第16章 滾動軸承

1、機械設(shè)計基礎(chǔ)機械設(shè)計基礎(chǔ)第第16章章 滾動軸承滾動軸承滾動軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，由專業(yè)軸承廠集中生產(chǎn)。滾動軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，由專業(yè)軸承廠集中生產(chǎn)。組成組成外圈外圈內(nèi)圈內(nèi)圈滾動體滾動體保持架保持架16.1 滾動軸承的基本類型和特點滾動軸承的基本類型和特點16.1.1 滾動軸承的組成滾動軸承的組成滾動體類型滾動體類型球球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滾動軸承的主要優(yōu)點：滾動軸承的主要優(yōu)點： 摩擦阻尼小，啟動靈活；摩擦阻尼小，啟動靈活； 可同時承受徑向和軸向載荷，簡化了支承結(jié)構(gòu)；可同時承受徑向和軸向載荷，簡化了支承結(jié)構(gòu)； 徑向間隙小，還可用預(yù)緊方法消除間隙，徑向間隙小，還可用預(yù)緊方法消

2、除間隙， 因此回轉(zhuǎn)精度高；因此回轉(zhuǎn)精度高； 互換性好，易于維護。互換性好，易于維護。缺點：缺點：抗沖擊能力較差；抗沖擊能力較差；高速時噪聲大，壽命較低；高速時噪聲大，壽命較低；徑向尺寸大。徑向尺寸大。16.1.2 滾動軸承的特點滾動軸承的特點1. 按承載方向和公稱接觸角分按承載方向和公稱接觸角分向心軸承：向心軸承：045，主要承受徑向載荷；，主要承受徑向載荷；徑向接觸軸承徑向接觸軸承0 的向心軸承；的向心軸承；向心角接觸軸承向心角接觸軸承 045的向心軸承；的向心軸承；16.1.3 滾動軸承的基本類型滾動軸承的基本類型推力軸承：推力軸承： 45 90 ，主要承受軸向載荷；，主要承受軸向載荷；軸

3、向接觸軸承軸向接觸軸承90的推力軸承的推力軸承推力角接觸軸承推力角接觸軸承 45 Fs2Fs1Fs2FAFa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）：12軸向合力向右，軸有向右移動的趨勢，軸向合力向右，軸有向右移動的趨勢，但外圈被固定，但外圈被固定，使得使得asAsFFFF21 Fs2 和和 Fa 都是右軸承所受的力，故：都是右軸承所受的力，故：asaFFF22使軸向力平衡，使軸向力平衡，故：故：右軸承被壓緊，會產(chǎn)生反力右軸承被壓緊，會產(chǎn)生反力Fa，而左軸承被放松，而左軸承被放松，11saFFFr1Fr2合力合力1SAFF即：即：11asFF2

4、1asAFFF（壓緊端）（壓緊端）（放松端）（放松端） 若若 Fs1 + FA Fs1軸向合力向右，軸有向右軸向合力向右，軸有向右移動的趨勢，移動的趨勢，左軸承被壓緊左軸承被壓緊，會產(chǎn)生反，會產(chǎn)生反力力Fa，使軸向力平衡：使軸向力平衡：AsasFFFF21AsaFFF2122saFF（壓緊端）（壓緊端）（放松端）（放松端）FAFaFs1Fs212軸向合力向左，軸有向左移動的趨勢，軸向合力向左，軸有向左移動的趨勢，右軸承被壓緊右軸承被壓緊，會產(chǎn)生反力，會產(chǎn)生反力Fa， 使軸向力平衡：使軸向力平衡：aAssFFFF21 若若 Fs2 + FA Fs1，11saFFAsaFFF12（放松端）（放松端

5、）（壓緊端）（壓緊端）歸納如下：歸納如下：根據(jù)排列方式判明內(nèi)部軸向力根據(jù)排列方式判明內(nèi)部軸向力 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，判明軸向合力指向及軸可能移動的方向，分析哪端軸承被分析哪端軸承被“壓緊壓緊”，哪端軸承被，哪端軸承被“放松放松”；“放松放松”端的軸向載荷等于自身的內(nèi)部軸向力，端的軸向載荷等于自身的內(nèi)部軸向力，“壓緊壓緊”端的軸向載荷等于除去自身內(nèi)部軸向力外端的軸向載荷等于除去自身內(nèi)部軸向力外其它軸向力的代數(shù)和。其它軸向力的代數(shù)和。對于能夠承受少量軸向力而對于能夠承受少量軸向力而0 的向心軸承：的向心軸承：（如深溝球軸承）（如深溝球軸承）FAFr1

6、Fr2因為：因為：0 ,Fs10 ，F(xiàn)s2 0所以：所以：FaFA圖中：圖中： Fa10Fa2FA16.3.5 滾動軸承的靜載荷計算滾動軸承的靜載荷計算目的目的 防止軸承元件發(fā)生塑性變形防止軸承元件發(fā)生塑性變形針對低速或受較大沖擊載荷作用的軸承針對低速或受較大沖擊載荷作用的軸承1. 基本額定靜載荷基本額定靜載荷 C0 ：該性能參數(shù)該性能參數(shù)限制塑性變形的極限載荷值限制塑性變形的極限載荷值對向心軸承為對向心軸承為 C0r 徑向額定靜載荷徑向額定靜載荷對推力軸承為對推力軸承為 C0a 軸向額定靜載荷軸向額定靜載荷調(diào)心球軸承調(diào)心球軸承4600MPa 指軸承最大載荷滾動體與滾道接觸中心處引起以下接指軸

7、承最大載荷滾動體與滾道接觸中心處引起以下接觸應(yīng)力時所相當(dāng)?shù)募傧霃较蜢o載荷或中心軸向靜載荷：觸應(yīng)力時所相當(dāng)?shù)募傧霃较蜢o載荷或中心軸向靜載荷：所有其他球軸承所有其他球軸承4200MPa所有滾子軸承所有滾子軸承4000MPa靜強度條件靜強度條件 ：000SCP P0 當(dāng)量靜載荷當(dāng)量靜載荷S0 靜強度安全系數(shù)靜強度安全系數(shù)rrarrFPFYFXP00002. 當(dāng)量靜載荷當(dāng)量靜載荷 P0 ： 同時受徑向載荷同時受徑向載荷Fr和軸向載荷和軸向載荷Fa的軸承，應(yīng)按當(dāng)量靜載的軸承，應(yīng)按當(dāng)量靜載荷進行分析計算。荷進行分析計算。0的向心軸承（深溝球軸承、角接觸球軸承、調(diào)心軸承）的向心軸承（深溝球軸承、角接觸球軸承

8、、調(diào)心軸承）查手冊，取大值查手冊，取大值=0的向心軸承（圓柱滾子軸承、滾針軸承）：的向心軸承（圓柱滾子軸承、滾針軸承）：rrFP 0=900的推力軸承（推力球軸承、推力滾子軸承）：的推力軸承（推力球軸承、推力滾子軸承）：aaFP00的推力調(diào)心滾子軸承軸承，當(dāng)?shù)耐屏φ{(diào)心滾子軸承軸承，當(dāng)Fr0.55Fa時：時：raaFFP7 . 203. 靜強度計算靜強度計算徑向系數(shù)徑向系數(shù)軸向系數(shù)軸向系數(shù)一般工作條件的軸承一般工作條件的軸承轉(zhuǎn)速極低或僅作緩慢擺動的軸承轉(zhuǎn)速極低或僅作緩慢擺動的軸承 進行壽命計算，防止點蝕破壞進行壽命計算，防止點蝕破壞 靜強度計算靜強度計算 按靜強度計算，防止塑性變形按靜強度計算，

9、防止塑性變形16.3.6 滾動軸承的計算準(zhǔn)則滾動軸承的計算準(zhǔn)則高速運轉(zhuǎn)的軸承高速運轉(zhuǎn)的軸承 進行壽命計算進行壽命計算 驗算極限轉(zhuǎn)速驗算極限轉(zhuǎn)速 固體潤滑劑固體潤滑劑 二硫化鉬，石墨二硫化鉬，石墨2. 潤滑劑潤滑劑 潤滑油潤滑油 植物油，礦物油，動物油植物油，礦物油，動物油主要指標(biāo)：粘度、油性、凝點、閃點、酸值等主要指標(biāo)：粘度、油性、凝點、閃點、酸值等 潤滑脂潤滑脂 鈣基、鈉基、鋰基潤滑脂鈣基、鈉基、鋰基潤滑脂主要指標(biāo)：針入度，滴點主要指標(biāo)：針入度，滴點1. 潤滑的目的潤滑的目的減少摩擦磨損、冷卻、吸振、防銹減少摩擦磨損、冷卻、吸振、防銹16.4 滾動軸承的潤滑和密封滾動軸承的潤滑和密封油油 潤

10、潤 滑滑：高速時：高速時脂脂 潤潤 滑滑：低速時。裝填量不超過軸承空間的：低速時。裝填量不超過軸承空間的1/31/2， 裝脂過多，易于引起摩擦發(fā)熱，影響軸承的正常工作裝脂過多，易于引起摩擦發(fā)熱，影響軸承的正常工作固體潤滑固體潤滑：特殊情況下（高溫、真空等）：特殊情況下（高溫、真空等）油潤滑：浸油（飛濺）潤滑油潤滑：浸油（飛濺）潤滑 滴油潤滑滴油潤滑 噴油潤滑噴油潤滑 油霧潤滑油霧潤滑 根據(jù)速度及軸根據(jù)速度及軸承類型選擇。承類型選擇。3. 潤滑類型潤滑類型密封型式密封型式接觸式密封接觸式密封非接觸密封非接觸密封 轉(zhuǎn)速不高時用接觸式密封轉(zhuǎn)速不高時用接觸式密封 轉(zhuǎn)速較高時用非接觸式密封轉(zhuǎn)速較高時用非

11、接觸式密封4. 密封密封目的：防塵、防水、防止?jié)櫥瑒┝魇康模悍缐m、防水、防止?jié)櫥瑒┝魇秩γ芊鈿秩γ芊馄ね朊芊馄ね朊芊庥蜏厦芊庥蜏厦芊饷詫m密封迷宮密封接觸式密封接觸式密封氈圈密封氈圈密封v5 m/s，結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單。壓緊力不能調(diào)整。簡單。壓緊力不能調(diào)整。用于脂潤滑用于脂潤滑皮碗密封皮碗密封v4 m/s12m/s，實驗方便，密封可靠。用于實驗方便，密封可靠。用于油潤滑油潤滑非接觸密封非接觸密封組合設(shè)計的內(nèi)容包括：組合設(shè)計的內(nèi)容包括： 固定固定 調(diào)整調(diào)整 配合與裝拆配合與裝拆 潤滑與密封潤滑與密封 組合設(shè)計合理與否將影響軸系的受力、運轉(zhuǎn)精組合設(shè)計合理與否將影響軸系的受力、運轉(zhuǎn)精度、軸承壽命及機器

12、性能。度、軸承壽命及機器性能。重點：軸承的固定方法和調(diào)整。重點：軸承的固定方法和調(diào)整。16.5 滾動軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計滾動軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計16.5.1 軸承的固定軸承的固定 軸的支撐結(jié)構(gòu)對整個軸系起固定作用，承受軸向力，軸的支撐結(jié)構(gòu)對整個軸系起固定作用，承受軸向力，防止軸系發(fā)生軸向躥動。防止軸系發(fā)生軸向躥動。1. 單個軸承的固定單個軸承的固定內(nèi)圈固定：內(nèi)圈固定：外圈固定：外圈固定：2. 軸系支點常用三種固定方法軸系支點常用三種固定方法兩端固定兩端固定一端雙向固定、一端游動一端雙向固定、一端游動兩端游動兩端游動兩端單向固定：兩端單向固定：這是最常見的固定方式。這是最常見的固定方式。兩個軸承外圈

13、都在單方向用軸承蓋進行固定。兩個軸承外圈都在單方向用軸承蓋進行固定。適合于工作溫升不高的短軸（跨距適合于工作溫升不高的短軸（跨距 L 400 mm）考慮到軸的受熱伸長，應(yīng)留出熱補償間隙考慮到軸的受熱伸長，應(yīng)留出熱補償間隙 C 。mm4 . 02 . 0C對于深溝球軸承：對于深溝球軸承：圖上可省略不畫。圖上可省略不畫。一端固定、一端游動一端固定、一端游動適合于工作溫升高的長軸（跨距適合于工作溫升高的長軸（跨距 L 400 mm）固定支點的軸承外圈左右均固定，承擔(dān)雙向軸向力。固定支點的軸承外圈左右均固定，承擔(dān)雙向軸向力。游動支點的軸承只承受徑向力，不承受軸向力。游動支點的軸承只承受徑向力，不承受軸

14、向力。 當(dāng)軸受熱伸長時，游動支點隨軸一起向外移動，當(dāng)軸受熱伸長時，游動支點隨軸一起向外移動，避免軸承受到附加載荷作用，防止軸承卡住。避免軸承受到附加載荷作用，防止軸承卡住。兩端游動兩端游動適用在人字齒輪的嚙合中：為補償輪齒兩側(cè)螺旋角的適用在人字齒輪的嚙合中：為補償輪齒兩側(cè)螺旋角的制造誤差。但與之相嚙合的齒輪必須兩端固定制造誤差。但與之相嚙合的齒輪必須兩端固定16.5.2 軸系部件工作位置的調(diào)整軸系部件工作位置的調(diào)整 為保證軸承正常工作，裝配軸承時一般要留出適當(dāng)為保證軸承正常工作，裝配軸承時一般要留出適當(dāng)?shù)挠蜗痘蜷g隙。的游隙或間隙。通過增、減墊片厚度來調(diào)整間隙。通過增、減墊片厚度來調(diào)整間隙。如何調(diào)整至規(guī)定間隙？如何調(diào)整至規(guī)定間隙？用于軸向力不是太大的軸承組合。用于軸向力不是太大的軸承組合。墊片調(diào)整墊片調(diào)整螺釘調(diào)整螺釘調(diào)整使軸上零件處于準(zhǔn)確的工作位置。使軸上零件處于準(zhǔn)確的工作位置。 通常用墊片調(diào)整通常用墊片調(diào)整16.5.3 滾動軸承的配