滾動軸承(第13章01)

1、第十三章第十三章 滾動軸承滾動軸承 主要內(nèi)容1、概述2、滾動軸承的代號3、滾動軸承的類型和選擇4、滾動軸承的力分析、失效和計(jì)算準(zhǔn)則5、滾動軸承的動載荷和壽命計(jì)算6、滾動軸承組合設(shè)計(jì)組成：內(nèi)圈、外圈、滾動體、保持架131 概 述 一、滾動軸承的構(gòu)造 滾動體的形狀 二、滾動軸承的材料強(qiáng)度高且耐磨的合金鋼，內(nèi)圈、外圈、滾動體：軸承鉻鋼GCr15，硬度 6065 HRC滲碳軸承鋼：G20Cr2Ni4A 保持架：低碳鋼；銅、鋁、工程塑料滑動軸承滾動軸承1）摩擦阻力矩較小，起動力矩??；2）徑向游隙較小，運(yùn)動精度高；3）可同時(shí)承受徑向、軸向載荷,軸承組合較簡單;4）便于密封、易于維護(hù)；5）不需有色金屬，標(biāo)準(zhǔn)

2、件，成本低。三、滾動軸承的特點(diǎn) 1）承受沖擊載荷能力差；2）振動、噪音較大；3）徑向尺寸較大；4）高速重載下壽命較短；132 滾動軸承的類型及選擇一、滾動軸承的主要類型與特點(diǎn) 接觸角 向心軸承 徑向力 向心角接觸軸承 推力角接觸軸承 推力軸承 徑向力（主要）軸向力 徑向力軸向力 （主要）軸向力按受載荷方向分：向心軸承、推力軸承、向心推力軸承=00454590=90(a)(b)(c)(d) 滾子軸承承載能力高，極限轉(zhuǎn)速低 滾針軸承承載能力較高，徑向尺寸小按滾動體形狀： 球軸承 承載能力低，極限轉(zhuǎn)速高滾動軸承的主要類型、結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)14235NAN9670：雙列角接觸球軸承 1：調(diào)心球軸承 2：推力

3、調(diào)心滾子軸承3：圓錐滾子軸承 5：推力球軸承 6：深溝球軸承7：角接觸球軸承 2：推力調(diào)心滾子軸承 N：圓柱滾子軸承NA：滾針軸承 4：雙列深溝球軸承 8：推力圓柱滾子軸承 9：推力圓錐滾子軸承. 角接觸球軸承7 . 圓錐滾子軸承3二、滾動軸承的代號 4. 推力球軸承5 最常用幾種 ：. 深溝球軸承前置代號前置代號后置代號后置代號前置代號基本代號后置代號 五 四 三 二 一軸承分部件代號 內(nèi)徑代號 寬度系列代號 直徑系列代號 類型代號 其他代號 公差等級代號 特殊軸承材料代號 保持架及材料代號 密封與防塵代號 內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號 游隙代號 分部件：內(nèi)圈L外圈保持架 K 滾動體表示軸承結(jié)構(gòu)、形狀、材料

4、、公差等級等1、基本代號 （1）軸承類型 13567N深溝球軸承圓錐滾子軸承角接觸球軸承調(diào)心球軸承圓柱滾子軸承推力球軸承基本代號右起第五位 （2）尺寸系列 基本代號右起三、四位 寬度系列右起第四位 0系列（正常寬度）可省略 注：對于調(diào)心滾子軸承和圓錐滾子軸承，不可省略注：對于調(diào)心滾子軸承和圓錐滾子軸承，不可省略數(shù)字 0 9直徑系列右起第三位 數(shù)字 0 9（3）軸承的內(nèi)徑右起一二位數(shù)字 a) d=10, 12, 15, 17mm 時(shí) 代號 00 01 02 03 b) d= 20 480mm 時(shí)d=代號5(mm) 基本代號基本代號 五 四 三 二 一 類型 直徑系列 內(nèi)徑 寬度系列多數(shù)正常系列可

5、不標(biāo)特殊情況6 2 1 2N 2 2 0 83 3 3 1 5 E加強(qiáng)型E表示為增大承載能力進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)的加強(qiáng)型深溝球軸承尺寸系列代號02軸承內(nèi)徑085=40圓柱滾子軸承尺寸系列代號圓錐滾子軸承尺寸系列代號軸承內(nèi)徑155=75軸承內(nèi)徑125=60注：有時(shí)軸承需成對安裝（配置代號）。 面對面（/DF） 背對背(/DB) 串聯(lián)(/DT)三、滾動軸承類型的選擇 主要依據(jù)主要依據(jù)：工作載荷、轉(zhuǎn)速、支承剛性和安裝精度工作載荷、轉(zhuǎn)速、支承剛性和安裝精度 1） 轉(zhuǎn)速高，載荷小，旋轉(zhuǎn)精度高 球軸承 轉(zhuǎn)速低，載荷大，或沖擊載荷 滾子軸承 2）僅受Fr 向心軸承僅受Fa，轉(zhuǎn)速不高時(shí)推力軸承角接觸球軸承7類（n較高

6、時(shí)）同時(shí)受Fr和Fa均較大時(shí)圓錐滾子軸承3類（n較低時(shí)）Fr較大，F(xiàn)a較小時(shí)Fa較大，F(xiàn)r較小時(shí)3）要求n120時(shí)，因金屬組織硬度和潤滑條件等的變化，軸承的基本額定動載荷C有所下降引入溫度系數(shù) f t 當(dāng)P、n已知，預(yù)期壽命為Lh ，則要求選取的軸承的額定動載荷為選軸承型號和尺寸 例1：一圓錐滾子軸承30208的基本額定動載荷C34000N，極限轉(zhuǎn)速nlim5000r/min，承受當(dāng)量動載荷P3000N，要求預(yù)期壽命Lh=50000h，求允許的最高轉(zhuǎn)速為多少？解：h6h)(6010LPCnL考慮極限轉(zhuǎn)速 ，綜合考慮，軸承允許的最高工作轉(zhuǎn)速為1089 r/min。nnlimmin 5000 r

7、/min/1089300034000500006010)(60103106h6rPCLn例2：有一型號為6207的深溝球軸承,已知徑向載荷Fr=2300N,軸向載荷Fa=600N,徑向基本額定靜載荷C0=15000N,e=0.24,轉(zhuǎn)速n=2900r/min,基本額定動載荷C=25500,載荷平穩(wěn)，若要求其預(yù)期壽命為5000小時(shí)，試校核該軸承的壽命。解：1.求X,YP=fd(XFr+YFa)=0.562300+1.8600=2368N因Fa/Fr=600/2300=0.26e查表得：X=0.56, Y=1.82.計(jì)算當(dāng)量動載荷確定e值Fa/Cor=600/15200=0.03953.求軸承壽命

8、36610102550071766060 29002368hcLhnP該軸承滿足要求大于5000小時(shí)四、角接觸球軸承(圓錐滾子軸承)的軸向載荷Fa的計(jì)算 1）派生軸向力的大小方向 a)正裝（面對面） 適合于傳動零件位于兩支承之間 b)反裝（背靠背）適合于傳動零件處于外伸端Fd的方向：沿軸線由軸承外圈的寬邊窄邊。12FaR1R2FrFaFaFr21FaR1R2Fs2Fs1Fs1Fs2Fs1Fs1Fs2Fs2BaB/2DpwaCBFr載荷作用中心：位置用a表示。a ：載荷作用中心至軸承外側(cè)端面距離（查手冊）70000C15rdeFF 70000AC 25rdFF68. 070000B 40rdFF

9、14. 130000YFFrd22）實(shí)際軸向載荷Fa的確定 （1）當(dāng)軸有向左移動的趨勢,軸承1被“壓緊”，軸承2被“放松” 軸承1上的軸向力由Fd1增大到Fa+Fd2, 阻止軸左移 軸承2上的軸向力，力平衡本身的派生軸向力 21daFFFa22dFFa 軸承1的實(shí)際軸向載荷為12ddaFFFFs2FaFs1（2）當(dāng) 12ddaFFF軸有右移的趨勢，軸承2被“壓緊”，軸承1被“放松” 軸承2上的軸向力由Fd2增大到 Fd1 Fa, 阻止軸右移 軸承2實(shí)際所受的軸向力為adFFFa12軸承1實(shí)際所受的軸向力，由力的平衡條件本身派生軸向力 11dFFa Fs2FaFs1結(jié)論：實(shí)際軸向力Fa的計(jì)算方法

10、1）分析軸上派生軸向力和外加軸向載荷，判定被“壓緊”和“放松”的軸承。2）“壓緊”端軸承的軸向力等于除本身派生軸向力外，軸上其他所有軸向力代數(shù)和。3）“放松”端軸承的軸向力等于本身的派生軸向力五、不穩(wěn)定載荷和轉(zhuǎn)速下的軸承壽命計(jì)算（自學(xué)）載荷P和轉(zhuǎn)速n變化時(shí)，求平均當(dāng)量轉(zhuǎn)速nm和平均當(dāng)量動載荷Pm 求軸承壽命 六、不同可靠度時(shí)滾動軸承的壽命L（自學(xué)）為計(jì)算不同可靠度時(shí)軸承的壽命，引入壽命修正系數(shù)a1，101LaLn例：一工程機(jī)械傳動裝置中的軸，其支撐采用7208AC的角接觸球軸承，如圖所示，已知Fr1=1000N,Fr2=2060N,作用于軸上的軸間載荷FA=880N，基本額定動載荷=35200

11、N,轉(zhuǎn)速5000r/min,中等沖擊，預(yù)期壽命2000h,所選軸承是否恰當(dāng)？（判斷系數(shù)0.68)解： （）計(jì)算軸承，的軸向力Fa1和Fa2查表13.7得派生軸向力Fd1=0.68Fr1=0.681000=680NFd2=0.68Fr2=0.682060=1400.8N因 Fd2+FA=1400.8880=2280.8N Fd1故左邊軸承為壓緊端，有Fa1=Fd2FA=2280.8N Fa2=Fd2=1400.8N （）計(jì)算軸承的當(dāng)量動載荷因Fa1/Fr1=2280.8/1000=2.2808 eFa2/Fr2=1440.8/2060=0.68= e查表13.5得X1=0.41,Y1=0.87,

12、X2=1,Y2=0,兩軸承的當(dāng)量動載荷為：（）計(jì)算當(dāng)量載荷下所需的基本額定動載荷r1載荷為中等沖擊，取fd1.5,工作溫度正常取ft13116603028710rhtPnCLNf6110()313960thf CLhnP故所選軸承滿足要求NFYFXfParp44.3591) 8 .228087. 0100041. 0( 5 . 111111NFYFXfParp3090) 8 .1400020601 ( 5 . 122222135 滾動軸承的靜載荷與極限轉(zhuǎn)速 一、滾動軸承的靜載荷 1、基本額定靜載荷C0 當(dāng)軸承轉(zhuǎn)速很低或作間歇擺動時(shí)，軸承的失效形式為塑性變形 2、按靜載選擇軸承的條件 000PS

13、C 基本額定靜載荷 C0使軸承中受載最大滾動體的接觸應(yīng)力達(dá)到下列規(guī)定值的載荷（球軸承：4200MPa；調(diào)心軸承：4600MPa； 滾子軸承：4000MPa）。0000CCS P000CPS計(jì)算額定靜載荷， 當(dāng)量靜載荷，安全系數(shù)極限轉(zhuǎn)速：在一定載荷和潤滑條件下，軸承所允許的最高轉(zhuǎn)速。軸承樣本和手冊中，列出了特定條件下的極限轉(zhuǎn)速 nlim。實(shí)際工作條件下的極限轉(zhuǎn)速nmax f1 f2 nlim 式中：f1載荷系數(shù)，用于考慮載荷大小對極限轉(zhuǎn)速的影響。f2載荷分布系數(shù)，用于考慮軸承中載荷分布情況對極限轉(zhuǎn)速的影響。二、滾動軸承的極限轉(zhuǎn)速n lim滾動軸承尺寸的選擇滾動軸承尺寸的選擇滾動軸承尺寸選擇的過程

14、確定軸承所承受的FR與FA計(jì)算當(dāng)量動載荷fd=fd(XFR+YFA)明確軸承的工作轉(zhuǎn)速n與預(yù)期壽命L10計(jì)算軸承應(yīng)滿足的基本額定動載荷max610/ 11060PnLC由軸承樣本（手冊）查取合適的軸承136 滾動軸承裝置的設(shè)計(jì) 軸承裝置的設(shè)計(jì)主要考慮下面幾方面的問題：軸承裝置的設(shè)計(jì)主要考慮下面幾方面的問題：）軸承的安裝、配置和緊固）軸承相關(guān)零件的配合）軸承的潤滑和密封）提高軸承系統(tǒng)的剛度 軸承是用來支承軸的，而軸又要帶動軸上軸承是用來支承軸的，而軸又要帶動軸上零件工作。所以軸承的設(shè)計(jì)一定包括合理設(shè)零件工作。所以軸承的設(shè)計(jì)一定包括合理設(shè)計(jì)軸承裝置。計(jì)軸承裝置。一、滾動軸承支承的結(jié)構(gòu)型式 1、雙支

15、點(diǎn)各單向固定支承雙支點(diǎn)各單向固定支承 一端軸承的固定只限制軸沿一個(gè)方向的串動，另一端軸承的固定限制另一方向的串動，兩端軸承的固定共同限制軸的雙向串動。 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，安裝調(diào)整容易，適用于溫度變化不大的短軸。2. 一端雙向固定一端游動支承一端雙向固定一端游動支承 一端軸承的固定即限制軸的雙向串動；另一端軸承不固定，為游動支承。特點(diǎn)：軸的位置準(zhǔn)確，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，適用于溫度變化大的長軸。向心推力組合3. 兩端游動兩端軸承的固定均不限制軸的軸向串動，均為游動支承。例如：人字齒圓柱齒輪傳動中的小齒輪軸必須采用兩端游動支承。但大齒 輪的軸向位置必須固定。低速齒輪軸必須兩端固定，高速軸兩端游動 二、軸承的

16、軸向固定及裝拆二、軸承的軸向固定及裝拆1、軸承內(nèi)、外圈的軸向固定根據(jù)軸向載荷大小選用不同結(jié)構(gòu)，如軸端擋圈、圓螺母、套筒、彈性擋圈、端蓋等。 2、裝拆（大尺寸軸承）：熱油8090加熱軸承或干冰冷卻軸頸。（大批量）：中小型軸承用軟錘敲入或用一段管子壓住內(nèi)圈敲入。裝：拆：專用拆卸器。錯(cuò)誤的施力正確的施力四、滾動軸承游隙和軸系軸向位置的調(diào)整通過帶螺紋的零件或端蓋下的墊片來調(diào)節(jié)軸承的調(diào)整：1）軸承游隙的調(diào)整墊片圓螺母軸承游隙及軸系的軸向位置調(diào)整2）軸系軸向位置的調(diào)整注意：圓錐齒輪和蝸桿必須調(diào)整軸系的軸向位置L2b方法：調(diào)整套杯端面與軸承座端面間墊片厚度三、滾動軸承的配合三、滾動軸承的配合游隙受載滾動體承

17、載 游隙合適，其大、小受影響。影響運(yùn)轉(zhuǎn)精度壽命內(nèi)圈膨脹外圈收縮游隙+-0+-0G7H7Js7J7js6j6k6m6n6?DH7?dk6標(biāo)準(zhǔn)件：內(nèi)圈基孔制 外圈基軸制 （不標(biāo)注）軸承外徑公差帶軸承內(nèi)徑公差帶原則：1、尺寸大、載荷大、振動大、轉(zhuǎn)速高，工作溫度高： 選緊一點(diǎn)的配合。2、經(jīng)常拆卸、游動套圈：采用較松的配合。四、提高軸系剛度的措施四、提高軸系剛度的措施剛度 旋轉(zhuǎn)精度、噪音、振動1、選用合理軸承類型滾子軸承剛度球軸承 選用雙列軸承、滾子軸承、四點(diǎn)接觸軸承。2、選擇合理的軸承安裝方式懸伸端：反安裝時(shí)，剛度兩軸承間：正安裝時(shí)，剛度L1L2L1L2LL3、軸承預(yù)緊預(yù)緊：用某種方法使軸承中產(chǎn)生并保

18、持一定的軸向力，以消除軸承的游隙。目的：提高軸承的旋轉(zhuǎn)精度，提高軸承裝置的剛度、減小軸的振動。常用預(yù)緊方法：1）用墊片和長短隔套預(yù)緊2）夾緊一對磨窄了的外圈（或內(nèi)圈） 的角接觸軸承3）夾緊一對圓錐滾子軸承(a)(b)圖13-28圖13-29(b)(a)(a)(b)圖13-28圖13-29(b)(a)4）利用彈簧預(yù)緊五、滾動軸承的潤滑 潤滑方式： 1、脂潤滑2、油潤滑油浴或飛濺潤滑、滴油潤滑、噴油潤滑、油霧潤滑六、滾動軸承的密封密封的作用密封的類型：1、接觸式密封氈圈密封通常根據(jù) dn 值選擇潤滑方式，各類潤滑方式的dn值見表13-10。3、固體潤滑氈圈密封唇形密封圈 隙縫密封甩油密封2、非接觸式密封 曲路密封（迷宮密封）作業(yè)1、圖示為一蝸桿軸用兩個(gè)角接觸球軸承支承。已知蝸桿所受軸向力圖示為一蝸桿軸用兩個(gè)角接觸球軸承支承。已知蝸桿所受軸向力Fx580N，兩軸承的徑向力為：，兩軸承的徑向力為：Fr1935N，F(xiàn)r21910N，載荷系數(shù)，載荷系數(shù)fd1.1。試計(jì)算軸承的壽命?；绢~定動載荷。試計(jì)算軸承的壽命。基本額定動載荷C=101000N, n=100000rpm 注：派生軸向力注：派生軸向力FdeFr， e0.36。 當(dāng)當(dāng) e時(shí)，時(shí)，X1，Y0；當(dāng)；當(dāng)