第13章滾動軸承

第十三章滾動軸承一、概述1.組成內(nèi)圈（innerrace）外圈（outerrace）滾動體（rollingelement）保持架（retainer）杜永平滾動軸承2.工作原理內(nèi)圈與軸裝配，隨軸轉(zhuǎn)動；外圈固定在軸承座上；保持架保證避免滾動體直接接觸；滾動體在內(nèi)外圈的滾道內(nèi)滾動。杜永平滾動軸承3.滾動體的類型球（ball）圓柱滾子（cylindricalroller）圓錐滾子（taperroller）螺旋滾子（helicalroller）球面滾子（sphericalroller）滾針（rollerneedle）杜永平滾動軸承4.材料強(qiáng)度高、耐磨性好的鉻錳高碳鋼制造保持架用軟鋼沖壓而成，也可以用銅GCr15GCr15SiMn工作時溫度不高于120℃硬度不低于60～65HRC滾動軸承材料新發(fā)展：陶瓷杜永平滾動軸承摩擦系數(shù)比滑動軸承小、穩(wěn)定；軸向結(jié)構(gòu)比滑動軸承小，緊湊；運(yùn)轉(zhuǎn)精度高；消耗潤滑劑少，易于維護(hù)；某些類型軸承可同時承受徑向和軸向載荷；對軸的材料和熱處理要求不高；承受沖擊載荷的能力差；軸承不能剖分；高速時噪聲大；壽命較低。5.特點(diǎn)杜永平滾動軸承二、軸承類型、代號及選擇1.類型①按所承受的外載荷分向心軸承主要承受徑向載荷的軸承；②按結(jié)構(gòu)形式的不同分推力軸承只能承受軸向載荷的軸承；向心推力軸承能同時承受徑向載荷和軸向載荷的軸承。調(diào)心球軸承調(diào)心滾子軸承圓錐滾子軸承推力球軸承深溝球軸承角接觸球軸承圓柱滾子軸承滾針軸承……杜永平滾動軸承調(diào)心球軸承雙列角接觸球軸承調(diào)心滾子軸承杜永平滾動軸承圓錐滾子軸承雙列圓錐滾子軸承四列圓錐滾子軸承杜永平滾動軸承推力球軸承單向推力球軸承雙向推力球軸承深溝球軸承角接觸球軸承不可分離型可分離型雙半內(nèi)圈角接觸球軸承杜永平滾動軸承圓柱滾子軸承內(nèi)圈無擋邊外圈無擋邊內(nèi)圈有擋邊內(nèi)圈有平擋環(huán)雙列圓柱滾子四列圓柱滾子杜永平滾動軸承滾針軸承推力滾子軸承杜永平滾動軸承③直線軸承內(nèi)徑小于10mm的滾動軸承，最小內(nèi)徑大約為0.6mm用于微型電機(jī)、導(dǎo)航儀器、電訊設(shè)備、自控儀表、醫(yī)療機(jī)械、錄音機(jī)、VCD機(jī)等領(lǐng)域④微型軸承杜永平滾動軸承五四三二一2.代號①基本代號內(nèi)徑尺寸代號00—10mm01—12mm02—15mm03—17mm04及以上＝代號×5直徑系列代號7、8、9、0、1、2、3、4、5軸承外徑依次增大0、1——特輕系列2——輕系列3——中系列4——重系列寬度系列代號8、0、1、2、3、4、5、6

軸承寬度依次增大軸承的類型代號0—雙列角接觸球軸承1—調(diào)心球軸承2—調(diào)心滾子軸承3—圓錐滾子軸承4—雙列深溝球軸承5—推力球軸承6—深溝球軸承7—角接觸球軸承8—推力圓柱滾子球軸承9—推力圓錐滾子球軸承N—圓柱滾子軸承NA—滾針軸承杜永平滾動軸承②后置代號內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號角接觸球軸承（7類）接觸角α：C：

15°AC：25°B：40°圓錐滾子軸承（3類）B：27°～30°公差等級代號2、4、5、6、6x、0依次由高到低用／P2；／P4；／P5；／P6；／P6x；／P0表示杜永平滾動軸承游隙代號1、2、0、3、4、5保持架及其材料代號F——鋼鐵類實體保持架F1—碳鋼F3—球墨鑄鐵F4—粉末冶金Q——青銅實體保持架Q1—鋁鐵錳青銅Q4—鋁青銅徑向游隙依次由小到大M——黃銅實體保持架W——焊接保持架E——磷化處理保持架用／C1；／C2；／C0；／C3；／C4；／C5表示杜永平滾動軸承配置代號軸承數(shù)目代號排列代號D—兩套軸承T—三套軸承Q—四套軸承P—五套軸承S—六套軸承B—背對背F—面對面T—串聯(lián)杜永平滾動軸承③前置代號L—可分離軸承的內(nèi)圈或外圈R—不帶可分離內(nèi)圈或外圈的軸承標(biāo)注舉例：7210AC／P4內(nèi)徑50mm輕系列角接觸球軸承正常寬接觸角α＝25°4級公差0組游隙杜永平滾動軸承6322M／C2內(nèi)徑110mm中系列深溝球軸承正常寬黃銅實體保持架0級公差2組游隙3415B內(nèi)徑75mm重系列圓錐滾子軸承正常寬接觸角α＝27°～30°普通級公差0組游隙杜永平滾動軸承3.滾動軸承類型的選擇選擇原則轉(zhuǎn)速n高、載荷小、要求旋轉(zhuǎn)精度高時，宜選用球軸承；有沖擊載荷的地方，宜選用螺旋滾子軸承；純徑向載荷，可選用深溝球軸承、向心短圓柱滾子軸承、滾針軸承；有不大的軸向載荷時，可選用深溝球軸承、小接觸角球軸承、圓錐滾子軸承；不大的純軸向載荷，可選用推力球軸承；較大的純軸向載荷，可選用推力滾子軸承；杜永平滾動軸承軸向載荷和徑向載荷都較大時，可選用大接觸角球軸承、圓錐滾子軸承、向心軸承和推力軸承的組合；對軸的中心線或軸承座中心線不重合、軸的剛度小會發(fā)生彎曲變形時，宜選用調(diào)心球軸承、調(diào)心滾子軸承；對于工作時溫差較大的，由于熱脹冷縮的影響，會引起軸承的軸向游動，宜選用無檔邊的短圓柱滾子軸承、滾針軸承；軸承座沒有剖分面時，優(yōu)先選用內(nèi)外圈可分離的軸承；考慮經(jīng)濟(jì)性，球軸承比滾子軸承便宜。杜永平滾動軸承三、滾動軸承的載荷分析1.元件上的載荷分布2.元件上載荷及應(yīng)力的變化變形載荷固定套圈轉(zhuǎn)動套圈和滾動體杜永平滾動軸承3.軸向載荷對載荷分布的影響角接觸軸承在徑向力Fr作用下，在滾動體接觸線的法線方向產(chǎn)生FNi'杜永平滾動軸承①只有一個滾動體受載時②有多個滾動體受載時杜永平滾動軸承說明：角接觸軸承必須在FNi和Fdi的聯(lián)合作用下工作，為了保持較多的滾動體受載，應(yīng)使Fa＞Frtanα；

當(dāng)Fa≈1.25Frtanα?xí)r，約有半數(shù)的滾動體同時受載；當(dāng)Fa≈1.7Frtanα?xí)r，全部滾動體開始同時受載。杜永平滾動軸承四、滾動軸承的壽命計算1.失效形式及計算準(zhǔn)則點(diǎn)蝕：滾動體或內(nèi)外滾道上產(chǎn)生麻點(diǎn)狀剝落坑。計算準(zhǔn)則：壽命計算杜永平滾動軸承塑性變形：在靜載荷和沖擊載荷作用下，滾動體或內(nèi)外滾道上出現(xiàn)不均勻的塑性變形凹坑。計算準(zhǔn)則：靜強(qiáng)度計算。磨損：粉塵多、潤滑不良的情況下會發(fā)生磨損破壞。計算準(zhǔn)則：校驗極限轉(zhuǎn)速。杜永平滾動軸承2.額定壽命和額定動載荷壽命軸承元件之一出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕時的轉(zhuǎn)數(shù)或工作小時數(shù)。額定壽命一批軸承中，10%的軸承發(fā)生點(diǎn)蝕破壞，而90%的軸承不發(fā)生點(diǎn)蝕破壞前的轉(zhuǎn)數(shù)（106為單位）或工作小時數(shù)。用L10表示杜永平滾動軸承基本額定動載荷軸承壽命恰好為106轉(zhuǎn)時，軸承所能承受的載荷值。用C表示向心軸承，指純徑向載荷Cr；推力軸承，指純軸向載荷Ca；角接觸軸承，指使套圈產(chǎn)生純徑向位移的徑向載荷分量。杜永平滾動軸承3.壽命計算ε

——壽命指數(shù)球軸承，

ε＝3滾子軸承，ε＝10／3ft

——溫度系數(shù)低于125℃，ft＝1超過125℃，ft查表13—4106轉(zhuǎn)杜永平滾動軸承4.當(dāng)量動載荷當(dāng)量動載荷壽命計算時，把實際載荷轉(zhuǎn)換為與確定基本額定動載荷的載荷條件相一致的載荷用P表示純徑向載荷：P＝Fr純軸向載荷：P＝Fa徑向載荷＋軸向載荷：P＝XFr＋YFa杜永平滾動軸承考慮沖擊力、不平衡作用力、慣性力、軸撓曲或軸承座變形產(chǎn)生的附加力P＝fP（XFr＋YFa）fP——載荷系數(shù)（查表13—6）X——徑向載荷系數(shù)（查表13—5）Y——軸向載荷系數(shù)（查表13—5）杜永平滾動軸承5.角接觸軸承Fr與Fa的計算（1）徑向力派生軸向力（2）軸向力杜永平滾動軸承Fae＋Fd2＝Fd1Fa1＝Fa2＝Fae＋Fd2＝Fd1Fae＋Fd2＞Fd1軸承1被壓緊：Fa1＝Fae＋Fd2軸承2被放松：Fa2＝Fd2派生軸向力的方向與外加軸向力方向一致的軸承為2號軸承軸承1被放松：Fa1＝Fd1

軸承2被壓緊：Fa2＝Fae－Fd1Fae＋Fd2＜Fd1杜永平滾動軸承確定哪個軸承被“放松”、哪個軸承被“壓緊”被“放松”軸承：其內(nèi)部派生軸向力就是該軸承的軸向力。被“壓緊”軸承：除本身內(nèi)部派生軸向力以外所有外部軸向力的代數(shù)和就是該軸承的軸向力?？偨Y(jié)杜永平滾動軸承要求軸承轉(zhuǎn)動平穩(wěn)的，S0取大值，以避免局部塑性變形量過大；要求軸承轉(zhuǎn)動平穩(wěn)性不高的，S0取小值，以發(fā)揮最大的靜載能力。6.滾動軸承的靜載荷基本額定靜載荷受載最大滾動體與滾道接觸中心處引起的接觸應(yīng)力達(dá)到一定值的載荷用C0（C0a或C0r）表示P0——當(dāng)量靜載荷P0＝X0Fr＋Y0Fa

X0——當(dāng)量靜載荷的徑向載荷系數(shù)Y0——當(dāng)量靜載荷的軸向載荷系數(shù)靜強(qiáng)度

C0≥S0P0

S0——靜強(qiáng)度安全系數(shù)，查表13—8杜永平滾動軸承五、軸承的組合設(shè)計1.保證支承部位的剛性和同心度杜永平滾動軸承2.軸承的配置雙支點(diǎn)各單向固定杜永平滾動軸承一個支點(diǎn)雙向固定，另一個支點(diǎn)游動適用于：支承跨度大于350mm，且工作溫度變化較大的場合游動支承用內(nèi)外圈非分離型軸承，只要固定內(nèi)圈游動支承用內(nèi)外圈可分離型軸承，內(nèi)外圈都要固定杜永平滾動軸承軸向載荷較大時，固定端可用向心軸承與推力軸承組合在一起的結(jié)構(gòu)人字齒輪本身的軸向限位作用，設(shè)計成只保證一根軸相對機(jī)座固定，而另一根軸的兩個軸承都必須是游動的。兩端游動支承杜永平滾動軸承3.滾動軸承的軸向緊固（1）內(nèi)圈緊固的常用方法彈性擋圈用于軸向力不大及轉(zhuǎn)速不高場合杜永平滾動軸承螺釘固定的軸端檔圈用于高轉(zhuǎn)速下承受大軸向力的場合杜永平滾動軸承圓螺母和止動墊圈用于轉(zhuǎn)速高、承受較大軸向力的場合杜永平滾動軸承軸肩定位杜永平滾動軸承套筒定位杜永平滾動軸承（2）外圈緊固的常用方法彈性擋圈用于軸向力不大且需要減小尺寸的場合杜永平滾動軸承軸用彈性檔圈嵌入軸承外圈的止動槽內(nèi)緊固用于帶有止動槽的軸承，外殼不便設(shè)凸肩且外殼為剖分式結(jié)構(gòu)杜永平滾動軸承軸承蓋緊固用于高轉(zhuǎn)速及很大軸向力的場合杜永平滾動軸承用于軸承轉(zhuǎn)速高、軸向載荷大，而不適于使用軸承蓋緊固的場合螺紋環(huán)緊固杜永平滾動軸承4.軸承游隙的調(diào)整端蓋下的墊片來調(diào)整用圓螺母調(diào)整螺紋處有應(yīng)力集中，對軸強(qiáng)度有削弱杜永平滾動軸承用套筒（杯）與外殼之間的墊片調(diào)整杜永平滾動軸承5.滾動軸承的配合平均內(nèi)徑和外徑的公差，統(tǒng)一規(guī)定用上偏差為零、下偏差為負(fù)值的分布杜永平滾動軸承軸承內(nèi)孔與軸的配合采用基孔制軸承外徑與外殼孔的配合采用基軸制杜永平滾動軸承①工作載荷方向不變時，轉(zhuǎn)動圈緊于不動圈；②轉(zhuǎn)速越高，載荷越大，振動越強(qiáng)烈時應(yīng)選越緊的配合；③當(dāng)軸承安裝于薄壁外殼或空心軸上時，應(yīng)選較緊配合；④對開式外殼與軸承外圈宜采用較松的配合；⑤作軸向游動的軸承外圈與支承的外殼孔宜采用較松的配合；⑥溫度變化大，考慮軸承各部分的溫差和熱傳導(dǎo)方向，防止內(nèi)圈與軸松動，外圈與座孔卡死。配合的選用原則杜永平滾動軸承6.滾動軸承預(yù)緊提高軸承的旋轉(zhuǎn)精度，增加軸承裝置剛性，減小機(jī)器工作時軸的振動夾緊一對圓錐滾子軸承的外圈；彈簧預(yù)緊；杜永平滾動軸承夾緊一對磨窄的外圈而預(yù)緊；反裝時磨窄內(nèi)圈而預(yù)緊一對軸承中間裝入長度不等的套筒而預(yù)緊；杜永平滾動軸承六、軸承的潤滑與密封潤滑的目的：1.潤滑脂降低摩擦阻力，散熱，降低接觸應(yīng)力，吸振，防銹。適用場合適用于dn值較小的場合不便經(jīng)常加潤滑油的地方主要性能指標(biāo)針入度滴點(diǎn)選擇dn值大、載荷小時，應(yīng)選擇針入度較大的潤滑脂；反之，選擇針入度較小的潤滑脂。潤滑裝置杜永平滾動軸承2.潤滑油主要性能指標(biāo)粘度選擇轉(zhuǎn)速越高，選用粘度越低的潤滑油；載荷越大，選用粘度越高的潤滑油。潤滑方式油浴潤滑不適合于高速