機(jī)械設(shè)計(jì)9—滾動(dòng)軸承

1、12-1 概述概述12-5 12-1 概概 述述滾動(dòng)軸承是滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件標(biāo)準(zhǔn)件，主要掌握，主要掌握合理選擇和合理使用合理選擇和合理使用。一、構(gòu)造一、構(gòu)造內(nèi)圈內(nèi)圈外圈外圈滾動(dòng)體滾動(dòng)體保持架保持架內(nèi)圈：內(nèi)圈： 裝在軸上。裝在軸上。外圈：外圈： 裝在軸承座孔中。裝在軸承座孔中。滾動(dòng)體：滾動(dòng)體： 在兩套圈之間滾動(dòng)并傳遞載荷。在兩套圈之間滾動(dòng)并傳遞載荷。保持架：保持架： 將滾動(dòng)體均勻隔開。將滾動(dòng)體均勻隔開。 滾動(dòng)體滾動(dòng)體分為分為球球滾子：滾子： 圓柱形、圓錐形、滾針、鼓形等圓柱形、圓錐形、滾針、鼓形等特點(diǎn)：最常用的標(biāo)準(zhǔn)件之一（互換性好），摩擦阻力小，起特點(diǎn)：最常用的標(biāo)準(zhǔn)件之一（互換性好），摩擦阻力小，

2、起動(dòng)靈活，效率高，只需選擇計(jì)算，無需設(shè)計(jì)。動(dòng)靈活，效率高，只需選擇計(jì)算，無需設(shè)計(jì)。 但抗沖擊能力差，徑向尺寸較大，高速重載時(shí)壽命較低，但抗沖擊能力差，徑向尺寸較大，高速重載時(shí)壽命較低，噪音較大，有些場合無法使用。噪音較大，有些場合無法使用。二、材料二、材料內(nèi)、外圈和滾動(dòng)體：內(nèi)、外圈和滾動(dòng)體：用滾動(dòng)軸承鋼（用滾動(dòng)軸承鋼（GCr15、GCr15SiMn等）等）制造。淬火后表面硬度可達(dá)制造。淬火后表面硬度可達(dá)5866HRC。保持架：保持架：用比較軟的低碳鋼、銅合金、鋁或塑料制造。用比較軟的低碳鋼、銅合金、鋁或塑料制造。12-2 滾動(dòng)軸承的類型和代號(hào)滾動(dòng)軸承的類型和代號(hào)一、滾動(dòng)軸承的類型一、滾動(dòng)軸承的

3、類型1.1.按承載能力分按承載能力分 向心軸承：主要承受向心軸承：主要承受Fr ， = 0。 45 。 徑向接觸向心軸承：徑向接觸向心軸承： = 0。 角接觸向心軸承：角接觸向心軸承： 推力軸承推力軸承: 只能或主要承受只能或主要承受Fa， = 45。 90 。角接觸推力軸承：角接觸推力軸承： 45。 e故故 X1= 0.56 , Y1= 1.69 （插值）（插值）Fa / /Fr2 = 900/ /2100 = 0.43 e故故 X2= 0.56 , Y2= 1.69 （插值）（插值）當(dāng)量動(dòng)載荷當(dāng)量動(dòng)載荷 P1 = fP (X1 Fr1 +Y1 Fa1 )= 0.56x x1000+1.69

4、x x900 = 2081 N P2 = fP (X2 Fr2 + Y2 Fa2 )= 0.56x x2100+1.69x x900 = 2697 N例例:一農(nóng)用水泵，決定選用深溝球軸承，軸頸直徑一農(nóng)用水泵，決定選用深溝球軸承，軸頸直徑d =40mm，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n=2500r/ /min，已知，已知Fr1=Fr2=1810N， 軸向外載荷軸向外載荷FA=740N，預(yù)期壽命，預(yù)期壽命Lh= 10000h， fP=1 ， ft=1。試選擇軸。試選擇軸承的型號(hào)。承的型號(hào)。解：擬選用解：擬選用6208，查表手冊得，查表手冊得C0 = 18000 N ， C = 29500 N Fa/ /C0r = FA

5、 / /C0r = 740/ /18000 = 0.04查表查表13-5 e = 0.24Fa / /Fr = 740/ /1810 = 0.4 e 故故 X = 0.56 , Y = 1.8當(dāng)量動(dòng)載荷當(dāng)量動(dòng)載荷 P =fP（X Fr + Y Fa） = 0.56x x1810+1.8x x740 = 2346 N36613255)2346295001(25006010)(6010hthLhPCfnL 軸承適用軸承適用2. 角接觸球軸承（角接觸球軸承（7類）和圓錐滾子軸承（類）和圓錐滾子軸承（3類）的類）的 軸向載荷軸向載荷Fa 的計(jì)算的計(jì)算 FrS1S2F1F2Fr1Fr2（1）由于這些軸承

6、存在接觸角）由于這些軸承存在接觸角 ，正是這種軸承的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，正是這種軸承的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，伴隨伴隨徑向載荷徑向載荷會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部軸向力會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部軸向力 派生（內(nèi)部）軸向力派生（內(nèi)部）軸向力SF1F2S1S2Fr1Fr2Fr S方向方向：由軸承：由軸承外圈的寬邊指向窄邊外圈的寬邊指向窄邊，通過內(nèi)圈作用于軸上通過內(nèi)圈作用于軸上。（a）當(dāng)）當(dāng) 軸右移趨勢軸右移趨勢 2被被“壓緊壓緊”, 1被被“放松放松” 2上的派生軸向力由上的派生軸向力由Fs2增大增大到到Fa+Fs1, 阻止軸右移阻止軸右移 （b）當(dāng)）當(dāng) 軸左移趨勢軸左移趨勢 1被被“壓緊壓緊”, 2被被“放松放松” 1上的派生軸向力由上的派生軸

7、向力由Fs1增大增大到到Fs2-FaFa, 阻止軸左移阻止軸左移 12aFFsFs1121aaaFFsFFFs12aFFsFs1222aaaFFsFFFsFa1 = maxFsFs1 , ,| Fs2- -FA | Fa2 = maxF Fs2 , ,| Fs1+ +FA | （a）當(dāng)）當(dāng) 軸右移趨勢軸右移趨勢 1被被“壓緊壓緊”, 2被被“放松放松” 1上的派生軸向力由上的派生軸向力由Fs1增大增大到到Fa+Fs2, 阻止軸右移阻止軸右移 （b）當(dāng)）當(dāng) 軸左移趨勢軸左移趨勢 2被被“壓緊壓緊”, 1被被“放松放松” 2上的派生軸向力由上的派生軸向力由Fs2增大增大到到Fs1-FaFa, 阻止

8、軸左移阻止軸左移 21aFFsFs1222aaaFFFsFFs21aFFsFs1121aaaFFsFFsFFa1 = maxFsFs1 , ,| Fs2+ +FA | Fa2 = maxF Fs2 , ,| Fs1- -FA | S存在存在 3型、型、7型軸承成對使用，使型軸承成對使用，使S1與與S2方方向相反，使軸受力合理。向相反，使軸受力合理。例例: 計(jì)算下列一對計(jì)算下列一對7207AC軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷P1和和P2 。 fP=1 S = 0.68Fr ，e = 0.68 ，F(xiàn)a/ /Fr e時(shí)，時(shí)，X =1 Y = 0 Fa/ /Fre時(shí)，時(shí)，X = 0.41 Y = 0.

9、87解：解：S1= 0.68Fr1 = 0.68x x1000 = 680 N S2= 0.68Fr2 = 0.68x x2100 = 1428 N Fa1 = max680，528 = 680 N Fa2= max1428，1580=1580 N Fa1/ /Fr1 = 680/1000 = 0.68 = e X1 =1 Y1 = 0 Fa2/ /Fr2 = 1580/2100 = 0.75 e X2 =0.41 Y2 = 0.87P1 =fP (X1 Fr1 + Y1 Fa1 ) = 1x x1000+0 x x680 = 1000 NP2 = fP( X2 Fr2 + Y2 Fa2 )

10、= 0.41x x2100+0.87x x1580 = 2236 N例例: 已知軸承承受的徑向載荷已知軸承承受的徑向載荷Fr1 =918N，F(xiàn)r2 =2245N，軸向外載荷，軸向外載荷FA =230 N，軸頸直徑，軸頸直徑d=35mm，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速n = 2890r/ /min，運(yùn)轉(zhuǎn)中有中，運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊，常溫工作，預(yù)期壽命等沖擊，常溫工作，預(yù)期壽命50000h，現(xiàn)擬選用一對，現(xiàn)擬選用一對30207，試問，試問軸承是否適用？軸承是否適用？ S =Fr/ /2Y ，e = 0.37 ，F(xiàn)a/ /Fr e 時(shí)，時(shí)，X =1 Y = 0 Fa/ /Fre時(shí)，時(shí)，X = 0.4 Y = 1.6解：解：

11、S1= Fr1 / /2Y = 918 / /2x x1.6 = 287 N S2= Fr2 / /2Y =2245/ /2x x1.6 = 702 N Fa1 = max 287，932 = 932 N Fa2 = max702，57= 702 N Fa1/ /Fr1 = 932/918 e X1 =0.4 Y1 = 1.6Fa2/ /Fr2 = 702/2245= 0.312 P1 ，故只按軸承，故只按軸承2計(jì)算壽命即可，計(jì)算壽命即可，C =54200N結(jié)論：軸承適用。結(jié)論：軸承適用。hPCfnLth5000060679)3368542001(28906010)(601031066 9-5

12、 滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì) 軸承的組合設(shè)計(jì)實(shí)際上就是如何在機(jī)器中合理的使用軸承。組合軸承的組合設(shè)計(jì)實(shí)際上就是如何在機(jī)器中合理的使用軸承。組合設(shè)計(jì)中主要應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面的問題：設(shè)計(jì)中主要應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面的問題：一、支承剛度和同軸度一、支承剛度和同軸度二、滾動(dòng)軸承軸系的固定二、滾動(dòng)軸承軸系的固定通過軸承與軸和軸承座之間的連接固定，使軸系在機(jī)器中有確定的位置。通過軸承與軸和軸承座之間的連接固定，使軸系在機(jī)器中有確定的位置。 1. 雙支點(diǎn)單向固定雙支點(diǎn)單向固定（兩端單向固定兩端單向固定）6類3類和7類安裝時(shí)，軸承外圈與端蓋間隙：間隙：0.250.4mm允許軸少量熱膨脹，用墊片墊片或調(diào)整

13、螺釘調(diào)整螺釘調(diào)節(jié)。每個(gè)軸承承受一個(gè)方向的軸向力每個(gè)軸承承受一個(gè)方向的軸向力組合后，組合后，限制軸雙向移動(dòng)限制軸雙向移動(dòng)。用于用于l 400mm， t t 小的短軸小的短軸2. . 一端雙向固定、一端游動(dòng)（單支點(diǎn)雙向固定）一端雙向固定、一端游動(dòng)（單支點(diǎn)雙向固定）6類N類一對7類一對3類用于用于l 400mm， t t 較大短軸較大短軸固定端：承受雙向軸向力固定端：承受雙向軸向力游動(dòng)端游動(dòng)端：補(bǔ)償軸的熱伸長，防止卡死補(bǔ)償軸的熱伸長，防止卡死3. 兩端游動(dòng)兩端游動(dòng)三、軸承的軸向固定及裝拆三、軸承的軸向固定及裝拆1. 軸承內(nèi)、外圈的軸向固定軸承內(nèi)、外圈的軸向固定軸用擋圈軸用擋圈軸端擋圈軸端擋圈圓螺母圓

14、螺母+ +止動(dòng)墊圈止動(dòng)墊圈2. 裝拆裝拆溫差法溫差法（大尺寸軸承）：熱油（大尺寸軸承）：熱油80 90加熱軸承加熱軸承或干冰或干冰冷卻軸頸冷卻軸頸。壓入法壓入法（大批量）：中小型軸承用軟錘敲入或用一（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。段管子壓住內(nèi)圈敲入?？子脫跞子脫跞S承蓋軸承蓋軸肩高度低于內(nèi)圈高度的軸肩高度低于內(nèi)圈高度的3/ /4。四、滾動(dòng)軸承的配合四、滾動(dòng)軸承的配合滾動(dòng)軸承的配合是指內(nèi)圈與軸頸、外圈與外殼孔的配合。滾動(dòng)軸承的配合是指內(nèi)圈與軸頸、外圈與外殼孔的配合。內(nèi)圈孔與軸的配合為基孔制，外圈與軸承座孔的配合為基軸制。內(nèi)圈孔與軸的配合為基孔制，外圈與軸承座孔的配合為

15、基軸制。 m6 k6 j6 js6 松松緊緊 G7 H7 J7轉(zhuǎn)動(dòng)套圈的配合應(yīng)緊一些，不動(dòng)套圈的配合應(yīng)松一些。轉(zhuǎn)動(dòng)套圈的配合應(yīng)緊一些，不動(dòng)套圈的配合應(yīng)松一些。轉(zhuǎn)速高、載荷大、振動(dòng)強(qiáng)烈時(shí)，配合應(yīng)緊；游動(dòng)套圈配合應(yīng)松。轉(zhuǎn)速高、載荷大、振動(dòng)強(qiáng)烈時(shí)，配合應(yīng)緊；游動(dòng)套圈配合應(yīng)松。五、調(diào)整調(diào)整1. 軸承間隙的調(diào)整軸承間隙的調(diào)整加減墊片加減墊片2. 軸承的預(yù)緊軸承的預(yù)緊用某種方法使軸承中產(chǎn)生并保持一定的軸向力，以消除軸承的游隙。用某種方法使軸承中產(chǎn)生并保持一定的軸向力，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(dòng)。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(dòng)。設(shè)

16、計(jì)：潘存云3. 軸承組合位置的調(diào)整軸承組合位置的調(diào)整錐頂點(diǎn)重合！錐頂點(diǎn)重合！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: : 當(dāng)當(dāng)dn ( (1.52) ) 105 mmr/ /min時(shí)，采用脂潤滑，否則用油潤滑。時(shí)，采用脂潤滑，否則用油潤滑。脂潤滑：脂潤滑：裝填量裝填量軸承空間的軸承空間的1/ /31/ /2, ,否則否則, ,摩擦發(fā)熱摩擦發(fā)熱潤滑油的粘度根據(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，查圖來確定，查圖13-26。1. . 潤滑潤滑2. . 密封密封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氈圈密封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六、滾動(dòng)軸承的潤滑與密封六、滾動(dòng)軸承的潤滑與密封適用場合：脂潤滑，軸圓適用場合：脂潤滑，軸圓周速度周速