承N圆柱滚子轴承29推力调心滚子轴承9推力圆锥滚子轴承2调心滚子轴承8推力滚子轴承1调心球轴承7角接触球轴承0双列角接触球轴承代号轴承类型代号轴承类型§16-2滚动轴承的代号基本代号五四三二一类

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号尺寸系

列代号内

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号宽

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号直

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系

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号◆内径代号：内径代号×5=内径，如：08表示轴承内径d=5×08=40mm。内径d10121517代号00010203特殊情况：◆尺寸系列代号：表达相同内径但外径和宽度不同的轴承。窄正常宽1234560987代号宽度系列直径系列特窄超特轻特轻超轻轻中重特宽表16-4向心轴承和推力轴承的常用尺寸系列代号宽度系列代号为“0”，通常不标注（2、3类不能省略“0”）

。§16-2滚动轴承的代号一、滚动轴承的代号一、滚动轴承的代号后置代号内

部

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号其

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代

号§16-2滚动轴承的代号◆公差等级代号：公差分2、4、5、6(6x)、0级，共五个级别。以/P2、/P4、/P5、/P6(/P6x)为代号，0级不标注。◆游隙代号：游隙分1、2、0、3、4、5共六个组别。以/C1、/C2、/C3、/C4、/C5为代号，0组不标注。高级低级游隙值：小大基本代号五四三二一类

型

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号尺寸系

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代

号直

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列

代

号63086─深沟球轴承，3─中系列，08─内径d=40mm，公差等级为0级，游隙组为0组；61036─深沟球轴承，1─特轻系列，03─内径d=17mm，公差等级为0级，游隙组为0组；7214AC/P47─角接触球轴承，2─轻系列，14─内径d=70mm，公差等级为4级，游隙组为0组，公称接触角α=15°；302133─圆锥滚子轴承，2─轻系列，13─内径d=65mm，0─正常宽度(0不可省略)，公差等级为0级，游隙组为0组；注：滚动轴承代号比较复杂，上述代号仅为最常用的、最有规律的部分。具体应用时，若遇到看不懂的代号时，应查阅GB/T272-93。§16-2滚动轴承的代号一、滚动轴承的代号二、滚动轴承类型选择1．承受载荷情况2．尺寸的限制3．转速的限制4．调心性要求方向：向心轴承用于受径向力；推力轴承用于受轴向力；向心推力轴承用于承受径向力和周向力联合作用。大小：滚子轴承或尺寸系列较大的轴承能承受较大载荷；球轴承或尺寸系列较小的轴承则反之。当对轴承的径向尺寸有较的严格限制时，可选用滚针轴承。球轴承和轻系列的轴承能适应较高的转速，滚子轴承和重系列的轴承则反之；推力轴承的极限转速很低。调心球轴承和调心滚子轴承均能满足一定的调心要求。§16-2滚动轴承的代号滚动轴承工作时，并非所有滚动体都同时受载。工作时，轴承各个元件上载荷及产生的应力是时时变化的，而固定套圈受载最大处的工作状态最为恶劣。详细分析一、滚动轴承的受力分布滚动体同时受载的程度与轴承所受的径向力和轴向力的大小有关，一般以控制约半圈滚动体同时受载为宜（如右图所示）。§16-3滚动轴承的选择计算二、滚动轴承的失效形式套圈和滚动体表面的疲劳点蚀是滚动轴承最基本和常见的失效形式，是作为滚动轴承寿命计算的依据。点蚀胶合断裂转速较高而润滑油不足时引起轴承烧伤；润滑油不清洁而使滚动体和滚道过度磨损；装配不当而使轴承卡死、胀破内圈、挤碎内外圈和保持架等。滚动轴承在运转时可能出现各种类型的失效，下列为常见的失效形式：磨损除了点蚀以外，轴承还可能发生其它多种的失效形式。例如：这些失效形式可以通过加强装配过程管理等措施来克服。更多的失效§16-3滚动轴承的选择计算三、滚动轴承的寿命计算滚动轴承的寿命是指轴承的滚动体或套圈首次出现点蚀之前，轴承的转数或相应的运转小时数。滚动轴承的疲劳寿命的离散性也是相当大的。轴承的寿命/（106r）寿命为1百万转时.可靠度R为90%寿命为6百万转时.可靠度R只有50%§16-3滚动轴承的选择计算三、滚动轴承的寿命计算基本额定寿命：一批相同的轴承在相同的条件下运转，具有90％可靠度时轴承的寿命，用L表示。基本额定动载荷：使轴承的基本额定寿命恰好为106转时，轴承所能承受的载荷值C

。

基本额定寿命计算式

。为轴承的工作转速min)/(rn载荷；为轴承所承受的当量动

（滚子轴承）；（球轴承）；其中：3103P==ee§16-3滚动轴承的选择计算基本额定寿命计算式§16-3滚动轴承的选择计算当t>100℃时，→C↓引进温度系数ft进行修正。表16-9温度系数轴承工作温度℃温度系数ft10025020015012530010.950.900.700.800.60表16-10载荷系数载荷性质无冲击或轻微冲击中等冲击强烈冲击fP1.0~1.21.2~1.81.8~3.0工作中冲击振动→C↓引进载荷系数fP

进行修正。修改为三、滚动轴承的寿命计算四、滚动轴承的当量动载荷在进行轴承寿命计算时，应把作用在轴承上的实际载荷转换为与确定轴承C值的载荷条件相一致当量动载荷（用字母P表示）。各类轴承的当量动载荷可按下式计算：式中：Fr与Fa分别为轴承实际承受的径向载荷与轴向载荷X、Y分别为轴承的径向动载荷系数与轴向动载荷系数(查表）§16-3滚动轴承的选择计算该轴承的寿命为26225h。例

在平稳载荷下工作的6211型轴承，工作转速n=1460r／min，承受径向载荷Fr=2400N，轴向载荷Fa=1000N，试计算该轴承的寿命。解1．确定当量动载荷P值查表，6211轴承的C0r=29200N，故Fa／Cor=1000／29200=0.034查表16-11得e=0.23Fa／Fr=1000／2400=0.42>e查表16-11，X=0.56，Y=1.93由式(16-4)P=XFr+YFa=0.56×2400+1.93×1000N=3274N2．计算寿命查表，Cr=43200N，由式(16-3)表16-11§16-3滚动轴承的选择计算查表16-8，取ft=1查表16-9，取fp=1§16-3滚动轴承的选择计算五、角接触向心轴承轴向载荷的计算FrFsiFriαFs内部总轴向力

Fs=∑Fsi为使内部轴向力平衡，以免轴串动，这种轴承应成对使用，对称安装。Fi表16-13角接触向心球轴承内部轴向力Fs

轴承类型角接触向心球轴承Fs

eFr

0.68Fr1.14Fr圆锥滚子轴承α=15˚α=25˚α=40˚Fr/(2Y)Y是的轴向系数>eFrFa

下面分两个轴承面对面或背对背安装两种情况进行详细分析§16-3滚动轴承的选择计算五、角接触向心轴承轴向载荷的计算a1a2O1O2121.若FA+Fs2>Fs1压紧端：Fa1=FA+Fs2放松端：Fa2=Fs2

2.若FA+Fs2<Fs1

即Fs1-

FA>Fs2

放松端：Fa1=Fs1

压紧端：Fa2=Fs1-FAFA外圈窄边相对安装(正装)结论：放松端轴承的轴向载荷=内部轴向力压紧端轴承的轴向载荷=其余轴向力的代数和本身除外Fs2Fr2Fs1Fr1§16-3滚动轴承的选择计算五、角接触向心轴承轴向载荷的计算1.若FA+Fs2>Fs1压紧端：Fa1=FA+Fs2放松端：Fa2=Fs2

2.若FA+Fs2<Fs1

即Fs1-

FA>Fs2

放松端：Fa1=Fs1

压紧端：Fa2=Fs1-FA结论：放松端轴承的轴向载荷=内部轴向力压紧端轴承的轴向载荷=其余轴向力的代数和本身除外a2a1O1O212外圈宽边相对安装(反装)FaFs2Fr2Fs1Fr1反装情况结论与正装相同！六、滚动轴承的强度校核对于在工作载荷下基本不旋转或缓慢旋转或缓慢摆动的轴承，其失效形式不是疲劳点蚀，而是因滚动接触面上的接触应力过大而产生的过大的塑性变形。在国家标准中，对每一种规格的滚动轴承规定了一个不应超过得载荷界限—基本额定静载荷，用C0表示。轴承上作用的径向载荷Fr与轴向载荷Fa应折合成一个当量静载荷P0即：

P0=X0Fr+Y0Fa式中：X0、Y0分别为当量静载荷的径向载荷系数和轴向载荷系数，可由轴承手册查取。按轴承静承载能力选择轴承的公式为：式中：S0为静强度安全系数，可由设计手册查取。§16-3滚动轴承的选择计算1．润滑的目的润滑可以降低滚动轴承内部的摩擦，减少磨损和发热量；轴承的摩擦发热使轴承升温，油润滑可以到起冷却作用，从而降低轴承的工作温度，延长使用寿命；良好的润滑状态，可在滚动体与滚道间形成一层使两者隔开的油膜，可以使接触压力减小；轴承零件表面覆盖一层润滑剂，可以防止表面氧化生锈。§16-4滚动轴承的润滑和密封选哪一类润滑方式，这与轴承的速度有关。选择润滑方式时，可查阅各类润滑方式的dn值界限表。2．润滑方式和润滑装置轴承常用的润滑方式有油润滑和脂润滑两类。详细说明3．密封装置作用：阻止灰尘、水、酸气和其它杂物进入轴承，防止润滑剂流失。密封装置可分为：非接触式密封和接触式密封。轴承的组合设计的内容包括：轴承的固定、轴承间隙的调节、轴承的润滑与密封、轴承的配合以及轴承的装拆等问题。一、保证支承的刚度和同轴度应尽量保证轴及轴承座有足够的刚度，以避免过大的变形使滚动体受阻滞而使轴承提前损坏；对于一根轴上两个支承的座孔，必须尽可能地保持同心。最好的办法是采用整体结构的外壳，并把两轴承孔一次镗出；（点击看视频）§16-5滚动轴承的组合设计二、轴承的固定和调整1.滚动轴承的固定滚动轴承的轴向紧固是指将轴承的内圈或外圈相对于轴或轴承座实施紧固。具体的紧固方法有很多，下面列举常用的方法。轴肩单向固定内圈的固定§16-5滚动轴承的组合设计二、轴承的固定和调整1.滚动轴承的固定内圈的固定§16-5滚动轴承的组合设计二、轴承的固定和调整1.滚动轴承的固定外圈的固定端盖和凸肩双向固定§16-5滚动轴承的组合设计2.轴系的轴向定位

（1）两端单向固定正常的滚动轴承支承应使轴能正常传递载荷而不发生轴向窜动及轴受热膨胀后卡死等现象。常用的滚动轴承支承结构型式有二种：轴的两个轴承分别限制一个方向的轴向移动，这种固定方式称为两端单向固定。考虑到轴受热伸长，对于深沟球轴承可在轴承盖与外圈端面之间，留出热补偿间隙c＝0．2～0．3mm。间隙量的大小可用一组垫片来调整。这种支承结构简单，安装调整方便，它适用于工作温度变化不大的短轴。详细说明§16-5滚动轴承的组合设计2.轴系的轴向定位

（2）一端固定，一端游动一端支承的轴承，内、外圈双向固定，另一端支承的轴承可以轴向游动。双向固定端的轴承可承受双向轴向载荷，游动端的轴承端面与轴承盖之间留有较大的间隙。以适应轴的伸缩量，这种支承结构适用于轴的温度变化大和跨距较大的场合。详细说明3.轴系轴向位置的调整其调整是利用轴承盖与套杯之间的垫片组，调整轴承的轴向游隙。利用套杯与箱孔端面之间的垫片组，调整轴的轴向位置为了保证机器正常工作，轴上某些零件通过调整位置以达到工作所要求的准确位置。例如在圆锥齿轮传动中要求两齿轮的节锥顶重合于一点，要求两齿轮都能进行轴向调整。详细说明详细说明利用螺钉螺母调整压盖实现轴承间隙的调整。§16-5滚动轴承的组合设计4.轴承的预紧详细说明§16-5滚动轴承的组合设计三、滚动轴承的配合与装拆滚动轴承的配合是指内圈与轴颈、外圈与外壳孔的配合。滚动轴承内孔与轴的配合采用基孔制，外径与外壳孔的配合采用基轴制。装拆滚动轴承时，不能通过滚动体来传力，以免使滚道或滚动体造成损伤。由于轴承的配合较紧，装拆时以使用专门的工具为宜。1．滚动轴承的配合2．滚动轴承的安装与拆卸轴承的内、外圈属于薄壁零件，容易变形。当它装入外壳孔或装在轴上后，其内外圈的不圆度将受到外壳孔及轴颈形状的影响。更多图片错误的施力正确的施力详细说明§16-5滚动轴承的组合设计三、滚动轴承的配合与装拆2．滚动轴承的安装与拆卸本章讲解结束表16-12向心轴承当量载荷系数X、Y的值轴承类型深沟球轴承0.0140.192.3Fa

C0r

eFa/Fr>eFa/Fr

≤eXYXY0.0280.221.990.0560.261.710.0840.281.550.110.300.561.451