第十六章滾動軸承設(shè)計

1、第十四章第十四章 滾動軸承設(shè)計滾動軸承設(shè)計 教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)1了解滾動軸承的分類，結(jié)構(gòu)、類型、代號；2掌握滾動軸承選擇的方法，能進行壽命計算等；3重點掌握滾動軸承的裝置設(shè)計方法； 講70至98頁 滾動軸承是機器上一種重要的通用部滾動軸承是機器上一種重要的通用部件。它依靠主要元件間的滾動接觸來支撐件。它依靠主要元件間的滾動接觸來支撐轉(zhuǎn)動零件，具有摩擦阻力小、容易起動、轉(zhuǎn)動零件，具有摩擦阻力小、容易起動、效率高、軸向尺寸小等優(yōu)點，而且由于大效率高、軸向尺寸小等優(yōu)點，而且由于大量標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，具有制造成本低的優(yōu)點。量標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，具有制造成本低的優(yōu)點。因而在各種機械中得到了廣泛的使用。因而在各種機械中得

2、到了廣泛的使用。 滾動軸承已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，由專門的工滾動軸承已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，由專門的工廠大量生產(chǎn)。在機械設(shè)計中，我們的主要廠大量生產(chǎn)。在機械設(shè)計中，我們的主要工作就是根據(jù)具體的工作條件正確的選用工作就是根據(jù)具體的工作條件正確的選用軸承的類型和尺寸，并進行軸承安裝、調(diào)軸承的類型和尺寸，并進行軸承安裝、調(diào)整、潤滑、密封等軸承組合的結(jié)構(gòu)設(shè)計。整、潤滑、密封等軸承組合的結(jié)構(gòu)設(shè)計。 14.1滾動軸承的結(jié)構(gòu)、類型和代號滾動軸承的結(jié)構(gòu)、類型和代號 一、滾動軸承的基本結(jié)構(gòu)一、滾動軸承的基本結(jié)構(gòu) 滾動軸承嚴(yán)格來說是一個組合標(biāo)準(zhǔn)件，其基本結(jié)構(gòu)如圖所示。它主要有內(nèi)圈、外圈、滾動體有內(nèi)圈、外圈、滾動體和保持架和保持架等四個部

3、分所組成。通常其內(nèi)圈用來與軸頸配合裝配，外圈的外徑用來與軸承座或機架座孔相配合裝配。有時也有軸承內(nèi)圈與軸固定不動、外圈轉(zhuǎn)動的場合。圖圖141 作為轉(zhuǎn)軸支撐的滾動軸承，顯然其中的滾動體是必不可少的元件；有時為了簡化結(jié)構(gòu)，降低成本造價，可根據(jù)需要而省去內(nèi)圈、外圈、甚至保持架等。這時滾動體直接與軸頸和座孔滾動接觸。例如自行車上的滾動軸承就是這樣的簡易結(jié)構(gòu)。 當(dāng)內(nèi)、外圈相對轉(zhuǎn)動時，滾動體即在內(nèi)外圈的滾道中滾動。 常見的滾動體形狀如圖14-2所示，有 非對稱球面滾子球面滾子圓錐滾針圓柱形球形圖圖142 滾動軸承的內(nèi)、外圈和滾動體一般采用軸承鉻鋼（如GCr9、Gcr15、GCr15SiMn等）經(jīng)淬火制成，

4、硬度HRC60以上。 保持架使?jié)L動體均勻分布在圓周上，其作作用是用是：避免相鄰滾動體之間的接觸。保持架有沖壓式和實體式兩種。 沖壓式：沖壓式：用低碳鋼沖壓制成。 實體式：實體式：用銅合金、鋁合金或工程塑料。具有較好的定心精度，適用于較高速的軸承。 二、滾動軸承的主要類型及性能二、滾動軸承的主要類型及性能 滾動軸承的分類依據(jù)主要是其所能承受的載荷方向（或公稱接觸角）和滾動體的種類。 所以滾動軸承的一個重要參數(shù)就是接觸角。接觸角的概念接觸角的概念：滾動體和套圈接觸處的法線與軸承徑向平面（垂至于軸承軸心線的平面）之間的夾角稱為公稱接觸角。越大，則軸承承受軸向載荷的能力就越大。 按軸承的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和所能

5、承受的外載荷或公稱接觸角的不同，滾動軸承分為： 1、向心軸承、向心軸承（也稱徑向軸承）：主要或只能承受徑向載荷的滾動軸承，其公稱壓力角為045。向心軸承按公稱接觸角的不同又可以分為0的向心軸承，如深溝球軸承、圓柱滾子軸承和滾針軸承等。向心軸承按公稱接觸角的不同又可以分為 （1）徑向接觸軸承：）徑向接觸軸承：公稱接觸角為0的向心軸承，如深溝球軸承、圓柱滾子軸承和滾針軸承等。其中深溝球軸承除了主要承受徑向載荷外，同時還可以承受一定的軸向載荷（雙向），在高轉(zhuǎn)速時甚至可以代替推力軸承來承受純軸向載荷，因此有時也把它看作向心推力軸承。它的設(shè)計計算也與后述的向心推力軸承（角接觸球軸承、圓錐滾子軸承類似）。

6、與尺寸相同的其它軸承相比，深溝球軸承具有摩擦因數(shù)小、極限轉(zhuǎn)速高的優(yōu)點，并且價格低廉，故獲得了最為廣泛的應(yīng)用。 （2）向心角接觸軸承：）向心角接觸軸承：公稱接觸角在045的向心軸承，如角接觸球軸承、圓錐滾子軸承、調(diào)心軸承等。 兩種調(diào)心軸承在主要承受徑向載荷的同時，也可以承受不大的軸向載荷。其主要特點在于：允許內(nèi)外圈軸線有較大的偏斜（23），因而具有自動調(diào)心的功能，可以適應(yīng)軸的撓曲和兩軸承孔的同軸度誤差較大的情況。 2、推力軸承：、推力軸承：主要用于承受軸向載荷的滾動軸承，其公稱接觸角為4590。推力軸承按公稱接觸角的不同又分為（1）軸向接觸軸承：公稱接觸角為90的推力軸承，如推力球軸承等。（2）

7、推力角接觸軸承：公稱接觸角為45到90的推力軸承，如推力角接觸軸承等。 按照承受單向軸向力和雙向軸向力可以分為單列和雙列推力軸承。 3、向心推力軸承、向心推力軸承：這類軸承包括角接觸球軸承和圓錐滾子軸承，可以同時承受徑向載荷和較大的軸向載荷。 在工程上常用的滾動軸承五類：深溝球軸承、圓柱滾子軸承、單列推力球軸承、角接觸球軸承和圓錐滾子軸承。 各類軸承的承載性能見教材表格所列。 需要在以上類型中補充代號三、滾動軸承的代號（必須掌握）三、滾動軸承的代號（必須掌握） 滾動軸承的種類很多，而各類軸承又有不同結(jié)構(gòu)、尺寸和公差等級等，為了表征各類軸承的不同特點，便于組織生產(chǎn)、管理、選擇和使用，國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)

8、定了滾動軸承代號的表示方法，由數(shù)字和字母所組成。 滾動軸承的代號有三個部分三個部分代號所組成代號所組成：前置代號、基本代號和后置代號。見下表： 前前置置代代號號基本代號基本代號后置代號（組）后置代號（組）軸軸承承類類型型尺尺寸寸系系列列軸軸承承內(nèi)內(nèi)徑徑內(nèi)內(nèi)部部結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)密密封封防防塵塵套套圈圈變變型型保保持持架架(材材料料)軸軸承承材材料料公公差差等等級級游游隙隙配配置置其其它它1、基本代號、基本代號 基本代號是表示軸承主要特征的基礎(chǔ)部分，也是我們應(yīng)著重掌握的內(nèi)容應(yīng)著重掌握的內(nèi)容，包括軸承類型、尺寸系列和內(nèi)徑。 類型代號用阿拉伯?dāng)?shù)字（以下簡稱數(shù)字）或大些拉丁字母（簡稱字母）表示，個別情況下可以省

9、略。 尺寸系列是是由軸承的直徑系列代號和寬（高）度系列代號組合而成，用兩位數(shù)字表示。 寬度系列寬度系列是指徑向軸承或向心推力軸承的結(jié)構(gòu)、內(nèi)徑和直徑都相同，而寬度為一系列不同尺寸，依8、0、16次序遞增（推力軸承的高度依7、9、1、2順序遞增）。當(dāng)寬度系列為0系列時，多數(shù)軸承在代號種可以不予標(biāo)出（但對調(diào)心軸承需要標(biāo)出）。用基本代號右起第四位數(shù)字表示 直徑系列直徑系列表示同一類型、相同內(nèi)徑的軸承在外徑和寬度上的變化系列，用基本代號右起第三位數(shù)字表示（滾動體尺寸隨之增大）。即按7、8、9、0、1、5順序外徑尺寸增大，如圖所示。 圖圖143 內(nèi)徑代號是用兩位數(shù)字表示軸承的內(nèi)徑：內(nèi)徑d=10480mm的

10、軸承內(nèi)徑表示方法見下表（其它有關(guān)尺寸的軸承內(nèi)徑需查閱有關(guān)手冊和標(biāo)準(zhǔn)）。（用基本代號右起第一、二兩位位數(shù)字表示） 內(nèi)徑代號000102030496軸承內(nèi)徑（mm）10121517代號數(shù)52、前置代號、后置代號、前置代號、后置代號 前置、后置代號是軸承在結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、公差、技術(shù)要求等有改變時，在基本代號左右添加的補充代號。 前置代號用字母表示，用以說明成套軸承部件的特點,一般軸承無需作此說明，則前置代號可以省略。 后置代號用字母和字母數(shù)字的組合來表示，按不同的情況可以緊接在基本代號之后或者用“”、“/”符號隔開，其含義見軸承代號表格所示。 常見的軸承內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號及公差等級代號見下表：（1）內(nèi)部結(jié)

11、構(gòu)代號）內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號 代號代號含義及示例含義及示例C角接觸球軸承角接觸球軸承 公稱接觸角公稱接觸角 15 7210C調(diào)心滾子軸承調(diào)心滾子軸承 C型型 23122CAC角接觸球軸承角接觸球軸承 公稱接觸角公稱接觸角 25 7210ACB角接觸球軸承角接觸球軸承 公稱接觸角公稱接觸角 45 7210B圓錐滾子軸承圓錐滾子軸承 接觸角加大接觸角加大 32310BE加強型（即內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計改進，增大軸承承載能力）加強型（即內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計改進，增大軸承承載能力）N207E（2）軸承公差代號）軸承公差代號 代號代號含義和示例含義和示例新標(biāo)準(zhǔn)新標(biāo)準(zhǔn)GB/T27293原標(biāo)準(zhǔn)原標(biāo)準(zhǔn)GB27288/P0G公差等級符合

12、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的公差等級符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的0級，代號中省略不級，代號中省略不標(biāo)標(biāo) 6203/P6E公差等級符合標(biāo)準(zhǔn)中的公差等級符合標(biāo)準(zhǔn)中的6級級 6203/P6/P6XEX公差等級符合標(biāo)準(zhǔn)中的公差等級符合標(biāo)準(zhǔn)中的6X級級 6203/P6XP5D公差等級符合標(biāo)準(zhǔn)中的公差等級符合標(biāo)準(zhǔn)中的5級級 6203/P5P4C公差等級符合標(biāo)準(zhǔn)中的公差等級符合標(biāo)準(zhǔn)中的4級級 6203/P4P2B公差等級符合標(biāo)準(zhǔn)中的公差等級符合標(biāo)準(zhǔn)中的2級級 6203/P2其精度等級按上表中的順序依次提高。其它各符號的含義可以查閱GB/T27293，此處我們就不作過多介紹了?！纠吭囌f明軸承代號6206、32315E、7312C及5141

13、0/P6的含義?！窘狻?206：（從左至右）6深溝球軸承；2尺寸系列代號，直徑系列為2，寬度系列為0（省略）；06為軸承內(nèi)徑30mm；公差等級為0級。32315E：（從左至右）3為圓錐滾子軸承；23為尺寸系列代號，直徑系列為3、寬度系列為2；15為軸承內(nèi)徑75mm；E加強型；公差等級為0級。7312C：（從左至右）7為角接觸球軸承；3為尺寸系列代號，直徑系列為3、寬度系列為0（省略）；12為軸承內(nèi)徑60mm；C公稱接觸角15；公差等級為0級。51410/P6：（從左至右）5為雙向推力軸承；14為尺寸系列代號，直徑系列為4、了寬度系列為1；10為軸承直徑50mm；P6前有“/”，為軸承公差等級。

14、 14.2 滾動軸承的類型選擇滾動軸承的類型選擇 滾動軸承的類型很多，因此選用軸滾動軸承的類型很多，因此選用軸承首先是選擇類型。而選擇類型必須依承首先是選擇類型。而選擇類型必須依據(jù)各類軸承的特性，在教材表格中的最據(jù)各類軸承的特性，在教材表格中的最后一列中給出了各類軸承的性能特點，后一列中給出了各類軸承的性能特點，供我們選用時參考（也可以查閱相關(guān)手供我們選用時參考（也可以查閱相關(guān)手冊）。同時，我們在選用軸承時還要考冊）。同時，我們在選用軸承時還要考慮下面幾個方面的因素。慮下面幾個方面的因素。 一、軸承所受的載荷（大小、方向和性質(zhì)）一、軸承所受的載荷（大小、方向和性質(zhì)） 受純徑向載荷時應(yīng)選用向心軸

15、承（如60000、N0000、NU0000型等）。受純軸向載荷應(yīng)選用推力軸承（如50000型）。對于同時承受徑向載荷R和軸向載荷A的軸承，應(yīng)根據(jù)兩者（A/R）的比值來確定：若A相對于R較小時，可選用深溝球軸承（60000型）、或接觸角不大的角接觸球軸承（70000C型）及圓錐滾子軸承（30000型）；當(dāng)R相比較大時，可選用接觸角較大的角接觸球軸承（70000AC型或70000C型）；當(dāng)A比R大很多時，則應(yīng)考慮采用向心軸承和推力軸承的組合結(jié)構(gòu)，以分別承受徑向載荷和軸向載荷。 在同樣外廓尺寸的條件下，滾子軸承比球軸承的承載能力和抗沖擊能力要大。故載荷較大、有振動和沖擊時，應(yīng)優(yōu)先選用滾子軸承。反之，

16、輕載和要求旋轉(zhuǎn)精度較高的場合應(yīng)選擇球軸承。 同一軸上兩處支承的徑向載荷相差較大時，也可以選用不同類型的軸承。 二、軸承的轉(zhuǎn)速二、軸承的轉(zhuǎn)速 在一般轉(zhuǎn)速下，轉(zhuǎn)速的高低對類型選擇不發(fā)生什么影響，只有當(dāng)轉(zhuǎn)速較高時，才會有比較顯著的影響。在軸承樣本中列入了各種類型、各種尺寸軸承的極限轉(zhuǎn)速nlim值。這個極限轉(zhuǎn)速是指載荷 （C為基本額定動載荷，后面我們再講），冷卻條件正常，且為0級公差時的最大允許轉(zhuǎn)速。所以，一般必一般必須保證軸承在低于極限轉(zhuǎn)速條件下工作須保證軸承在低于極限轉(zhuǎn)速條件下工作。但注意：nlim值并不是一個不可超越的界限。CP1 . 0（1）球軸承比滾子軸承的極限轉(zhuǎn)速高，所以在高速情況下應(yīng)選擇

17、球軸承。 （2）當(dāng)軸承內(nèi)徑相同，外徑越小則滾動體越小，產(chǎn)生的離心力越小，對外徑滾道的作用也小。所以，外徑越大極限轉(zhuǎn)速越低。（3）實體保持架比沖壓保持架允許有較高的轉(zhuǎn)速。（4）推力軸承的極限轉(zhuǎn)速低，所以當(dāng)工作轉(zhuǎn)速較高而軸向載荷較小時，可以采用角接觸球軸承或深溝球軸承。 三、調(diào)心性能的要求三、調(diào)心性能的要求 對于因支點跨距大而使軸剛性較差、或因軸承座孔的同軸度低等原因而使軸撓曲時，為了適應(yīng)軸的變形，應(yīng)選用允許內(nèi)外圈有較大相對偏斜的調(diào)心軸承，例如10000系列和20000系列的調(diào)心球軸承可以在內(nèi)外圈產(chǎn)生不大的相對偏斜時正常工作。 在使用調(diào)心軸承的軸上，一般不宜使用其它類型的軸承，以免受其影響而失去了

18、調(diào)心作用。 滾子軸承對軸線的偏斜最敏感，調(diào)心性能差。在軸的剛度和軸承座的支撐剛度較低的情況下，應(yīng)盡可能避免使用。 四、拆裝方便等其它因素四、拆裝方便等其它因素 選擇軸承類型時，還應(yīng)考慮到軸承裝拆的方便性、安裝空間尺寸的限制以及經(jīng)濟性問題。例如，在軸承的徑向尺寸受到限制的時候，就應(yīng)選擇同一類型、相同內(nèi)徑軸承中外徑較小的軸承，或考慮選用滾針軸承。 在軸承座沒有剖分面而必須沿軸向安裝和拆卸時，應(yīng)優(yōu)先選擇內(nèi)、外圈可分離的軸承。 球軸承比滾子軸承便宜，在能滿足需要的情況下應(yīng)優(yōu)先選用球軸承。 同型號不同公差等級的軸承價格相差很大，故對高精度軸承應(yīng)慎重選用，等等。 14.3 滾動軸承的設(shè)計計算（選擇方法）滾

19、動軸承的設(shè)計計算（選擇方法） 滾動軸承的設(shè)計計算要解決的問題可以分為兩類：兩類：1）對于已選定具體型號的軸承，求在給定載荷下不發(fā)生點蝕的使用期限，即壽命計算；2）在規(guī)定的壽命期限內(nèi)和給定載荷情況下選取某一具體軸承的型號（即選型設(shè)計）。 滾動軸承尺寸選擇的基本理論是通過對軸承在實際使用的破壞形式進行總結(jié)而建立起來的，所以首先我們必須了解滾動軸承的失效形式。 一失效形式和設(shè)計準(zhǔn)則一失效形式和設(shè)計準(zhǔn)則 1、疲勞點蝕、疲勞點蝕 實踐表明：在安裝、潤滑、維護良好的條件下，滾動軸承的正常失效形式滾動軸承的正常失效形式是滾動體或內(nèi)、外圈滾道是滾動體或內(nèi)、外圈滾道上的點蝕破壞上的點蝕破壞。成因是由于大量地承受

20、變化的接觸應(yīng)力。 滾動軸承在運轉(zhuǎn)過程中，相對于徑向載荷方向的不同方位處的載荷大小是不同的，如圖所示。圖圖144 與徑向載荷相反方向上有一個徑向載荷為零的非承載區(qū)；而且滾動體與套圈滾道的接觸傳力點也隨時都在變化（因為內(nèi)圈或外圈的轉(zhuǎn)動以及滾動體的公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)）；所以滾動體和套圈滾道的表面受脈動循環(huán)變化的接觸應(yīng)力。 在這種接觸變應(yīng)力的長期作用下，金屬表層會出現(xiàn)麻點狀剝落現(xiàn)象，這就是疲勞點蝕。 在發(fā)生點蝕破壞后，在運轉(zhuǎn)中將會產(chǎn)生較強烈的振動、噪音和發(fā)熱現(xiàn)象，最后導(dǎo)致失效而不能正常工作，軸承的設(shè)計就是針對這種失效而展開的。 2、塑性變形、塑性變形 在特殊情況下也會發(fā)生其它形式的破壞，例如：壓凹、燒傷、磨損

21、、斷裂等等。 當(dāng)軸承不回轉(zhuǎn)、緩慢擺動或低速轉(zhuǎn)動（n 1時的軸向系數(shù))注：注：其中e的數(shù)值可以查表得到。 當(dāng)在軸上作用有外載軸向力 時，我們?nèi)绻雅缮S向力的方向與的 方向相一致的軸承記作2，另一端的軸承記作1，則當(dāng) 時，達到軸向平衡。 aFaF12SSFa 若不滿足上述關(guān)系時，就會出現(xiàn)兩種情況：1當(dāng) 時，因為軸承的位置已經(jīng)確定，軸不可能竄動，所以在軸承1的內(nèi)部也必然由外圈通過滾動體對軸施加一個軸向平衡反力。所以，軸承1實際承受的軸向載荷為： ；軸承2實際承受的軸向載荷為：2當(dāng) 時，同上分析可以知道： ，綜合以上分析可得： 12SSFa21SFAa22SA 12SSFa11SA aFSA12),

22、max(),max(212121SFSASSFAaa 若 的方向與上圖中所示的方向相反，只需將派生軸向力與 同向的軸承標(biāo)為2，上述兩式仍可應(yīng)用。軸承反力的徑向分力在軸心線上的作用點叫做軸承的壓力中心。兩種安裝方式，對應(yīng)兩種不同的壓力中心位置。但是，當(dāng)軸承間的距離較大時，為方便起見，也可以把軸承寬度中點近似地作為支反力的作用位置。 aFaF六滾動軸承的靜載荷六滾動軸承的靜載荷 在實際工作時，有許多軸承并非都是工作在正常狀態(tài)，例如許多軸承就工作在低速重載工況下，甚至有些基本就不旋轉(zhuǎn)。針對這種情況，其破壞的形式主要是滾動體接觸表面上接觸應(yīng)力過大而產(chǎn)生永久的凹坑，也就是材料發(fā)生了永久變形。這時，我們就

23、需要按照軸承靜強度來選擇軸承尺寸。 通常情況下，當(dāng)軸承的滾動體與滾道接觸中心處引起的接觸應(yīng)力不超過一定值時，對多數(shù)軸承而言尚不會影響其正常工作。因此，把軸承產(chǎn)生上述接觸應(yīng)力的靜載荷稱作基本額定靜載荷基本額定靜載荷，用 表示。具體可以查閱手冊或產(chǎn)品樣本。0C按靜載荷選擇軸承的公式為：式中 為軸承靜載荷強度安全系數(shù)， 為當(dāng)量靜載荷， 、 分別為當(dāng)量靜載荷的徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)。 、 、 都可以由手冊上查到。 000PSC 0S0PAYRXP0000X0Y0S0X0Y【例題【例題1】根據(jù)工作條件決定選用6300（300）系列的深溝球軸承。軸承載荷R=5000N，A=2500N，軸承轉(zhuǎn)速n=10

24、00r/min，運轉(zhuǎn)時有輕微沖擊，預(yù)期計算壽命 =5000h，裝軸承處的軸徑直徑可在5060mm內(nèi)選擇，試選擇球軸承型號。 hL【解】1）求比值 A/R=2500/5000=0.5根據(jù)表（教材），深溝球軸承的最大e值為0.44，故此時A/Re。2）初步計算當(dāng)量動載荷P，由式P= (XR+YA)按表（教材），X=0.56，Y值需在已知型號和基本額定靜載荷后才能求出?，F(xiàn)暫時選一平均值，取Y=1.5，并由表取 =1.1，則P=1.1(0.565000+1.52500)=7205Npfpf3）根據(jù)壽命計算公式可以求軸承應(yīng)具有的基本額定動載荷值： =48233(N)4）根據(jù)軸承樣本，選擇C=55200N

25、的6311（311）軸承，該軸承的 =41800N 6610500010006072051060hnLPC0C驗算如下：驗算如下： （1）A/ =2500/41800=0.0598，按表（教材），此時Y值在1.61.8之間。用線性插值法求Y值為Y=1.8+ (0.0598-0.04)=1.668故X=0.56，Y=1.668（2）計算當(dāng)量載荷 P=1.1(0.565000+1.6682500)=7667N（3）驗算6311軸承的壽命 =6220h5000h故所選軸承能夠滿足設(shè)計要求。0C04. 007. 08 . 16 . 1366)766755200(10006010)(6010PCnLh【

26、例2】有一軸采用一對角接觸求軸承7206C，反向安裝（兩端）。軸的轉(zhuǎn)速n=960r/min，軸上外載荷Fr=2000N，F(xiàn)x=500N，載荷系數(shù)fp=1.2，溫度系數(shù)ft=1.0；7206C軸承的基本額定動載荷C=17800N，基本額定靜載荷C0r=12800N；有關(guān)尺寸如圖所示，試計算軸承壽命。 圖圖147【解】1、求軸承的徑向載荷R1、R2（即支反力，參見圖示b） R1R2Fr=1000 (N)2、求兩軸承的軸向載荷A1、A2 為此，需要現(xiàn)在力分析圖中標(biāo)出軸承內(nèi)部軸向力S1、S2的方向（見圖b）；并求出S1 、S2的值。 )(3000100)50100(2NFRr 查表可知，對于70000

27、C軸承15，S=eR，因為R已經(jīng)求出，則為了求S需先確定e；我們知道界限值e應(yīng)該由A/C0r(C0r為軸承得徑向額定靜載荷)對應(yīng)得到。而現(xiàn)在A為待求解量，這樣就產(chǎn)生了“為了求A需先知道A”得遞歸問題。這種現(xiàn)象在工程上經(jīng)常遇到，解決得辦法就是采用試算法試算法。下面我們就來看一下具體得計算方法。 這里我們可以先假定一個e0值，例如試取A/R表中e00.47（基本取中值為宜），對應(yīng)于A/C0r0.12。則由S=e0R可得：S1=e0R10.471000470（N）； S2=e0R20.4730001410（N）Fx+S1=970 e1，利用表格中相鄰的兩個e值（0.43，0.46）及其對應(yīng)的Y值（1

28、.30，1.23），可以利用線性插值得Y11.265，而X10.44， P1=fp(X1R1+Y1A1)=1970（N）（2）軸承2 A2/R21395/3000=0.465 = e2， 則X2=1，Y2=0 P2=fp(X2R2+Y2A2)=3600（N） P2 P1所以取 ： PP23600（N）（一般只需按受載較大的那個軸承進行計算壽命或選型即可） 4、計算軸承壽命直接應(yīng)用公式將以上數(shù)據(jù)代入計算： 2099（h）解答完畢。3636360017800160960106010 PCfnLth14.4 滾動軸承裝置設(shè)計滾動軸承裝置設(shè)計 為了保證軸承的正常工作，除了合為了保證軸承的正常工作，除了

29、合理的選擇軸承的類型和尺寸外，我們還理的選擇軸承的類型和尺寸外，我們還必須正確設(shè)計軸承裝置（即軸承組合），必須正確設(shè)計軸承裝置（即軸承組合），正確地解決軸承安裝、配合、緊固、調(diào)正確地解決軸承安裝、配合、緊固、調(diào)整、潤滑和密封等問題。在具體進行設(shè)整、潤滑和密封等問題。在具體進行設(shè)計時應(yīng)該主要考慮下面幾個方面的問題。計時應(yīng)該主要考慮下面幾個方面的問題。 一、保證支撐部分的剛性和同心度一、保證支撐部分的剛性和同心度 也就是說支撐部分必須有適當(dāng)?shù)膭傂院桶惭b也就是說支撐部分必須有適當(dāng)?shù)膭傂院桶惭b精度。剛性不足或安裝精度不夠，都會導(dǎo)致變精度。剛性不足或安裝精度不夠，都會導(dǎo)致變形過大，從而影響滾動體的滾動而

30、導(dǎo)致軸承提形過大，從而影響滾動體的滾動而導(dǎo)致軸承提前破壞。前破壞。 增大軸承裝置剛性的措施很多。增大軸承裝置剛性的措施很多。例如機殼上軸承裝置部分及軸承座孔例如機殼上軸承裝置部分及軸承座孔壁應(yīng)有足夠的厚度；軸承座的懸臂應(yīng)壁應(yīng)有足夠的厚度；軸承座的懸臂應(yīng)盡可能縮短，并采用加強筋提高剛性；盡可能縮短，并采用加強筋提高剛性；對于輕合金和非金屬機殼應(yīng)采用鋼或?qū)τ谳p合金和非金屬機殼應(yīng)采用鋼或鑄鐵襯套。對于采用剖分式結(jié)構(gòu)的，鑄鐵襯套。對于采用剖分式結(jié)構(gòu)的，應(yīng)該采用組合加工方法；一組軸承的應(yīng)該采用組合加工方法；一組軸承的支撐應(yīng)該一次加工出來。支撐應(yīng)該一次加工出來。 圖圖148二、滾動軸承的軸向固定和調(diào)整二、

31、滾動軸承的軸向固定和調(diào)整 機器中的軸的位置是靠軸承來機器中的軸的位置是靠軸承來定位的。當(dāng)軸工作時，既要防止軸定位的。當(dāng)軸工作時，既要防止軸向串動，又要保證軸承工作受熱膨向串動，又要保證軸承工作受熱膨脹時的影響（不致受熱膨脹而卡脹時的影響（不致受熱膨脹而卡死），軸承必須有適當(dāng)?shù)妮S向固定死），軸承必須有適當(dāng)?shù)妮S向固定措施。常用的軸向固定措施有兩種：措施。常用的軸向固定措施有兩種： 1）雙支撐單向固定（兩端固定式）雙支撐單向固定（兩端固定式） 這種方法是利用軸肩和端蓋的擋肩單向固定這種方法是利用軸肩和端蓋的擋肩單向固定內(nèi)、外圈，每一個支撐只能限制單方向移動，兩內(nèi)、外圈，每一個支撐只能限制單方向移動，

32、兩個支撐共同防止軸的雙向移動。個支撐共同防止軸的雙向移動。圖圖149 這種安裝主要用在兩個對成布置的角這種安裝主要用在兩個對成布置的角接觸球軸承或圓錐滾子軸承的情況，同時接觸球軸承或圓錐滾子軸承的情況，同時考慮溫度升高后軸的伸長，為使軸的伸長考慮溫度升高后軸的伸長，為使軸的伸長不致引起附加應(yīng)力，在軸承蓋與外圈端面不致引起附加應(yīng)力，在軸承蓋與外圈端面之間留出熱補償間隙之間留出熱補償間隙c0.20.4mm（如（如圖圖b）。）。游隙的大小是靠端蓋和外殼之間游隙的大小是靠端蓋和外殼之間的調(diào)整墊片增減來實現(xiàn)的。的調(diào)整墊片增減來實現(xiàn)的。 這種支撐方式結(jié)構(gòu)簡單，便于安裝，這種支撐方式結(jié)構(gòu)簡單，便于安裝，適用

33、于工作溫度不高變化的短軸。適用于工作溫度不高變化的短軸。圖圖14102）單支撐雙向固定式（一端固定、一端游動）單支撐雙向固定式（一端固定、一端游動） 對于工作溫度較高的長軸，受熱后伸長量對于工作溫度較高的長軸，受熱后伸長量比較大，應(yīng)該采用一端固定，而另一端游動的比較大，應(yīng)該采用一端固定，而另一端游動的支撐結(jié)構(gòu)。支撐結(jié)構(gòu)。 作為固定支撐的軸承，應(yīng)能承受雙向載荷，作為固定支撐的軸承，應(yīng)能承受雙向載荷，故此內(nèi)、外圈都要固定（如左端圖）。作為游動故此內(nèi)、外圈都要固定（如左端圖）。作為游動支撐的軸承，若使用的是可分離型的圓柱滾子軸支撐的軸承，若使用的是可分離型的圓柱滾子軸承等，則其內(nèi)、外圈都應(yīng)固定（如右

34、端圖）；若承等，則其內(nèi)、外圈都應(yīng)固定（如右端圖）；若圖圖1410使用的是內(nèi)外圈使用的是內(nèi)外圈不可分離的軸承，不可分離的軸承，則固定其內(nèi)圈，則固定其內(nèi)圈，其外圈在軸承座其外圈在軸承座孔中應(yīng)可以游動孔中應(yīng)可以游動（如中間圖）。（如中間圖）。三、滾動軸承裝置的調(diào)整三、滾動軸承裝置的調(diào)整1、軸承間隙的調(diào)整、軸承間隙的調(diào)整 軸承在裝配時，一般要留有適當(dāng)間隙，以利軸承正常運轉(zhuǎn)。常用的調(diào)整方法有以下幾種。 1）調(diào)整墊片）調(diào)整墊片 如圖所示結(jié)構(gòu)，時靠加減軸承蓋與機座如圖所示結(jié)構(gòu)，時靠加減軸承蓋與機座之間的墊片厚度來調(diào)整軸承間隙的。如下圖之間的墊片厚度來調(diào)整軸承間隙的。如下圖所示為軸承組合位置調(diào)整的方法。所示為

35、軸承組合位置調(diào)整的方法。 圖圖1411 左圖為錐齒輪軸承調(diào)整結(jié)構(gòu)。2）調(diào)節(jié)螺釘）調(diào)節(jié)螺釘 如右圖所示的結(jié)構(gòu)，是用螺釘如右圖所示的結(jié)構(gòu)，是用螺釘1通過軸承通過軸承外圈壓蓋外圈壓蓋3移動外圈的位置來進行調(diào)整的。調(diào)移動外圈的位置來進行調(diào)整的。調(diào)整后，用螺母整后，用螺母2鎖緊防松。鎖緊防松。 圖圖14122、滾動軸承的預(yù)緊、滾動軸承的預(yù)緊 為了提高軸承的旋轉(zhuǎn)精度，增加軸承裝置為了提高軸承的旋轉(zhuǎn)精度，增加軸承裝置的剛性，減小機器工作時的振動，滾動軸承一的剛性，減小機器工作時的振動，滾動軸承一般都要有預(yù)緊措施，也就是在安裝時采用某種般都要有預(yù)緊措施，也就是在安裝時采用某種方法，方法，在軸承中產(chǎn)生并保持一定

36、的軸向力，以在軸承中產(chǎn)生并保持一定的軸向力，以消除軸承中軸向游隙消除軸承中軸向游隙，并在滾動體與內(nèi)外圈接，并在滾動體與內(nèi)外圈接觸處產(chǎn)生預(yù)變形。觸處產(chǎn)生預(yù)變形。 預(yù)緊力的大小要根據(jù)軸承的載荷、使用要預(yù)緊力的大小要根據(jù)軸承的載荷、使用要求來決定。預(yù)緊力過小，會達不到增加軸承剛求來決定。預(yù)緊力過小，會達不到增加軸承剛性的目的；預(yù)緊力過大，又將使軸承中摩擦增性的目的；預(yù)緊力過大，又將使軸承中摩擦增加，溫度升高，影響軸承壽命。加，溫度升高，影響軸承壽命。 在實際工作在實際工作中，預(yù)緊力大中，預(yù)緊力大小的調(diào)整主要小的調(diào)整主要依靠經(jīng)驗或試依靠經(jīng)驗或試驗來決定。常驗來決定。常見的預(yù)緊結(jié)構(gòu)見的預(yù)緊結(jié)構(gòu)如圖所示（

37、還如圖所示（還有其它方法，有其它方法，需要時可以參需要時可以參考有關(guān)手冊進考有關(guān)手冊進行）。行）。圖圖1413四、滾動軸承的配合及拆裝四、滾動軸承的配合及拆裝1、滾動軸承的配合、滾動軸承的配合 滾動軸承的配合是指內(nèi)圈與軸徑、外圈與座滾動軸承的配合是指內(nèi)圈與軸徑、外圈與座孔的配合（同學(xué)們還沒有學(xué)習(xí)過公差與技術(shù)測孔的配合（同學(xué)們還沒有學(xué)習(xí)過公差與技術(shù)測量），說白了：就是軸與孔之間的間隙大小。這量），說白了：就是軸與孔之間的間隙大小。這些配合的松勁程度直接影響軸承間隙的大小，從些配合的松勁程度直接影響軸承間隙的大小，從而關(guān)系到軸承的運轉(zhuǎn)精度和使用壽命。而關(guān)系到軸承的運轉(zhuǎn)精度和使用壽命。 軸承內(nèi)孔與軸

38、徑的配合采用基孔制軸承內(nèi)孔與軸徑的配合采用基孔制，就是以，就是以軸承內(nèi)孔確定軸的直徑；軸承內(nèi)孔確定軸的直徑；軸承外圈與軸承座孔的軸承外圈與軸承座孔的配合采用機軸制配合采用機軸制，就是用軸承的外圈直徑確定座，就是用軸承的外圈直徑確定座孔的大小。這是為了便于標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)?？椎拇笮　＿@是為了便于標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。 在具體選取時，要根據(jù)軸承的類型和尺寸、在具體選取時，要根據(jù)軸承的類型和尺寸、載荷的大小和方向以及載荷的性質(zhì)來確定：工載荷的大小和方向以及載荷的性質(zhì)來確定：工作載荷不變時，轉(zhuǎn)動圈（一般為內(nèi)圈）要緊。作載荷不變時，轉(zhuǎn)動圈（一般為內(nèi)圈）要緊。轉(zhuǎn)速越高、載荷越大、振動越大、工作溫度變轉(zhuǎn)速越高、載荷越大、振

39、動越大、工作溫度變化越大，配合應(yīng)該越緊。常用的配合有化越大，配合應(yīng)該越緊。常用的配合有n6、m6、k6、js6；固定套圈（通常為外圈）、游；固定套圈（通常為外圈）、游動套圈或經(jīng)常拆卸的軸承應(yīng)該選擇較松的配合。動套圈或經(jīng)常拆卸的軸承應(yīng)該選擇較松的配合。常用的配合有常用的配合有J7、J6、H7、G7。這一部分等。這一部分等同學(xué)們學(xué)習(xí)過公差與配合之后會有更好的理解。同學(xué)們學(xué)習(xí)過公差與配合之后會有更好的理解。使用時可以參考相關(guān)手冊或資料。使用時可以參考相關(guān)手冊或資料。 2、滾動軸承的裝配與拆卸、滾動軸承的裝配與拆卸 我們在設(shè)計任何一部機器時都必須考慮零件能夠裝得上、拆得下。在軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計中也是一樣，必

40、須考慮軸承的裝拆問題，而且要保證不因裝拆而損壞軸承或其它零件。裝配軸承的長度，在滿足配合長度的情況下，應(yīng)盡可能設(shè)計的短一些。 軸承內(nèi)圈與軸頸的配合通常較緊，可以采用壓力機在內(nèi)圈上施加壓力將軸承壓套在軸頸上。有時為了便于安裝，尤其是大尺寸軸承，可用熱油（不超過8090C）加熱軸承，或用干冰冷卻軸頸。中小型軸承可以使用軟錘直接敲入或用另一段管子壓住內(nèi)圈敲入。 在拆卸時要考慮便于使用拆卸工具，以免在拆裝的過程中損壞軸承和其它零件，如圖所示。 圖圖1414 為了便于拆卸軸承，內(nèi)圈在軸為了便于拆卸軸承，內(nèi)圈在軸肩上應(yīng)露出足夠的高度，或在軸肩肩上應(yīng)露出足夠的高度，或在軸肩上開槽，以便放入拆卸工具的鉤頭。上

41、開槽，以便放入拆卸工具的鉤頭。 圖圖1415當(dāng)然，也當(dāng)然，也可以采用可以采用其它結(jié)構(gòu)，其它結(jié)構(gòu)，比如在軸比如在軸上裝配軸上裝配軸承的部位承的部位預(yù)留出油預(yù)留出油道，需要道，需要拆卸時利拆卸時利用打入高用打入高壓油進行壓油進行拆卸。拆卸。 五、滾動軸承的密封五、滾動軸承的密封1、潤滑、潤滑 保證良好的潤滑是維護保養(yǎng)軸承的主要手保證良好的潤滑是維護保養(yǎng)軸承的主要手段。潤滑可以降低摩擦阻力，減輕磨損。同時，段。潤滑可以降低摩擦阻力，減輕磨損。同時，還具有降低接觸應(yīng)力、緩沖吸振及防腐蝕等作還具有降低接觸應(yīng)力、緩沖吸振及防腐蝕等作用。用。 常用滾動軸承的潤滑劑為潤滑脂和潤滑油常用滾動軸承的潤滑劑為潤滑脂

42、和潤滑油兩種。具體選擇可按速度因數(shù)兩種。具體選擇可按速度因數(shù)Dmn來決定來決定(Dm為軸承的平均直徑；為軸承的平均直徑；n為軸承的轉(zhuǎn)速為軸承的轉(zhuǎn)速)。Dmn間間接反映了軸頸圓周速度，當(dāng)接反映了軸頸圓周速度，當(dāng)Dmn 21053105mm r/min時，一般采用脂潤滑；超過時，一般采用脂潤滑；超過這一范圍宜采用油潤滑。這一范圍宜采用油潤滑。 一般情況下，滾動軸承使用的是潤滑脂，它一般情況下，滾動軸承使用的是潤滑脂，它可以形成強度較高的油膜，承受較大的載荷，可以形成強度較高的油膜，承受較大的載荷，緩沖和吸振能力好，粘附力強，可以防水，不緩沖和吸振能力好，粘附力強，可以防水，不需要經(jīng)常更換和補充。同

43、時密封結(jié)構(gòu)簡單。在需要經(jīng)常更換和補充。同時密封結(jié)構(gòu)簡單。在軸徑圓周速度軸徑圓周速度v45m/s時適用。滾動軸承的裝時適用。滾動軸承的裝脂量為軸承內(nèi)部空間的脂量為軸承內(nèi)部空間的1/32/3。 潤滑油的內(nèi)摩擦力小，便于散熱冷卻，適潤滑油的內(nèi)摩擦力小，便于散熱冷卻，適用于高速機械。速度越高，油的黏度應(yīng)該越小。用于高速機械。速度越高，油的黏度應(yīng)該越小。當(dāng)轉(zhuǎn)速不超過當(dāng)轉(zhuǎn)速不超過10000r/min時，可以采用簡單的時，可以采用簡單的浸油法。高于浸油法。高于10000r/min時，攪油損失增大，時，攪油損失增大，引起油液和軸承嚴(yán)重發(fā)熱，應(yīng)該采用滴油、噴引起油液和軸承嚴(yán)重發(fā)熱，應(yīng)該采用滴油、噴油或噴霧法。油

44、或噴霧法。 2、密封、密封 軸承密封裝置是為了防止灰塵、水等其它雜質(zhì)進入軸承，并防止?jié)櫥瑒┝鞒龆O(shè)置的。常見的密封裝置如圖所示，有接觸式和非接觸式密封兩類。1）接觸式密封）接觸式密封 在軸承蓋內(nèi)放置軟材料（毛氈、橡膠圈或皮碗等），與轉(zhuǎn)動軸直接接觸而起密封作用。這種密封多用于轉(zhuǎn)速不高的情況，同時要求與密封接觸的軸表面硬度大于40HRC，表面粗糙度小于0.8m。接觸式密封有氈圈密封和皮碗密封兩種（1）氈圈密封，如圖）氈圈密封，如圖a所示。在軸承蓋上開出所示。在軸承蓋上開出梯形槽，將矩形剖面的細毛氈防止在梯形槽中梯形槽，將矩形剖面的細毛氈防止在梯形槽中與軸接觸。這種密封結(jié)構(gòu)簡單，但摩擦較嚴(yán)重，與軸接

45、觸。這種密封結(jié)構(gòu)簡單，但摩擦較嚴(yán)重，主要用于軸徑圓周速度小于主要用于軸徑圓周速度小于45m/s的油脂潤的油脂潤滑結(jié)構(gòu)?；Y(jié)構(gòu)。 圖圖1416圖圖1416（2）皮碗密封，如圖）皮碗密封，如圖b所示。在軸承蓋中防所示。在軸承蓋中防止一個密封皮碗，它是用耐油橡膠等材料制止一個密封皮碗，它是用耐油橡膠等材料制成的，并裝在一個鋼外殼之中（有的沒有鋼成的，并裝在一個鋼外殼之中（有的沒有鋼殼）的整體部件，皮碗與軸緊密接觸而起密殼）的整體部件，皮碗與軸緊密接觸而起密封作用。封作用。 為增強封油效果，用一個螺旋彈簧押為增強封油效果，用一個螺旋彈簧押在皮碗的唇部。唇的方向朝向密封部位，在皮碗的唇部。唇的方向朝向密封部位，主要目的是