第22章 滾動軸承90

1、第第2222章章 滾動滾動軸承軸承22-1 22-1 滾動軸承的概述滾動軸承的概述22-2 22-2 滾動軸承的代號滾動軸承的代號22-3 22-3 滾動軸承的選擇計算滾動軸承的選擇計算22-4 22-4 滾動軸承的潤滑和密封滾動軸承的潤滑和密封22-5 22-5 滾動軸承的組合設計滾動軸承的組合設計本章的重點、難點本章的重點、難點本章的重點：本章的重點： 滾動軸承的類型及選擇，滾動軸承的選擇計算（包括當量動載荷計算、壽命計算、角接觸向心軸承軸向載荷的計算），滾動軸承的組合結構設計。 本章的難點：本章的難點： 角接觸向心軸承軸向載荷的計算。 22-1 22-1 滾動軸承的概述滾動軸承的概述一、

2、滾動軸承的構造一、滾動軸承的構造 二、滾動軸承的材料二、滾動軸承的材料三、滾動軸承的類型三、滾動軸承的類型四、滾動軸承的優(yōu)缺點四、滾動軸承的優(yōu)缺點五、滾動軸承類型選擇五、滾動軸承類型選擇一、滾動軸承的構造一、滾動軸承的構造 滾動軸承一般由內(nèi)圈、外圈、滾動體和保持架組成。 內(nèi)圈裝在軸頸上，外圈裝在機座或零件的軸承孔內(nèi)。內(nèi)外圈上有滾道，當內(nèi)外圈相對旋轉時，滾動體將沿著滾道滾動。保持架的作用是把滾動體均勻地隔開。 滾動軸承的結構滾動軸承的結構1 按滾動體形狀分按滾動體形狀分按滾動體形狀分：按滾動體形狀分： 球軸承、滾子軸承球軸承、滾子軸承又可細分為：又可細分為： 球軸承、圓柱滾子軸承、滾針軸承、圓錐

3、滾子軸球軸承、圓柱滾子軸承、滾針軸承、圓錐滾子軸承、球面滾子軸承承、球面滾子軸承二、滾動軸承的類型二、滾動軸承的類型徑向接觸軸承：公稱接觸角徑向接觸軸承：公稱接觸角=0，主要承受徑主要承受徑 向載荷向載荷, 可承受較小的軸向載荷?？沙惺茌^小的軸向載荷。向心角接觸軸承：公稱接觸角向心角接觸軸承：公稱接觸角=045，同時，同時 承受徑向載荷和軸向載荷。承受徑向載荷和軸向載荷。推力角接觸軸承：公稱接觸角推力角接觸軸承：公稱接觸角=4590，主，主 要承受軸向載荷，可承受較小的徑向載荷。要承受軸向載荷，可承受較小的徑向載荷。軸向接觸軸承：公稱接觸角軸向接觸軸承：公稱接觸角=90，只能承受，只能承受 軸

4、向載荷。軸向載荷。2. 2. 按承受的載荷方向分按承受的載荷方向分 向心軸承向心軸承 主要承受徑向載荷，主要承受徑向載荷，0 04545 推力軸承推力軸承 主要承受軸向載荷，主要承受軸向載荷，45459090接觸角是滾動軸承的一個主要參數(shù)，軸承的受力分析和承載能力等都與接觸角有關。接觸角越大，軸承承受軸向載荷的能力也越大。三、滾動軸承的材料三、滾動軸承的材料 滾動體與內(nèi)外圈的材料應具有高的硬度和接觸疲勞強度、良好的耐磨性和沖擊韌性。一般用含鉻合金鋼含鉻合金鋼制造。 保持架一般用低碳鋼低碳鋼板沖壓制成，高速軸承的保持架多采用有色金屬有色金屬或塑料塑料。 四、滾動軸承的優(yōu)缺點四、滾動軸承的優(yōu)缺點優(yōu)

5、點：優(yōu)點：1、摩擦阻力小、起動靈敏、效率高效率高 ；2、對于同尺寸的軸徑，滾動軸承的寬度比滑動軸承小，即軸向結構緊湊軸向結構緊湊；3、大多數(shù)滾動軸承能同時受徑向和軸向載荷，故軸承組合結構簡單軸承組合結構簡單；4、消耗潤滑劑少，便于密封，易于維護，即潤滑簡便潤滑簡便；5、標準化程度高，易于互換，成本低成本低；缺點：缺點：1、承受沖擊載荷能力較差；2、高速重載下軸承壽命較低；3、振動及噪聲較大；4、徑向尺寸比滑動軸承大；五、滾動軸承類型選擇五、滾動軸承類型選擇 由于結構的不同，各類軸承的使用性能也不相同，現(xiàn)說明如下：1 1承載能力承載能力 在同樣外形尺寸下，滾子軸承的承載能力約為球軸承的1.53倍

6、。 在載荷較大或有沖擊載荷時宜采用滾子軸承。 但當軸承內(nèi)徑d20mm時，滾子軸承和球軸承的承載能力已相差不多，而球軸承的價格一般低于滾子軸承，故可優(yōu)先選用球軸承。 角接觸軸承可以同時承受徑向載荷和軸向載荷。 角接觸向心軸承（045）以承受徑向載荷為主； 角接觸推力軸承（4590）以承受軸向載荷為主。 軸向接觸(90)推力軸承只能承受軸向載荷。 徑向接觸(0)向心軸承，當以滾子為滾動體時，只能承受徑向載荷；當以球為滾動體時，因內(nèi)外滾道為較深的溝槽，除主要承受徑向載荷外，也能承受一定量的雙向軸向載荷。深溝球軸承結構簡單，價格便宜，應用最廣泛。 2 2極限轉速極限轉速 滾動軸承在一定載荷和潤滑條件下

7、，允許的最高轉速稱為極限轉速極限轉速。 球軸承的極限轉速通常比滾子軸承高，高速時應優(yōu)先選用球軸承； 高速時應選用同一內(nèi)徑尺寸中，外徑較小的軸承，因其離心力小； 推力軸承的極限轉速均很低；當工作轉速高，軸向載荷不十分大時，可采用角接觸球軸承； 如果軸承極限轉速不能滿足要求，可采取提高軸承精度、適當加大間隙、改善潤滑和冷卻條件、選用青銅保持架等措施。3 3角偏差角偏差 軸承由于安裝誤差或軸的變形等都會引起內(nèi)外圈中心線發(fā)生相對傾斜。其傾斜角稱為角偏差。 角偏差較大時會影響軸承正常運轉，故在這種場合應采用調(diào)心軸承。 滾針軸承對軸線偏斜最為敏感，應盡可能避免在軸線有偏斜的情況下使用。 各類軸承的允許角偏

8、差見P350表22.2。 22-2 22-2 滾動軸承的代號滾動軸承的代號滾動軸承的代號由基本代號、前置代號和后置代號構成。 一、一、基本代號基本代號二、二、前置代號前置代號三、三、后置代號后置代號前置代號 基本代號 后置代號 軸承的分部件代號內(nèi)部結構代號密封與防塵結構代號保持架及其材料代號軸承材料代號公差等級代號游隙代號多軸承配置代號其它代號一二三四五類型代號尺寸系列代號內(nèi)內(nèi)徑徑尺尺寸寸系系列列代代號號寬度或高度系列代號直徑系列代號前置代號表示軸承的分部件?；敬柋硎据S承的基本類型、結構和尺寸，是軸承代號的基礎。 后置代號表示軸承的精度、材料等特征。 一、一、基本代號基本代號 基本代號表示

9、軸承的基本類型、結構和尺寸，是軸承代號的基礎。 按國家標準生產(chǎn)的滾動軸承的基本代號，由軸承類型代號軸承類型代號、尺寸系列代尺寸系列代號號和內(nèi)徑內(nèi)徑尺寸系列尺寸系列代號代號構成?；敬?二三四五類型代號尺寸系列代號內(nèi)徑尺尺寸寸系系列列代號寬度或高度系列代號直徑系列代號一 類型代號：基本代號左起第一位為類型代號，用數(shù)字或字母數(shù)字或字母表示，見表 22.2第1列。 尺寸系列代號：由軸承的寬(高)度系列代號(基本代號左起第二位)和直徑系列代號(基本代號左起第三位)組合而成。 向心軸承和推力軸承的常用尺寸系列代號見表22.4。 內(nèi)徑尺寸系列尺寸系列代號：內(nèi)徑代號(基本代號左起第四、五位數(shù)字)表示軸承公

10、稱內(nèi)徑尺寸，按表22.5的規(guī)定標注。 6深溝球軸承L直線軸承5推力球軸承U外球面球軸承4雙列深溝球軸承NA滾針軸承3圓錐滾子軸承N圓柱滾子軸承29推力調(diào)心滾子軸承9推力圓錐滾子軸承2調(diào)心滾子軸承8推力滾子軸承1調(diào)心球軸承7角接觸球軸承0雙列角接觸球軸承代號軸承類型代號軸承類型 代號代號80123456寬寬( (高高) )度系列代號含義度系列代號含義特窄特窄窄窄正常正常寬寬特寬特寬 注：1. 寬度系列代號為零時，不標出(調(diào)心滾子軸承和圓錐滾子軸承除外)；個別類型寬度系 列代號“1”和“2”可以省略。寬寬( (高高) )度系列代號度系列代號 圖示為內(nèi)徑相同，而直徑系列不同的四種軸承的對比，它們用于

11、適應各種不同工況的要求。 直徑系列代號直徑系列代號超特輕代代 號號7 8 9 0 1 2 3 4 5含含 義義超輕特輕輕中重特重 內(nèi)徑代號5=內(nèi)徑，如：08表示軸承內(nèi)徑 d =085=40mm。03020100代代 號號17151210內(nèi)徑內(nèi)徑 d數(shù)字數(shù)字50499內(nèi)徑尺寸系列代號內(nèi)徑尺寸系列代號注：內(nèi)徑小于10mm和大于495mm的軸承內(nèi)徑代號另有規(guī)定。二、二、前置代號前置代號 前置代號用字母表示成套軸承的分部件。 前置代號及其含義可參閱 GBT27293。如：用L 表示可分離軸承的可分離套圈； 用K 表示軸承的滾動體與保持架組件； 三、三、后置代號后置代號 后置代號表示軸承的精度、材料等特

12、征。 后置代號用字母(或加數(shù)字)表示，置于基本代號右邊。 軸承后置代號的排列順序見下表或表22.3。 后置代號 內(nèi)部結構代號密封與防塵結構代號保持架及其材料代號特殊軸承材料代號公差等級代號游隙代號多軸承配置代號其它代號內(nèi)部結構代號內(nèi)部結構代號公差等級代號公差等級代號游隙代號游隙代號 游隙代號游隙代號：C1、C2、C0、C3、C4、C5分別表示軸承徑向游隙，游隙量依次由小到大。 C0為基本組游隙，常被優(yōu)先采用，可不標出。 軸承代號示例6308：6深溝球軸承， (0)窄系列，3中系列，08 內(nèi)徑d=40mm， 公差等級為0級，游隙組為0組； N105/P5： N圓柱滾子軸承， (0)窄系列， 1特

13、輕系列，05內(nèi)徑d=25mm，公差等級為5級，游隙組為0組；7214AC/P42：7角接觸球軸承；(0)窄系列；2輕系列；14內(nèi)徑d=70mm；公稱接觸角=25；公差等級為4級；游隙組為第2組游隙C2，當游隙與公差等級同時表示時，符號C可省略。 30213：3圓錐滾子軸承， 0窄寬度(0不可省略)， 2輕系列，13內(nèi)徑d=65mm，公差等級為0級，游隙組為0組；6103： 6深溝球軸承， (0)窄系列， 1特輕系列，03內(nèi)徑d=17mm，公差等級為0級，游隙組為0組；22.4 22.4 滾動軸承的尺寸選擇滾動軸承的尺寸選擇一、失效形式及設計準則一、失效形式及設計準則二、滾動軸承的壽命計算二、滾

14、動軸承的壽命計算三、滾動軸承的靜強度計算三、滾動軸承的靜強度計算一、失效形式與計算準則一、失效形式與計算準則max4.6rFFz 滾動軸承在通過軸心線的軸向載荷Fa作用下，可認為各滾動體所承受的載荷是相等的。 當軸承受純徑向載荷Fr作用時，并非所有滾動體都同時承受載荷。上半圈滾動體不承載，而下半圈各滾動體承受不同的載荷。處于Fr作用線最下位置的滾動體承載最大(Fmax)，而遠離作用線的各滾動體，其承載逐漸減小。對于0的向心軸承：球軸承滾子軸承max5rFFz1 1失效形式失效形式 疲勞點蝕疲勞點蝕 滾動體與滾道接觸表面受變應力。由于接觸變應力的反復作用，首先在滾動體或滾道的表面下一定深度處產(chǎn)生

15、疲勞裂紋，繼而擴展到接觸表面，形成疲勞點蝕。內(nèi)環(huán)上的疲勞點蝕內(nèi)環(huán)上的疲勞點蝕陶瓷球疲勞點蝕陶瓷球疲勞點蝕鋼球疲勞點蝕鋼球疲勞點蝕 永久變形永久變形 在很大的靜載荷或沖擊載荷作用下，會使軸承滾道和滾動體接觸處產(chǎn)生永久變形(滾道表面形成變形凹坑) 。 磨損、膠合、磨損、膠合、內(nèi)外圈和保持架破損內(nèi)外圈和保持架破損等。等。2 2設計準則設計準則 對轉速n 10 r/min的軸承，疲勞點蝕是主要失效形式，應進行防止疲勞點蝕的壽命計算； 對靜止或極慢轉速（n10 r/min）軸承，永久變形是其主要失效形式，應作靜強度計算； 對高速軸承，除進行壽命計算外，還應進行極限轉速校核計算。1 基本概念基本概念壽命壽

16、命 軸承壽命：軸承壽命：( 106 r 或或 h ) 軸承中任一元件出現(xiàn)疲勞點蝕前，所經(jīng)歷的總轉數(shù)或總工作小時數(shù)軸承中任一元件出現(xiàn)疲勞點蝕前，所經(jīng)歷的總轉數(shù)或總工作小時數(shù) 基本額定壽命：基本額定壽命：用用 L10 表示表示 一批相同的軸承，在相同的條件下運轉，其中一批相同的軸承，在相同的條件下運轉，其中90的軸承不發(fā)生疲勞點的軸承不發(fā)生疲勞點蝕前所經(jīng)歷的總轉數(shù)或總工作小時數(shù)蝕前所經(jīng)歷的總轉數(shù)或總工作小時數(shù)機械設計基礎 軸承 寓意：寓意： 一批軸承中有一批軸承中有90的壽命將比其基本額定壽命長的壽命將比其基本額定壽命長 一個軸承在基本額定壽命期內(nèi)正常工作的概率有一個軸承在基本額定壽命期內(nèi)正常工作

17、的概率有90，失效率為，失效率為10 注意：注意：額定壽命隨運轉條件而變化額定壽命隨運轉條件而變化 比如：外載荷增大，額定壽命降低比如：外載荷增大，額定壽命降低 因此，基本額定壽命并不能直接反映軸承的承載能力因此，基本額定壽命并不能直接反映軸承的承載能力9010完好完好基本額定動載荷基本額定動載荷 定義：定義： 規(guī)定軸承在規(guī)定軸承在 基本額定壽命基本額定壽命L10 為為 106 轉轉 時，所能承受的最大時，所能承受的最大載荷，用載荷，用 C 表示表示 即：在即：在C 的作用下，運轉的作用下，運轉 106 轉轉 時，有時，有10的軸承出現(xiàn)點的軸承出現(xiàn)點蝕，蝕，90的軸承完好的軸承完好機械設計基礎

18、 軸承 對于具體軸承，對于具體軸承，C 為定值，按手冊查取為定值，按手冊查取 對向心軸承對向心軸承(0 a a 45 )，C為純徑向載荷為純徑向載荷Cr 對推力軸承對推力軸承(45 FS2 軸向合力向右，軸有向右移動的趨勢，但外圈被固定，軸向合力向右，軸有向右移動的趨勢，但外圈被固定， 右軸承被壓緊，會產(chǎn)生反力右軸承被壓緊，會產(chǎn)生反力FS2，使軸向力平衡，使得，使軸向力平衡，使得:FRFr1Fr2FS1FS2Fa合力合力FS2221SSaSFFFF = = 222SSaFFF = =右軸承被壓緊右軸承被壓緊, 軸向力軸向力左軸承被放松左軸承被放松, 軸向力軸向力11SaFF= =aSFF =

19、=1FRFr1Fr2FS1FS2Fa軸承正裝時：軸承正裝時： 圓錐滾子軸承的簡圖如下（將內(nèi)圈與軸視為一體）：圓錐滾子軸承的簡圖如下（將內(nèi)圈與軸視為一體）：機械設計基礎 軸承 若若 FS1 + Fa FS2 軸向合力向右，軸有向左移動的趨勢，但外圈被固定，軸向合力向右，軸有向左移動的趨勢，但外圈被固定， 左軸承被壓緊，會產(chǎn)生反力左軸承被壓緊，會產(chǎn)生反力FS1，使軸向力平衡，使得，使軸向力平衡，使得:合力合力FS1211SaSSFFFF= = 22SaFF= =左軸承被壓緊左軸承被壓緊, 軸向力軸向力右軸承被放松右軸承被放松, 軸向力軸向力111SSaFFF = =aSFF = =2結論：結論：

20、軸承反裝時，可得到與正裝同樣的結論軸承反裝時，可得到與正裝同樣的結論 結論總結如下：結論總結如下： 根據(jù)根據(jù)排列方式排列方式判明派生軸向力判明派生軸向力 FS1、FS2 的方向的方向 判明軸向合力指向及軸可能移動的方向，分析哪端軸承被判明軸向合力指向及軸可能移動的方向，分析哪端軸承被“壓緊壓緊”，哪端軸承被，哪端軸承被“放松放松” “放松放松”端的軸向載荷等于端的軸向載荷等于自身的內(nèi)部軸向力自身的內(nèi)部軸向力 “壓緊壓緊”端的軸向載荷等于端的軸向載荷等于除去自身派生軸向力后除去自身派生軸向力后其它軸向其它軸向力的代數(shù)和力的代數(shù)和機械設計基礎 軸承如圖所示，某齒輪軸選用兩個角接觸(=25)向心球軸

21、承支承。已知軸承所受徑向載荷分別為Fr1=1000N，F(xiàn)r2=2060N，外加軸向力FA=880N，內(nèi)部軸向力Fs=0.68Fr 。求：（1）兩軸承所受軸向載荷Fa1、Fa2。（2）兩軸承的當量動載荷P1、P2。，時，；，時。0187. 041. 0,68. 0,250=YXeFFYXeFFeraraa F2F1解： （1）Fs1=0.68Fr1=0.681000 = 680 NFs2=0.68Fr2=0.682060= 1400.8 N FA +Fs2=880 + 1400.8 = 2280.8 NFs1故 軸承1 Fa1= FA +Fs2=2280.8 N 軸承2 Fa2= Fs2=140

22、0.8 N（2）軸承1 Fa1/ Fr1= 2280.8 / 1000 = 2.28e X1=0.41，Y1=0.87 P1=X1 Fr1+Y1 Fa1=0.411000+0.872280.8=2394.296 N軸承2 Fa2/ Fr2= 1400.8 / 2060 = 0.68 = e X2=1，Y2=0 P2=X 2Fr2+Y2 Fa2=12060 = 2060 N例例2 2 某滾動軸承的預期壽命為 ，當量動載荷為P ，基本額定動載荷為C。試問： （1）若其他條件不變，而當量動載荷由P增大到2P，其壽命有何變化？ （2）若其他條件不變，而轉速由n增大到2n，其壽命又有何變化？ 解：設當量

23、動載荷由P增大到2P后的壽命為 ， 轉速由n增大到2n后的壽命為 。（1）因 故 （2）hLhLhL6h1060tpf CLnf Pe=66hh1011016022602ttppf Cf CLLnf Pnf Peeee =66hh101 10160 22 602ttppf Cf CLLnf Pnf Pee =三、滾動軸承的靜強度計算三、滾動軸承的靜強度計算滾動軸承的基本額定靜載荷：滾動軸承的基本額定靜載荷： 使軸承中受載最大的滾動體與內(nèi)、外圈滾道接觸處的接觸應力達到某一定值的載荷稱為基本額定靜載荷，用C0表示。當量靜載荷當量靜載荷P0 ：X0、Y0分別為徑向靜載荷系數(shù)徑向靜載荷系數(shù)及軸向靜載荷

24、系數(shù)軸向靜載荷系數(shù)。靜強度條件：靜強度條件： S0為靜載荷安全系數(shù)，其取值見靜載荷安全系數(shù)，其取值見P359。00r0aPX FY F=000000CPCS PS或22.5 22.5 滾動軸承的潤滑和密封滾動軸承的潤滑和密封一、滾動軸承的潤滑一、滾動軸承的潤滑 二、滾動軸承的密封二、滾動軸承的密封22.5.1 22.5.1 滾動軸承的潤滑滾動軸承的潤滑目的：目的： 減少摩擦與磨損、吸收振動、冷卻、防銹、降低噪聲等。 潤滑劑潤滑劑： 潤滑油、潤滑脂。 一般情況下，滾動軸承采用潤滑脂潤滑一般情況下，滾動軸承采用潤滑脂潤滑，但在軸承附近已經(jīng)具有潤滑油源時(如變速箱內(nèi)本來就有潤滑齒輪的油)，也可采用潤

25、滑油潤滑。 具體選擇可按速度因數(shù)速度因數(shù)dn值來定。 d代表軸承內(nèi)徑(mm)； n代表軸承套圈的轉數(shù)（r/min）。 dn值間接地反映了軸頸的圓周速度，當dn(1.52)105mmr/min時，一般滾動軸承可采用潤滑脂潤滑，超過這一范圍宜采用潤滑油潤滑。 潤滑油的粘度可按軸承的速度因數(shù)dn和工作溫度t來確定見圖22.10。 油量不宜過多，如果采用浸油潤滑，則油面高度應不超過最低滾動體的中心，以免產(chǎn)生過大的攪油損耗和熱量。高速軸承通常采用噴油或噴霧方法潤滑。 22.5.2 22.5.2 滾動軸承的密封滾動軸承的密封目的：目的： 防止灰塵、水分等進入軸承，并阻止?jié)櫥瑒┑牧魇А?密封方法密封方法 ： 密封方法的選擇與潤滑劑的種類、工作環(huán)境、溫度、密封表面的圓周速度有關。1 1 接觸式密封：接觸式密封： 氈圈、O形密封圈、唇形密封圈、機械密封（端面密封）2 2 非接觸式密封：非接觸式