第13章 滚动轴承.ppt

1、第13章 滚动轴承,（时间：2次课，4学时）,第13章 滚动轴承,本章要点及学习指导： 本章主要内容有滚动轴承的类型、特点和代号、滚动轴承的失效形式和选择计算、滚动轴承的润滑、密封以及组合设计。学习本章应重点掌握下列内容：熟悉滚动轴承的主要类型、特点和代号；能正确选择滚动轴承的类型；能进行滚动轴承寿命计算；根据外载荷、结构等要求，能进行滚动轴承组合设计；能够从轴向位置固定、间隙调整、装拆、润滑和密封等方面，分析已有的轴承组合结构。,第13章 滚动轴承,案例导入： 用广泛应用于支承轴及轴上零件、保持轴的旋转精度和减少转轴与支承之间的摩擦和磨损的装置导入。提出滚动轴承的构造、基本类型，介绍滚动轴承

2、的代号，怎样进行滚动轴承的选择计算，滚动轴承的润滑和密封方法及如何进行滚动轴承的组合设计。,第13章 滚动轴承,13.1 滚动轴承的构造及基本类型 13.2 滚动轴承的代号211 13.3 滚动轴承的选择计算 13.4 滚动轴承的静强度计算 13.5 滚动轴承的润滑和密封 13.6 滚动轴承的组合设计 习题与练习,13.1 滚动轴承的构造及基本类型,13.1.1 滚动轴承的构造 13.1.2 滚动轴承的分类与特性,13.1.1 滚动轴承的构造,滚动轴承的构造可用如图13.1所示的轴承来说明，它是由内圈1、外圈2、滚动体3和保持架4组成。内圈通常装配在轴上随轴一起旋转，外圈通常装在轴承座孔内，保

3、持架使滚动体等距离分布在轴承内，以减少摩擦和摩损。,13.1.1 滚动轴承的构造,图13.1 滚动轴承的构造,13.1.2 滚动轴承的分类与特性,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称为接触角，如图13.2所示。接触角越大，轴承承受轴向载荷的能力也越大。,13.1.2 滚动轴承的分类与特性,图13.2 滚动轴承的接触角,13.1.2 滚动轴承的分类与特性,1.按轴承所受载荷方向分 (1)向心轴承(045)，它又可分为径向接触向心轴承(=0主要受径向载荷)和角接触向心轴承(045能同时承受径向载荷和轴向载荷。 (2)推力轴承(4590)，又可分为轴向推力轴承(=90只能承受

4、轴向载荷)和推力角接触轴承(4590主要承受轴向载荷，也可以承受小的径向载荷。,13.1.2 滚动轴承的分类与特性,2.按滚动体形状分 (1)球轴承，如图13.3(a)所示； (2)滚子轴承，如图13.3(b)，(c)，(d)，(e)，(f)所示。 常见滚动轴承的类型、特性及应用见表13.1。,13.1.2 滚动轴承的分类与特性,图13.3 滚动体的形状,13.1.2 滚动轴承的分类与特性,13.1.2 滚动轴承的分类与特性,13.1.2 滚动轴承的分类与特性,有几点说明如下。 (1)承载能力：在同样外形尺寸下，滚子轴承的承载能力约为球轴承的 倍，故在较大载荷或有冲击载荷时，宜采用滚子轴承。

5、(2)极限转速：转速过高会使摩擦面间产生高温，润滑失效，从而导致滚动体回火或胶合破坏，滚动轴承在一定载荷和润滑条件下，允许的最高转速称为极限转速。 (3)角偏差：轴承由于安装误差或轴的变形都会引起内外圈中心线发生相对倾斜，其倾斜角 称为角偏差。调心轴承能补偿两滚道轴心线的角偏差。,13.2 滚动轴承的代号,13.2.1 基本代号 13.2.2 前置代号 13.2.3 后置代号,13.2 滚动轴承的代号,滚动轴承类型很多，为了便于生产和选用轴承，国家标准规定了滚动轴承的代号，轴承代号由基本代号和前置代号和后置代号组成，见表13.2。,13.2 滚动轴承的代号,13.2.1 基本代号,基本代号表示

6、轴承的基本类型、内径和尺寸系列。 (1)内径代号：基本代号中右起第一、二位数字表示轴承的内径，表示方法见表13.3。 (2)直径系列代号 右起第三位数字表示轴承的直径系列，它表示同一内径的轴承有不同的宽度和外径，如图13.4所示。 (3)宽(高)度系列代号 右起第四位数字表示宽度系列，是指同一内径和外径的轴承具有不同的宽度。 直径系列和宽(高)度系列代号统称为尺寸系列，其表示方法见表13.4。 (4)类型代号 右起第五位数字或字母表示轴承类型，其代号见表13.1。,13.2.1 基本代号,13.2.1 基本代号,图13.4 轴承的直径系列,13.2.1 基本代号,13.2.2 前置代号,前置代

7、号用字母表示成套轴承的分部件。前置代号及其含义可查阅GB/T 2721993。,13.2.3 后置代号,用字母和数字表示轴承的结构、公差及材料等特殊要求，见表13.5表13.7。,13.2.3 后置代号,13.2.3 后置代号,13.2.3 后置代号,例13-1 试说明滚动轴承代号62206和7312AC/P6的含义。,13.3 滚动轴承的选择计算,13.3.1 失效形式 13.3.2 轴承寿命 13.3.3 当量动载荷的计算 13.3.4 角接触向心轴承轴向载荷的计算,13.3.1 失效形式,滚动轴承的失效形式主要有以下几种： (1)疲劳点蚀 如图13.5所示，深沟球轴承承受径向载荷后，由于

8、弹性变形，内圈将随轴一起沿方向下降0，这样轴承上半圈滚动体不受载荷作用，下半圈受载荷作用，由图可知，下半圈内各滚动体所受载荷是不相等的，处于作用线最下位置的滚动体受载最大。对于回转的轴承，滚动体与套圈间产生变化的接触应力，因此，在工作一段时间后，接触表面就会产生疲劳点蚀，点蚀发生后，噪音和振动加剧，轴承失效。,13.3.1 失效形式,图13.5 深沟球轴承径向载荷分布,13.3.1 失效形式,(2)永久变形 当轴承转速很低或间歇摆动时，一般无点蚀，但在很大的静载荷或冲击载荷作用下，会使轴承滚道与滚动体接触处产生永久变形(形成凹坑)，增加了轴承的摩擦、振动和噪声，以致轴承不能正常工作。 此外，由

9、于使用维护和保养不当或润滑密封不良等因素，也能引起早期磨损、胶合等失效。,13.3.2 轴承寿命,1.寿命 轴承寿命是指轴承中任一元件出现疲劳点蚀前所经历的总转数或在一定转速下的工作小时数。 2.可靠度 大量的试验表明，滚动轴承的疲劳寿命是相当离散的。即使是同样材料，同样尺寸，同一批生产出来的轴承，在相同条件下运转，它的寿命也是极不相同的。 3.基本额定寿命 一组同型号轴承在同一条件下运转，其中90的轴承在发生疲劳点蚀前能达到或超过的寿命，称为基本额定寿命。用L(单位106r)或Lh(小时)表示，其可靠度为90。,13.3.2 轴承寿命,4.基本额定动载荷 滚动轴承的寿命与所受载荷的大小有关，

10、载荷愈大寿命越短。轴承的基本额定寿命为106转时，轴承所能承受的载荷值称为轴承的基本额定动载荷，用C表示，C越大，表示轴承承受载荷的能力越强。对向心轴承，用表示径向基本额定动载荷；对于推力轴承，用表示轴向基本额定动载荷 。各种轴承的基本额定动载荷值可在轴承标准中查得。,13.3.2 轴承寿命,13.3.3 当量动载荷的计算,为了与基本额定动载荷在相同条件下进行比较，在计算轴承寿命时，应将实际载荷换算成与试验条件相同的载荷后，才能和基本额定动载荷进行比较，换算后的载荷是一个假想的载荷，在这个载荷作用下，轴承的寿命与实际载荷作用下轴承的寿命相等，这个载荷称为当量动载荷。用P表示，其计算公式为 式中

11、，Fr、Fa分别为轴承的径向与轴向载荷，X、Y分别为径向动载荷系数及轴向动载荷系数，由表13.10查得。,13.3.3 当量动载荷的计算,13.3.3 当量动载荷的计算,13.3.4 角接触向心轴承轴向载荷的计算,角接触向心轴承由于结构上的特点(有接触角 )，在承受径向载荷 时，要产生内部轴向力 ，如图13.6所示，这个内部轴向力等于承受载荷的各滚动体产生的内部轴向分力 之和。 的计算式见表13.11。,13.3.4 角接触向心轴承轴向载荷的计算,图13.6 径向载荷产生的内部轴向力,13.3.4 角接触向心轴承轴向载荷的计算,13.3.4 角接触向心轴承轴向载荷的计算,计算轴承的轴向载荷Fa

12、时，除轴向外载荷FA外，还应将由径向载荷Fr产生的内部轴向力F考虑进去，若把轴与轴承内圈视为一体，并以它为分离体来考虑轴系的轴向平衡，就可以确定各轴承所受的轴向载荷，例如，在图13.7中，Y有两种情况： (1)当FA+F2F1，则轴有向右移动的趋势，为使轴系平衡，轴承1承受的轴向载荷显然是Fa1=FA+F2，而轴承2承受的轴向载荷为Fa2=F2。 (2)当FA+F2F1，则轴承有向左移动的趋势，为使轴系平衡，此时轴承2承受的轴向载荷Fa2= F1-FA，而轴承1所受的轴向载荷为Fa1=F1。,13.3.4 角接触向心轴承轴向载荷的计算,图13.7 角接触向心轴承轴向载荷的分布,13.3.4 角

13、接触向心轴承轴向载荷的计算,例13-2 一工程机械传动装置，采用一对角接触向心球轴承，如图13.7(a)所示，并暂定轴承型号为7210AC。已知轴承所受载荷Fr1=1 200 N，Fr2=2 000 N，轴向载荷FA=880 N，转速n=5 000 r/min，运转中受中等冲击，预期寿命Lh=3 000 h，试问所选轴承型号是否 恰当？,13.4 滚动轴承的静强度计算,13.4.1 基本额定静载荷C0 13.4.2 当量静载荷P0 13.4.3 静强度计算,13.4 滚动轴承的静强度计算,当滚动轴承转速很低或间歇摆动时，其主要失效形式为塑性变形，特别是在很大的静载荷或冲击载荷作用下，会产生永久

14、变形(形成凹坑)。因此对此类轴承应按静强度计算。,13.4.1 基本额定静载荷C0,轴承受载后，在应力最大的滚动体与滚道接触处产生的塑性变形量之和为滚动体直径的万分之一时，所承受的载荷称为该滚动轴承的基本额定静载荷，以C0表示。各种轴承的C0值可从有关标准和手册中查到。,13.4.2 当量静载荷P0,当轴承承受径向和轴向的复合载荷时，需折算成当量静载荷进行计算。当量静载荷为一定载荷，在此载荷作用下，滚动轴承受载最大的滚动体和滚道接触处产生的永久变形量之与实际载荷作用下的永久变形量相等。计算公式为 式中，X0、Y0分别为滚动轴承的径向静载荷系数及轴向静载荷系数，见表13.12。,13.4.2 当

15、量静载荷P0,13.4.3 静强度计算,限制轴承产生过大塑性变形的静强度计算公式为 S0 式中，S0为静强度安全系数，见表13.13；C0为基本额定静载荷(N)；P0为当量静载荷(N)。,13.4.3 静强度计算,13.5 滚动轴承的润滑和密封,13.5.1 滚动轴承的润滑 13.5.2 滚动轴承的密封,13.5 滚动轴承的润滑和密封,要延长轴承的使用寿命和保持旋转精度，使用中应加强对轴承的维护，采用合理的润滑和密封。,13.5.1 滚动轴承的润滑,润滑的目的主要是减少摩擦、磨损，同时也有冷却、吸振、防锈和减小噪声的作用。滚动轴承常用的的润滑剂有润滑油、润滑脂及固体润滑剂。润滑方式和润滑剂的选

16、择，可根据速度因数dn值来定。d代表轴承内径(mm)，n代表轴承转速(r/min)，当dn(1.52)105mmr/min时，一般滚动轴承可采用润滑脂润滑，脂润滑的优点是，润滑脂不易流失，便于密封和维护，一次填充可运转转长时间。当超过上述范围时宜采用油润滑，油润滑的优点是，摩擦阻力小，且可起到散热，冷却作用。润滑方式常用浸油或飞溅润滑，浸油润滑时油面不应高于最下方滚动体中心，以免搅油能量损失较大，使轴承过热。而高速轴承可采用喷油或油雾润滑。,13.5.2 滚动轴承的密封,轴承的密封是为了阻止灰尘，水分等杂物进入轴承，同时也为了防止润滑剂的流失，密封方法的选择与润滑剂种类，工作环境，温度密封处的

17、圆周速度有关，密封方法分接触式和非接触式两大类，表13.14列出了常用密封装置形式适用范围性能。,13.5.2 滚动轴承的密封,13.5.2 滚动轴承的密封,13.6 滚动轴承的组合设计,13.6.1 滚动轴承的轴向固定 13.6.2 轴承组合的调整 13.6.3 滚动轴承的配合 13.6.4 轴承的装拆,13.6 滚动轴承的组合设计,为了保证滚动轴承在预定期限内正常工作，除了正确选择滚动轴承类型和尺寸外还应进行滚动轴承的组合设计，保证轴和轴上零件在工作中有确定的工作位置、防止轴向窜动，处理好轴承与其周围零件的关系，即解决轴承与其他零件的配合、间隙调整和装拆等问题。,13.6.1 滚动轴承的轴

18、向固定,1.两端固定 两端轴承各限制一个方向的轴向位移，如图13.8(a)所示，这种结构形式简单，适用于普通工作温度下的短轴(跨距350 mm)，考虑到轴受热后的伸长，一般在轴承端盖与轴承外圈端面上留有补偿间隙=0.20.3 mm。间隙量的大小，通常用一组垫片来调整。如图13.8(b)所示。,13.6.1 滚动轴承的轴向固定,图13.8 两端固定支承,13.6.1 滚动轴承的轴向固定,2.一端固定、一端游动 当轴的跨距较大或工作温度较高时，轴的伸缩量大，可采用一端轴承双向固定，另一端轴承游动的形式，如图13.9所示。图13.9(a)右轴承外圈未完全固定，可以有一定的游动量；图13.9(b)采用

19、的圆柱滚子轴承，其滚子和轴承的外圈之间可以发生轴向游动。,13.6.1 滚动轴承的轴向固定,图13.9 一端固定、一端游动支承,(a) (b),13.6.2 轴承组合的调整,1.轴承间隙的调整 为保证轴承正常运转，在装配轴承时，一般都要留有适当的间隙，常用的轴承间隙的调整方法有三种： (1)调整垫片(如图13.10(a)所示) 靠加减轴承盖与机座间的垫片厚度进行调整。 (2)调整环(如图13.10(b)所示) 增减轴承端面与轴承端盖间的调整环厚度以调整轴承 间隙。 (3)调节压盖(如图13.10(c)所示) 利用螺钉1通过轴承外圈压盖3移动外圈位置进行调整，调整后用螺母2锁紧。,13.6.2

20、轴承组合的调整,图13.10 轴承间隙的调整,13.6.2 轴承组合的调整,2.轴承的预紧 对某些可调游隙式轴承，在安装时给予一定的轴向压紧力，并使内外圈产生相对位移而消除游隙，借此提高轴的旋转精度和刚度，这种方法称为预紧。常用的方法有利用金属垫片，如图13.11(a)所示，或磨窄套卷，如图13.11(b)所示等。 3.轴承组合位置的调整 轴承组合位置调整的目的是使轴上零件具有准确的工作位置，如圆锥齿轮传动，要求两个节锥顶点相重合，方能保证啮合。又如蜗杆传动，则要求蜗轮主平面通过蜗杆轴线等。如图13.12所示为锥齿轮轴系支承结构，套杯与机座之间的垫片2来调整锥齿轮的轴向位置，而垫片1则用来调整

21、轴承游隙。,13.6.2 轴承组合的调整,图13.11 轴承的预紧,13.6.2 轴承组合的调整,图13.12 轴承组合位置的调整,13.6.3 滚动轴承的配合,由于滚动轴承是标准件，选择配合时就把它作为基准件，故轴承内圈与轴的配合采用基孔制，轴承座孔与轴承外圈则采用基轴制。由于轴承配合内外径的上偏差均为零，因而相同的配合种类，内圈与轴的配合较紧，外圈与轴承座孔的配合较松。选择配合时，应考虑载荷的方向、大小和性质，以及轴承类型、转速和使用条件等因素。当外载荷方向不变时，转动套圈应比固定套圈的配合要紧一些，一般情况下，是内圈随轴一起转动，外圈固定不动，故内圈常取有过盈配合的过渡配合。当轴承作游动支承时，外圈应取保证有间隙的配合。,13.6.4 轴承的装拆,轴承的内圈与轴颈的配合一般都较紧，安装时可以用压力机配专用压套在内圈上施加压力，将轴承压套到轴颈上，如图13.13所示，也可在内圈上加套