第九章滾動軸承

機械設(shè)計第9章滾動軸承1第9章滾動軸承9.1滾動軸承的組成、材料9.2滾動軸承的類型及選用9.2.1滾動軸承的類型、特點9.2.2滾動軸承的代號9.2.3滾動軸承的類型選擇29.1.1滾動軸承的組成

內(nèi)圈外圈

保持架

滾動體

材料3滾動體的形狀4保持架材料：低碳鋼；銅、鋁、塑料

保持架的作用：避免滾動體直接接觸，減少發(fā)熱和磨損。5軸承內(nèi)、外圈、滾動體材料：強度高、耐磨性好軸承鋼：鉻猛合金鋼，例如軸承鉻鋼GCr15，

硬度60~65HRC保持架：低碳鋼；銅、鋁、塑料軸承材料69.2.1滾動軸承的主要類型及特點（一）滾動軸承的主要類型，性能和特點向心軸承：主要承受徑向載荷R深溝球軸承（6）圓柱滾子軸承（N）調(diào)心球軸承（1）推力軸承：只能承受軸向載荷A推力球軸承（5）向心推力軸承：R+A角接觸球軸承（7）圓錐滾子軸承（3）714235NAN29679.2.1滾動軸承的主要類型及特點P288表9-28接觸角：向心推力軸承滾動體與外圈接觸處的法線與半徑方向的夾角。載荷角：軸承實際承受的徑向載荷R與軸向載荷A的合力與半徑方向的夾角。角接觸球軸承（7）圓錐滾子軸承（3）NNRA9.2.1滾動軸承的主要類型及特點9圓柱滾子軸承（N）9.2.1滾動軸承的主要類型及特點10圓柱滾子軸承（N）9.2.1滾動軸承的主要類型及特點119.2.2滾動軸承的代號（GB/T272—93）后置代號

特殊材料特殊結(jié)構(gòu)C15AC25

B40公差/P2、4、5、6、6x、0游隙/C1、2、0、3、4、5例：7211C/P5角接觸球軸承、正常寬度、輕系列、直徑55、接觸角15

5級精度；常用游隙?；敬栁逅娜活愋蛢?nèi)徑20~480直徑系列2輕3中4重寬度系列多數(shù)正常系列可不標(biāo)前置代號分部件：內(nèi)圈L外圈保持架K滾動體129.2.3滾動軸承的類型選擇（一）軸承的載荷（二）軸承的轉(zhuǎn)速（三）軸承的調(diào)心性能（四）軸承的安裝與拆卸（五）經(jīng)濟性13

大小：滾子軸承優(yōu)于球軸承方向：徑向R（6、1、N）軸向A（5）R+A（7、3、6）

9.2.3滾動軸承的類型選擇（一）軸承的載荷14（一）軸承的載荷9.2.3滾動軸承的類型選擇15（一）軸承的載荷9.2.3滾動軸承的類型選擇16極限轉(zhuǎn)速nlim：載荷P0.1C，冷卻正常，0級公差時軸承的最大允許轉(zhuǎn)速。對高轉(zhuǎn)速的軸承：1.優(yōu)先選用球軸承（潤滑的阻力）2.輕系列軸承優(yōu)于中、重系列（離心力）3.實體保持架優(yōu)于沖壓保持架（易形成油膜減小摩擦）4.提高公差等級、改善潤滑條件等（二）軸承的轉(zhuǎn)速9.2.3滾動軸承的類型選擇17推力軸承的主要承載能力表現(xiàn)在軸向，離心力過大時無法通過徑向反力平衡，將引起較大的反力，發(fā)熱大，極限轉(zhuǎn)速較低9.2.3滾動軸承的類型選擇（二）軸承的轉(zhuǎn)速18（三）軸承的調(diào)心性能8~162~42~3°9.2.3滾動軸承的類型選擇19（四）軸承的安裝與拆卸9.2.3滾動軸承的類型選擇209.2.3滾動軸承的類型選擇（五）經(jīng)濟性滾動體采用球比滾子便宜，精度適宜219.3滾動軸承的載荷分析、失效形式與設(shè)計準(zhǔn)則9.3.1工作情況分析9.3.2失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則9.4滾動軸承的壽命計算9.4.1滾動軸承的基本額定壽命和基本額定動載荷9.4.2滾動軸承的當(dāng)量動載荷9.4.3角接觸軸承的載荷的計算9.4.4滾動軸承的壽命計算9.5滾動軸承的靜載荷計算基本額定靜載荷當(dāng)量靜載荷靜載荷計算229.6一支撐處成對安裝角接觸軸承的計算特點9.7滾動軸承的機械轉(zhuǎn)速9.8滾動軸承的潤滑9.9其他滾動軸承簡介239.3滾動軸承的失效形式與設(shè)計準(zhǔn)則1.運動關(guān)系：內(nèi)外圈相對回轉(zhuǎn)；滾動體既自轉(zhuǎn)又公轉(zhuǎn)。2.軸承中載荷的分布：推力軸承F0=Fa/z向心軸承，在載荷Fr的作用下，假設(shè)下半圈滾動體受力；根據(jù)變形關(guān)系，中間滾動體受力最大，向兩邊逐漸減小。R9.3.1工作情況分析24角接觸軸承的載荷情況：軸向載荷對載荷分布的影響較大，可能半圈、多半圈或整圈受載。為保證半圈滾動體受力，則：Pi球軸承Fa/Fr1.22tg滾子軸承Fa/Fr1.26tg軸向載荷的利弊？

Fa/Fr

=tg

FaFr9.3.1滾動軸承的工作情況分析25（二）軸承元件上的載荷及應(yīng)力的變化載荷R軸向力由滾動體平均分擔(dān)受最大徑向載荷的滾動體負(fù)載為9.3.1工作情況分析圖9-7內(nèi)圈應(yīng)力變化（滾動體）圖9-8固定套圈應(yīng)力變化26（一）滾動軸承的失效形式失效形式對策1.點蝕壽命計算2.塑性變形靜載荷計算，正確使用3.磨損潤滑，密封4.元件回火潤滑，散熱，限制最高轉(zhuǎn)速5.元件破裂正確安裝使用9.3.2滾動軸承失效形式與設(shè)計準(zhǔn)則279.3.2滾動軸承失效形式與設(shè)計準(zhǔn)則（二）設(shè)計準(zhǔn)則轉(zhuǎn)速小于10r/min,靜強度計算轉(zhuǎn)速大于10r/min,壽命計算高速軸承，壽命計算，校驗極限轉(zhuǎn)速289.4.1滾動軸承的基本額定壽命和基本額定動載荷1.基本額定壽命：一批相同的軸承中90％的軸承不發(fā)生疲勞點蝕前的總轉(zhuǎn)數(shù)（以106為單位）或小時數(shù)?；绢~額定壽命用L10或L10h來表示。（一）基本額定壽命29（二）滾動軸承的基本額定動載荷軸承的基本額定動載荷為使軸承的基本額定壽命等于106次的載荷值，用符號C表示。對于向心軸承，基本額定動載荷指純徑向載荷Cr，對于深溝球軸承、角接觸球軸承或圓錐滾子軸承徑向基本額定動載荷Cr對推力軸承軸向基本額定動載荷Ca9.4.1滾動軸承的基本額定壽命和基本額定動載荷Cr、Ca可從手冊中查出309.4.2滾動軸承的當(dāng)量動載荷僅能承受徑向載荷的軸承N類P=fpR僅能承受軸向載荷的軸承

5類

P=fpAP=fp（XFr+YFa）軸向載荷系數(shù)，表9-7，e徑向動載荷系數(shù)沖擊載荷系數(shù)表9-8（9-6）（9-7）（9-8）31載荷—壽命曲線（6208）1.基本額定壽命計算由實驗作出軸承的疲勞曲線，圖中的曲線方程為：9.4.4滾動軸承的壽命計算329.4.4滾動軸承的壽命計算1.基本額定壽命計算工作溫度高于120°時：Ct=ftC溫度系數(shù)ft查表9-9332.修正額定壽命計算9.4.4滾動軸承的壽命計算349.4.3角接觸軸承的載荷的計算1、內(nèi)部軸向力2、角接觸軸承的軸向載荷3、角接觸軸承的當(dāng)量動載荷例題351、角接觸軸承的內(nèi)部軸向力Fss9.4.3角接觸軸承的載荷的計算由于接觸角存在，受徑向載荷作用時，滾動體的反力可分為徑向分力和軸向分力，各軸向分力之和即為軸承內(nèi)部軸向力。（圖9-11）保證半圈受力FS1.25Frtg由于存在內(nèi)部軸向力，角接觸軸承通常成對使用。36根據(jù)Fs1、Fs2及外加軸向載荷FA“判斷”：FrFAR1R2Fs1Fs2軸承1被壓緊，軸承2被放松則Fa1=FA+Fs2

Fa2=Fs2結(jié)論：1.“放松”軸承的軸向力等于其內(nèi)部軸向力；

2.“壓緊”軸承的軸向力等于外部軸向力的代數(shù)和。軸承2被壓緊，軸承1被放松則Fa1=Fs1

Fa2=Fs1-FA2

12、角接觸軸承的軸向載荷Fa372、角接觸軸承的軸向載荷Fa總結(jié)：軸承軸向力Fa的確定：1、確定軸承的內(nèi)部軸向力Fs的大小及方向，2、確定軸系所受外部軸向力FA的大小及方向，3、根據(jù)力的平衡條件確定哪個軸承被壓緊，哪個軸承放松4、“放松”軸承的軸向力等于其內(nèi)部軸向力；“壓緊”軸承的軸向力等于外部軸向力的代數(shù)和。FrFAR1R2Fs1Fs22

1383、向心推力軸承的當(dāng)量動載荷由徑向受力平衡條件求出支點反力

FAFrFr2Fr139擺動、轉(zhuǎn)速極低及短期受沖擊的軸承會產(chǎn)生塑性變形。針對失效形式應(yīng)進(jìn)行靜載荷計算?；绢~定靜載荷C0：使受載最大的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。當(dāng)量靜載荷P0：

P0=X0Fr+Y0Fa（9-19）靜載荷計算：S0——靜強度安全系數(shù)，表9-14S01？9.5滾動軸承的靜載荷計算40例題：圖示斜齒輪軸系，兩端正裝兩個圓錐滾子軸承30205，軸上徑向載荷Fr=3000N,軸向載荷FA=500N,求軸承的軸向載荷。1.計算徑向力 Fr1=Fr2=

1500N5050Fr1Fr2Fr

FA2.計算內(nèi)部軸向力Fs

R1R2FA=500NS1S2查附錄表2，Y=1.641

軸承放松：Fa1=Fs

1=468.7N軸承壓緊：Fa2=FA+Fs

1=968.7NR1R2FA=500NS1S23.計算軸向載荷42

例：圖示斜齒輪軸系，兩端正裝兩個圓錐滾子軸承，軸頸d0=30~35mm；齒輪分度圓直徑d=45mm，F(xiàn)t=3000N，F(xiàn)r=1200N，F(xiàn)a=900N；n=385rpm，中等沖擊載荷；計算軸承壽命。1.計算徑向力垂直平面Frr1=Frr2=

600Fra1=Fra2=202.5則FVI=397.5，F(xiàn)V2=802.5水平平面Ft1=Ft2=1500解：選取軸承型號“30206”（7206）C=24.8kN，e=0.36，Y=1.75050Rr1Rr2Ra1Ra2

Rt1

Rt2Fr1Fr2FrFaFt43

軸承放松：F

S1=Fs

1=456N軸承壓緊：FS2=Fa+S1=1356N3.計算當(dāng)量動載荷R1R2Fa=900NS