第11章 滾動軸承課件

1、第第11章章 滾動軸承滾動軸承11.111.1 概述概述11.211.2 滾動軸承的類型和選擇滾動軸承的類型和選擇11.311.3 滾動軸承的載荷分析、滾動軸承的載荷分析、 失效形式和計算準則失效形式和計算準則11.411.4 滾動軸承的動載荷和壽命計算滾動軸承的動載荷和壽命計算11.511.5 滾動軸承的靜載荷與極限轉速滾動軸承的靜載荷與極限轉速11.611.6 滾動軸承的組合結構設計滾動軸承的組合結構設計 小結小結機械設計機械設計第第1313章章 滾動軸承滾動軸承目錄1.1.內(nèi)圈內(nèi)圈: :2.2.外圈外圈: :3.3.滾動體：滾動體：4.4.保持架：保持架：限制限制滾動體滾動體軸向移動軸向

2、移動均勻隔開均勻隔開滾動體滾動體減少磨擦與磨損減少磨擦與磨損裝在軸頸上裝在軸頸上裝在軸承座裝在軸承座球、滾子球、滾子( (將滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦）將滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦）承載承載均勻均勻11.1概述概述有滾道有滾道章頭一、一、 滾動軸承的構造滾動軸承的構造 選用滾動軸承的類型和尺寸，選用滾動軸承的類型和尺寸， 驗算軸承的承載能力；驗算軸承的承載能力； 組合結構的設計。組合結構的設計。 設計內(nèi)容：設計內(nèi)容：滾動軸承的功能：滾動軸承的功能：機械設計機械設計第第1313章章 滾動軸承滾動軸承 1.摩擦阻力小摩擦阻力小, 功率損耗少功率損耗少, 起動靈敏起動靈敏 2.潤滑簡便潤滑簡便, 易于更換易于更

3、換, 標準化，成本低。標準化，成本低。 3.抗沖擊和減振能力差抗沖擊和減振能力差, 高速時出現(xiàn)噪音高速時出現(xiàn)噪音; 接觸接觸應力大，壽命也比不上液體潤滑的滑動軸承應力大，壽命也比不上液體潤滑的滑動軸承三、滾動軸承的特點三、滾動軸承的特點:機械設計機械設計第第1313章章 滾動軸承滾動軸承二、滾動軸承的材料二、滾動軸承的材料: 軸承鋼軸承鋼章頭球軸承球軸承 滾子軸承滾子軸承1.按滾動體形狀分按滾動體形狀分 以以徑向載荷徑向載荷Fr為主為主FrFaFrFa(軸向軸向) 軸向載荷軸向載荷Fa為主為主向心軸承向心軸承推力軸承推力軸承徑向接觸徑向接觸: =0向心角接觸向心角接觸 : 0 45推力角接觸推

4、力角接觸 : 45 90軸向接觸軸向接觸: =90 滾動體與外圈接觸處的法線與垂?jié)L動體與外圈接觸處的法線與垂直于軸承軸心線的平面之間的夾角。直于軸承軸心線的平面之間的夾角。愈大愈大,可承受的軸向力愈大?？沙惺艿妮S向力愈大。公稱接觸角公稱接觸角：一、滾動軸承的分類一、滾動軸承的分類2.按受載方向分按受載方向分機械設計機械設計第第1313章章 滾動軸承滾動軸承結構見圖結構見圖章頭徑向接觸徑向接觸 向心角接觸向心角接觸 推力角接觸推力角接觸軸向接觸軸向接觸徑向接觸徑向接觸機械設計機械設計第第1313章章 滾動軸承滾動軸承結構圖結構圖章頭=0 內(nèi)內(nèi)徑徑系系列列代代號號尺寸系尺寸系列代號列代號直直徑徑系

5、系列列代代號號寬寬度度系系列列代代號號類類型型代代號號例例 K71211/P5C2K71211/P5C2例例10、1-特輕系列特輕系列2-輕系列輕系列3-中系列中系列4-重系列重系列表示軸承分部件表示軸承分部件表示軸承表示軸承公差、公差、結構、游隙等結構、游隙等0窄系列窄系列 (可不可不 標注標注)(調心滾子調心滾子和圓錐滾子除外和圓錐滾子除外)1中中(正常正常)系列系列2寬系列寬系列1.公差等級：公差等級：高高 低低 /P0普通級普通級(代號中不標注代號中不標注)直徑系列的對比直徑系列的對比6410631062106110d2.徑向游隙組別：徑向游隙組別： C1C2C0C3C4C5小 大C0

6、基本組基本組(代號中不標注代號中不標注)3.內(nèi)部結構的不同內(nèi)部結構的不同(字母字母)表表131例例2例例3前置代號前置代號后置代號后置代號基本代號基本代號代號0001 02 030499內(nèi)徑1012 15 175代號機械設計機械設計第第1313章章 滾動軸承滾動軸承五 四 三 二 一直徑為直徑為2222、2828、3232除外除外章頭 /P2、/P4、/P5、/P6x、/P6、/P0 各類軸承的性能比較：各類軸承的性能比較：按載荷大小、方向、轉速及其它要求來選擇按載荷大小、方向、轉速及其它要求來選擇滾子球滾子球(線點線點)、 重中輕特輕重中輕特輕2.極限轉速極限轉速:球滾子、球滾子、 特輕輕中

7、重特輕輕中重3.調心性能調心性能:調心非調心調心非調心 球滾子球滾子1.承載能力承載能力:三、滾動軸承類型的選擇三、滾動軸承類型的選擇機械設計機械設計第第1313章章 滾動軸承滾動軸承1.載荷的大小、方向與性質載荷的大小、方向與性質:(主要主要)純純Fr: 6類、類、 N類類(Fr大大,沖擊大沖擊大) 純純Fa:5類、類、8類類FrFa : FrFa: FrFa: FrFa:6類類7類類( =15, =25)、 3類類7類類( =40), 3類類推力推力+向心組合向心組合類型選擇一般原則類型選擇一般原則:2.特殊要求特殊要求:Fr+Fa:經(jīng)濟性經(jīng)濟性:調心軸承：調心軸承：1、2類類優(yōu)先優(yōu)先6類

8、及普通精度類及普通精度兩支承跨距大兩支承跨距大, 軸剛度小軸剛度小: 章頭例：例：61308/P56軸承類型為：軸承類型為：深溝球軸承深溝球軸承08內(nèi)徑為：內(nèi)徑為：40 mm3直徑系列為：直徑系列為：中系列中系列1寬度系列為：寬度系列為：中系列中系列P5公差等級為：公差等級為：5級級游隙組別為（未標）：游隙組別為（未標）： 0組組08316/P5解：解：機械設計機械設計第第7 7章章 滾動軸承滾動軸承例：例：7 2 12 AC 深溝球軸承深溝球軸承直徑系列為中直徑系列為中系列系列,寬度系列為窄寬度系列為窄系列系列 (0不標不標)內(nèi)徑內(nèi)徑d=25mm(/P0，C0)普通級公差，基本組游隙普通級公

9、差，基本組游隙(不標不標)角接觸球軸承角接觸球軸承直徑系列為直徑系列為2(輕輕),寬度系列為寬度系列為0(不標不標) 內(nèi)徑內(nèi)徑d =60mm=25例：例：6 3 05 (/P0，C0)普通級公差，普通級公差， 基本組游隙基本組游隙(不標不標)機械設計機械設計第第1313章章 滾動軸承滾動軸承 圓錐滾子軸承圓錐滾子軸承 寬度系列為寬系列寬度系列為寬系列直徑系列為重系列直徑系列為重系列內(nèi)徑為內(nèi)徑為45mm例例: 3 2 4 09 /P62 P66級公差，級公差， 2第第2組游隙組游隙(C2)機械設計機械設計第第1313章章 滾動軸承滾動軸承進入非承載區(qū)進入承載區(qū)Q,HQ,HTT承載區(qū)承載區(qū)非承載區(qū)

10、非承載區(qū)承載區(qū)承載區(qū)11.3 滾動軸承的載荷分析、失效形式和計算準則各滾動體受力不均勻各滾動體受力不均勻各滾動體受力均勻各滾動體受力均勻當軸承當軸承軸軸Fa 承受承受 徑徑Fr下半圈受載下半圈受載上半圈不受載上半圈不受載 一、受力分析一、受力分析:機械設計機械設計第第1313章章 滾動軸承滾動軸承1 .1 .向心軸承的載荷分布向心軸承的載荷分布2 .2 .軸承元件上載荷及應力的變化軸承元件上載荷及應力的變化進入非承載區(qū)進入承載區(qū)Q,HQ,HTTT滾滾動動體體定定圈圈動圈動圈章頭二、失效形式二、失效形式:1. 疲勞點蝕疲勞點蝕點、線接觸點、線接觸 變應力變應力疲勞裂紋疲勞裂紋裂紋擴展裂紋擴展點蝕

11、點蝕正常條件下的主要失效形式正常條件下的主要失效形式機械設計機械設計第第1313章章 滾動軸承滾動軸承章頭2.2.塑性變形塑性變形 轉速很低或作間歇擺動轉速很低或作間歇擺動三、計算準則三、計算準則一般軸承一般軸承疲勞壽命計算疲勞壽命計算 （針對點蝕）（針對點蝕）低速或擺動軸承低速或擺動軸承靜強度計算靜強度計算 （針對塑性變形）（針對塑性變形）5.5.工作條件不正常時的其它失效工作條件不正常時的其它失效機械設計機械設計第第1313章章 滾動軸承滾動軸承3.3.磨損磨損4.4.膠合膠合高速軸承高速軸承極限轉速極限轉速計算計算（針對膠合）（針對膠合）章頭滾動軸承的動載荷和壽命計算一一 . 基本定義基

12、本定義 2. 基本額定壽命基本額定壽命(,h) 軸承中任一元件出現(xiàn)第一個疲勞擴軸承中任一元件出現(xiàn)第一個疲勞擴展跡象前展跡象前,一個套圈相對另一套圈的總轉數(shù)或某一轉一個套圈相對另一套圈的總轉數(shù)或某一轉速下的工作小時數(shù)。速下的工作小時數(shù)。1.軸承壽命軸承壽命 一組同一型號軸承在同一條件下運一組同一型號軸承在同一條件下運轉轉, 其中其中90軸承在發(fā)生疲勞點蝕前軸承在發(fā)生疲勞點蝕前能達到或超過的壽命，稱為基本額定能達到或超過的壽命，稱為基本額定壽命。壽命。/(1106r)R/()對單個軸承：可靠度為對單個軸承：可靠度為90其失效率為其失效率為10。機械設計機械設計第第1313章章 滾動軸承滾動軸承章頭

13、當軸承基本額定壽命為一百萬轉時（當軸承基本額定壽命為一百萬轉時（L10 r ），）， 軸承能承受的最大載荷。軸承能承受的最大載荷。向心軸承向心軸承 Cr推力軸承推力軸承 CaC當當P = C L10轉轉;當當P C L? ;壽命計算壽命計算或當或當L10轉轉 P= C 當當L 10轉轉 P = ?預期壽命預期壽命3. 基本額定動載荷基本額定動載荷在與實際載荷相當?shù)妮d荷作用下（當量動載荷），軸承的壽命？在與實際載荷相當?shù)妮d荷作用下（當量動載荷），軸承的壽命？二二. 壽命計算公式：壽命計算公式：大量實驗表明：大量實驗表明：L、C、P關系為：關系為：機械設計機械設計第第1313章章 滾動軸承滾動軸承

14、106re)(10PCL=he)(6010610PCnLh=章頭考慮高溫考慮高溫(t100)引入溫度系數(shù)引入溫度系數(shù)ft(表表11-4)說明：說明：1. n轉速轉速 rmin5. 溫度系數(shù)溫度系數(shù)ft 查表查表 (11-4)2. 壽命指數(shù)壽命指數(shù)3. 軸承的基本額定壽命軸承的基本額定壽命 106轉、小時轉、小時4. 當量動載荷當量動載荷 假定的載荷假定的載荷 與實際載荷相當與實際載荷相當 球軸承球軸承3；滾子軸承滾子軸承10/3三三. 當量動載荷當量動載荷PXFrYFa X、Y徑、軸向系數(shù)徑、軸向系數(shù) 表表(11-5)例例1考慮沖擊振動引入載荷系數(shù)考慮沖擊振動引入載荷系數(shù)fP (表表11-6)

15、P fP（XFrYFa）機械設計機械設計第第1313章章 滾動軸承滾動軸承e61060htnLfPC =e610)(6010thPCfnL=二二.壽命計算公式：壽命計算公式：章頭FRFA正裝12四四.角接觸向心軸承（角接觸向心軸承（3、7類）軸向載荷類）軸向載荷Fa 的計算的計算2.軸向力軸向力Fa的計算的計算1)正裝：（面對面）正裝：（面對面）S1Fr1Fr2S2松端：松端：Fa1=S1緊端：緊端：Fa2=S1-FAb)當當S1FA+S2時，時，軸承軸承2放松、放松、1壓緊壓緊Fa2=S2Fa1=S2+FA2)反裝（背對背）反裝（背對背）反裝1S1Fr1FAFR2S2Fr2a)當當S2FA+

16、S1時時軸承軸承2放松、放松、1壓緊壓緊Fa2=S2Fa1=S2-FA a)當當S1FA+S2時，時，軸承軸承1放松、放松、2壓緊壓緊1.內(nèi)部（派生）軸向力內(nèi)部（派生）軸向力S（Fza） 0,在在Fr作用下作用下 S=SiaFrFiSiFri SS的方向：由寬邊指向窄邊的方向：由寬邊指向窄邊 S的大小的大小 查表查表(11-7) 成對使用成對使用機械設計機械設計第第1313章章 滾動軸承滾動軸承S2 +S2章頭S1S2S1S2結論：結論：FreFA正裝12S1Fr1Fr2S2反裝1S1Fr1FAFre2S2Fr2(1)(1)先計算先計算F FA A、S S1 1、S S2 2 判斷壓緊端和放松

17、端判斷壓緊端和放松端 F Fa a松松=S=S松松 F Fa a緊緊=S=S松松F FA A軸向力軸向力Fa的計算步驟的計算步驟:(2)(2)放松端軸向力等于自身派放松端軸向力等于自身派生軸向力生軸向力, ,壓緊端軸向力等于壓緊端軸向力等于除自身派生軸向力外的其它除自身派生軸向力外的其它軸向力的代數(shù)和。軸向力的代數(shù)和。軸承配置簡圖軸承配置簡圖例例3五五. 軸承壽命計算步驟軸承壽命計算步驟求求Fr1、Fr2求求Fa1、Fa2求求P1、P2求求Lh(C)例例2機械設計機械設計第第1313章章 滾動軸承滾動軸承章頭一、軸承軸系支點固定的結構形式一、軸承軸系支點固定的結構形式1.雙支點單向雙支點單向固

18、定固定: 每個支點固定一個方向每個支點固定一個方向雙向均固定雙向均固定C在不受在不受Fa端留間隙端留間隙 C=0.250.4應用應用: 跨距短跨距短, 溫差小處溫差小處如何補償軸的熱伸長如何補償軸的熱伸長?機械設計機械設計第第1313章章 滾動軸承滾動軸承章頭2.單支點雙向固定單支點雙向固定：應用應用: 跨距長跨距長, 溫差大溫差大不能承受軸向載荷不能承受軸向載荷3.兩端游動兩端游動能承受雙向軸向載荷能承受雙向軸向載荷一、軸承軸系支點固定一、軸承軸系支點固定1.雙支點單向雙支點單向固定固定:機械設計機械設計第第1313章章 滾動軸承滾動軸承章頭二、滾動軸承的軸向定位和緊固二、滾動軸承的軸向定位

19、和緊固a)凸肩與孔用彈性擋圈 b)止動卡環(huán) c)凸肩與軸承端蓋 d) 螺紋環(huán)軸承外圈的固定結軸承外圈的固定結構構a)a)軸端擋圈軸端擋圈 b)b)圓螺母圓螺母 c)c)軸用彈性擋圈軸用彈性擋圈 d)d)緊定套緊定套軸承內(nèi)圈的固定結構軸承內(nèi)圈的固定結構一、軸承軸系支點固定一、軸承軸系支點固定機械設計機械設計第第1313章章 滾動軸承滾動軸承章頭1.軸承游隙調整軸承游隙調整靠加減墊片厚度調整靠加減墊片厚度調整一、軸承軸系支點固定一、軸承軸系支點固定機械設計機械設計第第1313章章 滾動軸承滾動軸承二、滾動軸承的軸向定位和緊固二、滾動軸承的軸向定位和緊固三、軸承游隙和軸上零件位置的調整三、軸承游隙和

20、軸上零件位置的調整靠圓螺母調整靠圓螺母調整靠螺釘調整靠螺釘調整2.軸上零件位置的調整軸上零件位置的調整靠加減墊片厚度調整靠加減墊片厚度調整章頭四、四、滾動滾動軸承的預緊軸承的預緊(a)(b)圖13-28圖13-29(b)(a)預緊的目的：提高旋轉精度、增加軸承裝置的剛性等預緊的目的：提高旋轉精度、增加軸承裝置的剛性等預緊原理：安裝時用一定的方法在軸承中產(chǎn)生一軸向力預緊原理：安裝時用一定的方法在軸承中產(chǎn)生一軸向力一、軸承軸系支點固定一、軸承軸系支點固定機械設計機械設計第第1313章章 滾動軸承滾動軸承三、軸承游隙和軸上零件位置的調整三、軸承游隙和軸上零件位置的調整二、滾動軸承的軸向定位和緊固二、

21、滾動軸承的軸向定位和緊固章頭六、密封六、密封 (dn(1.52) 105mmr/min), 承載力承載力大，不易流失，易密封維護大，不易流失，易密封維護潤滑效果好，具冷卻、清洗作用，供油及潤滑效果好，具冷卻、清洗作用，供油及密封麻煩密封麻煩浸油不超過滾動體的中心浸油不超過滾動體的中心減少阻力、磨損、噪音，冷卻，吸振防銹減少阻力、磨損、噪音，冷卻，吸振防銹保證潤滑良好、防止外泄，防止灰塵、水保證潤滑良好、防止外泄，防止灰塵、水氣、雜質、酸氣進入氣、雜質、酸氣進入接觸式接觸式非接觸式：非接觸式：組合密封組合密封毛粘圈毛粘圈密封圈密封圈縫隙式裝置縫隙式裝置迷宮裝置迷宮裝置脂潤滑脂潤滑油潤滑油潤滑五、

22、潤滑五、潤滑機械設計機械設計第第1313章章 滾動軸承滾動軸承章頭解：查解：查手冊手冊得：得：C=29200查查e ：求求X、Y:求求:Fa1/C =1635/29200 = 0.056查查表表(11-5) e1= 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 軸承危險軸承危險例：例： 已知齒輪軸采用一對已知齒輪軸采用一對6211軸承，已知軸承載荷軸承，已知軸承載荷Fr1=3500，F(xiàn)a1=1635

23、，F(xiàn)r2=2500，F(xiàn)a2=0，試求試求P1、P2。機械設計機械設計第第1313章章 滾動軸承滾動軸承1FA2Fr1Fr2例例2:一對反裝一對反裝7312AC軸承軸承,Fr15000N,Fr28000N，F(xiàn)A2000N，由，由1軸承指向軸承指向2軸承，求軸承，求Fa1、Fa2。S2 與與 FA同向同向求求Fa1 Fa2 S10.68Fr10.6850003400NS20.68Fr20.6880005440NS2S1Fa1S2FA7440N , Fa2S25440NS2FA 7440N S13400N1緊緊 2松松解解:畫安裝簡圖畫安裝簡圖機械設計機械設計第第7 7章章 滾動軸承滾動軸承例例3:

24、接上題接上題,如果如果n960r/min, fP1.2, 求軸承壽命求軸承壽命解：查解：查手冊手冊得得7212AC軸承的軸承的C58200N，e0.68Fa1Fr1744050001.488e X10.41 ， Y10.87 (表表11-5)Fa2Fr2544080000.68= eP2fPFr29600NX21, Y20 P1P2 軸承危險軸承危險(Fa17440N, Fa2=5440N,Fr15000N,Fr28000N)hPCfnLrth3199)1026958200(9606010)(60103616=eP1 fP( (X1Fr1Y1Fa1) )1.2( (0.4150000.877440) ) 10269N機械設計機械設計第第1313章章 滾動軸承滾動軸承1. 滾動軸承的常用類型及代號（滾動軸承的常用類型及代號（6、7、3、N、5類）類）軸承壽命、基本額定壽命軸承壽命、基本額定壽命(10,h)、 基本額定動載荷基本額定動載荷C、當量動載荷、當量動載荷P的定義。的定義。3.角接觸軸承安裝型式及特點。角接觸軸承安裝型式及特點。4.滾動軸承的失效形