16章滾動軸承

1、16-0 概述概述16-1 滾動軸承的基本類型和特點(diǎn)滾動軸承的基本類型和特點(diǎn)16-2 滾動軸承的代號滾動軸承的代號16-3 滾動軸承的選擇計(jì)算滾動軸承的選擇計(jì)算16-4 滾動軸承的潤滑和密封滾動軸承的潤滑和密封16-5 滾動軸承的組合設(shè)計(jì)滾動軸承的組合設(shè)計(jì)第第16章章 滾動軸承滾動軸承2134123416-0 概概 述述滾動軸承的基本結(jié)構(gòu)滾動軸承的基本結(jié)構(gòu) 各零件的各零件的作用作用：外圈外圈：支撐零件或軸系；：支撐零件或軸系；保持架保持架: 將滾動體分開。將滾動體分開。內(nèi)圈內(nèi)圈：支撐軸；：支撐軸；滾動體滾動體：滑動：滑動滾動；滾動；滾動副滾動副：硬度和接觸疲勞強(qiáng)度硬度和接觸疲勞強(qiáng)度 、耐磨性和

2、沖擊韌性、耐磨性和沖擊韌性 用含鉻合金鋼制造，經(jīng)熱處理后硬度達(dá)：用含鉻合金鋼制造，經(jīng)熱處理后硬度達(dá)：6165HRC。工作表面需經(jīng)磨削或拋光。工作表面需經(jīng)磨削或拋光。保持架保持架：低碳鋼、有色金屬或塑料：低碳鋼、有色金屬或塑料（高速軸承）（高速軸承）。滾動軸承滾動軸承組成組成：外圈、內(nèi)圈、滾動體、保持架。：外圈、內(nèi)圈、滾動體、保持架。材料要求材料要求：16-0 概概 述述優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：摩擦阻力小、啟動靈敏、效率高、潤滑簡便、：摩擦阻力小、啟動靈敏、效率高、潤滑簡便、 和易于互換等。和易于互換等。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：抗沖擊能力差、高速時出現(xiàn)噪音。：抗沖擊能力差、高速時出現(xiàn)噪音。滾動軸承滾動軸承 標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)化;

3、并由專業(yè)廠大批量生產(chǎn)。 熟悉標(biāo)準(zhǔn)、正確選用熟悉標(biāo)準(zhǔn)、正確選用( (類型、尺寸）類型、尺寸） 處理好與周圍零件的關(guān)系處理好與周圍零件的關(guān)系( (組合設(shè)計(jì)）組合設(shè)計(jì)）設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)人員的主要任務(wù)主要任務(wù)是是: :16-0 概概 述述軸承軸承類型類型按載荷按載荷方向分方向分按滾動體按滾動體形狀分形狀分向心軸承向心軸承推力軸承推力軸承圓柱滾子圓柱滾子圓錐滾子圓錐滾子球面滾子球面滾子滾針滾針球軸承球軸承滾子軸承滾子軸承一、滾動軸承的類型一、滾動軸承的類型16-1 滾動軸承的基本類型和特點(diǎn)滾動軸承的基本類型和特點(diǎn)16-1 滾動軸承的基本類型和特點(diǎn)滾動軸承的基本類型和特點(diǎn)接觸角接觸角：滾動體：滾動體與與外圈

4、觸處的法線與垂至于軸承軸心線外圈觸處的法線與垂至于軸承軸心線的平面之間的夾角的平面之間的夾角稱為稱為公稱接觸角公稱接觸角。 接觸角接觸角 軸向承載能力軸向承載能力 = 0 表表16-1 各類軸承的公稱接觸角各類軸承的公稱接觸角 軸承類型軸承類型公稱接觸角公稱接觸角向心軸承向心軸承主要承受徑向載荷推力軸承推力軸承主要承受軸向載荷徑向接觸徑向接觸角接觸角接觸軸向接觸軸向接觸角接觸角接觸0 45= 90 它是滾動軸承的一個重要參數(shù)，軸承的受力分析和承載能力等都與接觸角有關(guān)。45 901. 承載能力承載能力承受徑向載荷為主；承受徑向載荷為主；幾點(diǎn)說明：幾點(diǎn)說明：由于結(jié)構(gòu)不同，各類軸承的使用性能也不相同

5、，現(xiàn)說明如下。滾子軸承滾子軸承(1.53)球軸承球軸承 2. 極限轉(zhuǎn)速極限轉(zhuǎn)速當(dāng)當(dāng)d 20 mm時，兩者承載能力接近，宜采用球軸承。時，兩者承載能力接近，宜采用球軸承。0 45 45 100 時，時， C 引進(jìn)溫度系數(shù)引進(jìn)溫度系數(shù) ft 進(jìn)行修正。進(jìn)行修正。310/3=一恒定徑向(或軸向)載荷，在該載荷作用下，滾動軸承具有與實(shí)際載荷作用下的壽命。表表16-9 溫度系數(shù)溫度系數(shù) 軸承工作軸承工作 溫度溫度 溫度系數(shù)溫度系數(shù) ft 10025020015012530010.950.900.700.800.6016-3 滾動軸承的選擇計(jì)算滾動軸承的選擇計(jì)算表表16-10 載荷系數(shù)載荷系數(shù) 載荷性質(zhì)載

6、荷性質(zhì) 無沖擊或輕微沖擊無沖擊或輕微沖擊 中等沖擊中等沖擊 強(qiáng)烈強(qiáng)烈沖擊沖擊fP1.01.21.21.81.83.01/660N10Phtf PnCLf 610h60thPf CLnf P 修正結(jié)果：修正結(jié)果：工作中沖擊振動工作中沖擊振動 C 引進(jìn)載荷系數(shù)引進(jìn)載荷系數(shù) fP 進(jìn)行修正。進(jìn)行修正。 2) 選型設(shè)計(jì)選型設(shè)計(jì)1) 壽命計(jì)算壽命計(jì)算16-3 滾動軸承的選擇計(jì)算滾動軸承的選擇計(jì)算表表16-11 軸承預(yù)期壽命軸承預(yù)期壽命Lh的參考值的參考值 使使 用用 場場 合合 不經(jīng)常使用的儀器和設(shè)備不經(jīng)常使用的儀器和設(shè)備 500 Lh /h 短時間或間斷使用，中斷時不致引起嚴(yán)重后果短時間或間斷使用，中

7、斷時不致引起嚴(yán)重后果 40008000 間斷使用，中斷時會引起嚴(yán)重后果間斷使用，中斷時會引起嚴(yán)重后果 800012000 每天每天8h工作的機(jī)械工作的機(jī)械 1200020000 每天每天24h連續(xù)工作的機(jī)械連續(xù)工作的機(jī)械 4000060000 16-3 滾動軸承的選擇計(jì)算滾動軸承的選擇計(jì)算滾動軸承尺寸的選擇4raPXFYF 四、當(dāng)量動載荷的計(jì)算四、當(dāng)量動載荷的計(jì)算當(dāng)量動載荷：當(dāng)量動載荷：是將實(shí)際載荷（包含徑向載荷與軸向載荷）是將實(shí)際載荷（包含徑向載荷與軸向載荷）換算成與試驗(yàn)條件相當(dāng)?shù)膿Q算成與試驗(yàn)條件相當(dāng)?shù)募傧胼d荷假想載荷。其效果與某一個基。其效果與某一個基本額定動載荷本額定動載荷C相當(dāng)。相當(dāng)。

8、計(jì)算公式：計(jì)算公式：X - 徑向動載荷系數(shù)；徑向動載荷系數(shù)； Y - 軸向動載荷系數(shù)軸向動載荷系數(shù); 向心軸承：向心軸承：P = Fr推力軸承：推力軸承：P = Fa查表1612 P260 式式 中：中：Fr - 軸承徑向載荷軸承徑向載荷(N)； Fa-軸承軸向載荷軸承軸向載荷(N). 對于向心軸承，當(dāng)對于向心軸承，當(dāng)Fa / Fr e時，可由表達(dá)時，可由表達(dá)16-11查查X、Y值；值； 當(dāng)當(dāng)Fa / Fr e時，軸向力影響可忽略。時，軸向力影響可忽略。e值列于軸承標(biāo)準(zhǔn)中，其值與軸承類型和值列于軸承標(biāo)準(zhǔn)中，其值與軸承類型和Fa / C0r比值有關(guān)。比值有關(guān)。說說 明：明：16-3 滾動軸承的選

9、擇計(jì)算滾動軸承的選擇計(jì)算表表16-12 向心軸承當(dāng)量載荷系數(shù)向心軸承當(dāng)量載荷系數(shù)X、Y的值的值軸承類型軸承類型 深溝球軸承深溝球軸承0.014 0.19 2.30Fa C0r eFa / Fr eFa / Fr eXYXY0.028 0.22 1.990.056 0.26 1.710.084 0.28 1.550.11 0.30 0.56 1.45 1 0 0.015 0.38 1.470.029 0.40 1.400.056 0.23 1.300.087 0.46 1.23= 15 0.12 0.47 0.44 1.19 1 0 角角接接觸觸球球軸軸承承= 25 - 0.68 0.41 0.

10、87 1 0= 40 - 1.14 0.35 0.57 1 0 圓錐滾子軸承圓錐滾子軸承(單列單列) - 1.5tan 0.4 0.4cot 1 0 調(diào)心球軸承調(diào)心球軸承(雙列雙列) - 1.5tan 0.65 0.65cot 1 0 (單列單列)五、角接觸向心軸承軸向載荷的計(jì)算五、角接觸向心軸承軸向載荷的計(jì)算受力分析：受力分析：Fr由于的存在，即使在徑向載荷的作用下，其接觸力可分解為徑向和軸向兩個分量。Fi = Fsi +FriFsiFriFsFs= Fsi為使內(nèi)部軸向力平衡，以免軸竄動，這種軸承應(yīng)為使內(nèi)部軸向力平衡，以免軸竄動，這種軸承應(yīng): 成對使用，對稱成對使用，對稱安裝。安裝。下面分兩

11、個軸承面對面或背對背安裝兩種情況進(jìn)行詳細(xì)分析Fi表表16-13 角接觸向心球軸承角接觸向心球軸承 軸承類型軸承類型 角接觸向心球軸承角接觸向心球軸承Fs eFr 0.68Fr 1.14Fr 圓錐滾子軸承圓錐滾子軸承= = 15 = = 25 = = 40Fr / (2Y)Y Y 是是 的軸向系數(shù)的軸向系數(shù)eFr Fa -內(nèi)部軸向力內(nèi)部軸向力Fs的近似值可按如下近似公式計(jì)算。 第i個滾動體16-3 滾動軸承的選擇計(jì)算滾動軸承的選擇計(jì)算1. 若若 FA+ Fs2 Fs1壓緊端：壓緊端：Fa1 = FA+ +Fs2 放松端：放松端：Fa2 = Fs2 2. 若若 FA+ Fs2 Fs1 則有：則有：

12、 壓緊端：壓緊端：Fa1 = FA+ +Fs2 放松端：放松端：Fa2 = Fs2 2. 若若 FA+ Fs2 P2，故應(yīng)以軸承故應(yīng)以軸承1的徑向當(dāng)量動載荷的徑向當(dāng)量動載荷P1為計(jì)算依據(jù)。因受中為計(jì)算依據(jù)。因受中等沖擊載荷，查表等沖擊載荷，查表16-9得得fp=1.5；工作溫度正常，查表；工作溫度正常，查表16-8得得ft=1.所以所以 (4)由手冊或本書附表查的軸承的徑向基本額定動載荷由手冊或本書附表查的軸承的徑向基本額定動載荷Cr=35200N。因?yàn)?。因?yàn)镃r1 Cr，故所選軸承滿足要求。，故所選軸承滿足要求。 1 31 3pr1h66t601.5 239460 5000200030290

13、N10110f PnCLf 16-3 滾動軸承的選擇計(jì)算滾動軸承的選擇計(jì)算一、滾動軸承的潤滑一、滾動軸承的潤滑潤滑劑潤滑劑 潤滑目的潤滑目的-減小摩擦、減輕磨損，吸振、降溫、降噪。減小摩擦、減輕磨損，吸振、降溫、降噪。密封目的密封目的-防止灰塵、水分進(jìn)入軸承，阻止?jié)櫥瑒┝魇?。防止灰塵、水分進(jìn)入軸承，阻止?jié)櫥瑒┝魇?。潤滑脂潤滑脂潤滑油潤滑油固體潤滑劑固體潤滑劑 用于特殊場合用速度因素用速度因素dn 值作為選擇潤滑劑的條件值作為選擇潤滑劑的條件: : - 常用常用- - 高速、高溫高速、高溫當(dāng)當(dāng)dn (1.52) 105 mmr/min時，采用脂潤滑，否則時，采用脂潤滑，否則用油潤滑。用油潤滑。

14、脂潤滑優(yōu)點(diǎn)：脂潤滑優(yōu)點(diǎn)：不容易流失、便于密封和維護(hù)，充填一不容易流失、便于密封和維護(hù)，充填一 次，可運(yùn)轉(zhuǎn)較長時間。次，可運(yùn)轉(zhuǎn)較長時間。油潤滑優(yōu)點(diǎn)：油潤滑優(yōu)點(diǎn)：摩擦阻力小、能散熱，可在高速、高溫環(huán)摩擦阻力小、能散熱，可在高速、高溫環(huán) 境下使用。境下使用。dn間接反映了軸頸的圓周速度。16-4 滾動軸承的潤滑和密封滾動軸承的潤滑和密封浸油：油面不超過最低浸油：油面不超過最低 滾動體中心滾動體中心噴油或噴霧：高速軸承噴油或噴霧：高速軸承二、滾動承的密封二、滾動承的密封潤滑油的選擇：潤滑油的選擇：潤滑油的粘度根據(jù)速度因素潤滑油的粘度根據(jù)速度因素dn和工作溫度和工作溫度t來確定。來確定。10000005

15、00000200000100000500002000010000-40-20 0 204060100 12080dn/(mmr/min)t / 潤滑油粘度的選擇潤滑油粘度的選擇5cSt(40時時)102065110250400滾動承的密封方式的選擇與潤滑的種滾動承的密封方式的選擇與潤滑的種類、工作環(huán)境、溫度、密封表面的圓類、工作環(huán)境、溫度、密封表面的圓周速度有關(guān)。周速度有關(guān)。分類分類接觸式接觸式非接觸式非接觸式組合式密封組合式密封毛氈圈密封毛氈圈密封密封圈密封密封圈密封間隙密封間隙密封迷宮式密封迷宮式密封-毛氈迷宮式密封毛氈迷宮式密封例如：例如： dn=100000，t=90 可用可用 110

16、 號潤滑油號潤滑油 11016-4 滾動軸承的潤滑和密封滾動軸承的潤滑和密封 潤滑方式：潤滑方式：脂潤滑。脂潤滑。 要求：要求：環(huán)境清潔，軸頸圓環(huán)境清潔，軸頸圓周速度周速度v不大于不大于45m/s，工，工作溫度不超過作溫度不超過900C。 工作原理：工作原理：矩形、梯形斷矩形、梯形斷面的毛氈圈面的毛氈圈1被安裝在梯被安裝在梯形槽內(nèi)，它對軸產(chǎn)生一定形槽內(nèi)，它對軸產(chǎn)生一定的壓力而起到密封作用。的壓力而起到密封作用。u 毛氈圈密封：毛氈圈密封：16-4 滾動軸承的潤滑和密封滾動軸承的潤滑和密封u 密密封封圈圈密密封封潤滑方式：潤滑方式：脂或油潤滑。脂或油潤滑。要求：要求：軸頸圓周速度軸頸圓周速度v

17、7m/s，工作溫度范圍為，工作溫度范圍為-400C1000C。材質(zhì)：材質(zhì)：皮革、塑料或耐油橡膠。皮革、塑料或耐油橡膠。分類：分類：具有金屬骨架，無金屬骨架。具有金屬骨架，無金屬骨架。密封圈是標(biāo)準(zhǔn)件密封圈是標(biāo)準(zhǔn)件。說明：說明：圖圖a密封唇朝里，目的是防漏油；密封唇朝里，目的是防漏油； 圖圖b密封唇朝外，主要目的是防止灰塵、雜質(zhì)進(jìn)入。密封唇朝外，主要目的是防止灰塵、雜質(zhì)進(jìn)入。16-4 滾動軸承的潤滑和密封滾動軸承的潤滑和密封潤滑方式：潤滑方式：脂潤滑。脂潤滑。環(huán)境要求：環(huán)境要求：干燥清潔。干燥清潔。工作原理：工作原理：靠軸與端蓋間靠軸與端蓋間的細(xì)小環(huán)形間隙密封。的細(xì)小環(huán)形間隙密封。間隙：間隙：間隙

18、愈小愈長，效間隙愈小愈長，效果越好。果越好。取取0.10.3mmu 間隙密封：間隙密封：16-4 滾動軸承的潤滑和密封滾動軸承的潤滑和密封潤滑方式：潤滑方式：脂潤滑或油潤滑，這種密封效果可靠。脂潤滑或油潤滑，這種密封效果可靠。工作原理：工作原理：將旋轉(zhuǎn)件與靜止件之間的間隙做成迷宮將旋轉(zhuǎn)件與靜止件之間的間隙做成迷宮( (曲路曲路) )形式，形式， 并在間隙中充填潤滑油或潤滑脂以加強(qiáng)密封效果。并在間隙中充填潤滑油或潤滑脂以加強(qiáng)密封效果。u 迷宮式密封：迷宮式密封：16-4 滾動軸承的潤滑和密封滾動軸承的潤滑和密封潤滑方式：潤滑方式：脂潤滑或脂潤滑或油潤滑。油潤滑。工作原理：工作原理：這是組合這是組

19、合密封的一種形式，毛密封的一種形式，毛氈密封加迷宮密封，氈密封加迷宮密封，可充分發(fā)揮各自的優(yōu)可充分發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，提高密封效果。點(diǎn)，提高密封效果。 u 組合密封：組合密封：16-4 滾動軸承的潤滑和密封滾動軸承的潤滑和密封16-5 滾動軸承的組合設(shè)計(jì)滾動軸承的組合設(shè)計(jì) 軸承的組合設(shè)計(jì)軸承的組合設(shè)計(jì)1. 處理好軸承與其周圍零件之間的關(guān)系。處理好軸承與其周圍零件之間的關(guān)系。2. 解決軸承的解決軸承的軸向位置固定軸向位置固定、軸承與其他零件的、軸承與其他零件的配合配合、間隙調(diào)整間隙調(diào)整、裝拆裝拆和和潤滑密封潤滑密封等一系列問題。等一系列問題。 軸承類型的選擇軸承類型的選擇1. 無軸向載荷時，宜用深溝

20、球軸承；無軸向載荷時，宜用深溝球軸承；如直齒輪軸2. 徑向與軸向載荷聯(lián)合作用時，宜用角接觸球軸承或徑向與軸向載荷聯(lián)合作用時，宜用角接觸球軸承或 圓錐滾子軸承；圓錐滾子軸承；如斜齒輪軸3. 純軸向載荷作用時，必須采用推力軸承。純軸向載荷作用時，必須采用推力軸承。一、軸承的固定一、軸承的固定 1、兩端固定、兩端固定 適用于工作溫度變化不大的短軸。適用于工作溫度變化不大的短軸。 考慮到軸因受熱而伸長，在軸承蓋與外圈端面之間應(yīng)留出考慮到軸因受熱而伸長，在軸承蓋與外圈端面之間應(yīng)留出 熱補(bǔ)償間隙熱補(bǔ)償間隙c，c=0.20.3mm(圖圖16-12b)。16-5 滾動軸承的組合設(shè)計(jì)滾動軸承的組合設(shè)計(jì)16-5

21、滾動軸承的組合設(shè)計(jì)滾動軸承的組合設(shè)計(jì) 2、一端固定、一端游動式、一端固定、一端游動式 一個支點(diǎn)雙向固定以承受軸向力、另一端游動。一個支點(diǎn)雙向固定以承受軸向力、另一端游動。 雙向固定端的軸承可承受雙向軸向載荷，游動端的軸承端面雙向固定端的軸承可承受雙向軸向載荷，游動端的軸承端面 與軸承蓋之間留有較大的間隙與軸承蓋之間留有較大的間隙 ，以適應(yīng)軸的伸縮量。，以適應(yīng)軸的伸縮量。 適用于溫度變化較大的長軸。適用于溫度變化較大的長軸。16-5 滾動軸承的組合設(shè)計(jì)滾動軸承的組合設(shè)計(jì)二、軸承組合的調(diào)整二、軸承組合的調(diào)整 1、軸承間隙的調(diào)整、軸承間隙的調(diào)整調(diào)整方法：調(diào)整方法： 靠加減軸承蓋與機(jī)座間墊片厚度進(jìn)行調(diào)

22、整靠加減軸承蓋與機(jī)座間墊片厚度進(jìn)行調(diào)整(16-14a)； 利用螺釘利用螺釘1通過軸承外圈壓蓋通過軸承外圈壓蓋3移動外圈位置進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整移動外圈位置進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整 之后，用螺母之后，用螺母2鎖緊防松。鎖緊防松。16-5 滾動軸承的組合設(shè)計(jì)滾動軸承的組合設(shè)計(jì)16-5 滾動軸承的組合設(shè)計(jì)滾動軸承的組合設(shè)計(jì)2. 軸承的預(yù)緊軸承的預(yù)緊對于某些可調(diào)游隙的軸承，在安裝時給與一定的軸向壓緊力，使得內(nèi)外圈產(chǎn)生相對移動而消除游隙，并在套圈和滾動體接觸處產(chǎn)生彈性預(yù)變形，借此提高軸的旋轉(zhuǎn)精度和剛度。這種方法稱為軸承的預(yù)緊。方法方法加金屬墊片加金屬墊片磨窄套圈磨窄套圈16-5 滾動軸承的組合設(shè)計(jì)滾動軸承的組合設(shè)計(jì)3、軸承組合位置的調(diào)整、軸承組合位置的調(diào)