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1、1、概述 2、滚动轴承的代号 3、滚动轴承的类型和选择 4、滚动轴承的力分析、失效和计算准则 5、滚动轴承的动载荷和寿命计算 6、静载荷计算（自学） 7、极限转速（自学） 8、成对安装角接触轴承的计算特点（自学） 9、滚动轴承组合设计,第八章 滚动轴承,1、概述,标准件、专门轴承厂生产，只需选型和组合设计。,一、构造,核心元件：滑动滚动,使滚动体等距离分布， 滚动体间的摩擦、磨损。,滚子轴承：圆柱、圆锥、球面滚子、滚针线接触,保持架,外圈,滚动体,二、材料,内外圈、滚动体：强度高、耐磨的铬锰高碳钢。,保持架：软材料，低碳钢板冲压后铆接或焊接。,三、特点：与滑动轴承比较,2 滚动轴承的基本类型和
2、代号,一、滚动轴承的分类,2）按载荷方向、的不同分为：,承受轴向载荷能力,向心轴承= 0 45，主要径向载荷。,推力轴承= 4590，主要轴向载荷；,推力角接触轴承：,公称接触角：外圈与滚动体接触处的公法线和垂直于轴承轴心线平面间的夹角。,二、滚动轴承的主要类型,主要掌握：,双向：双向Fa,1、60000型:深沟球轴承,4、N0000型:圆柱滚子轴承:内外圈间可自由移动,3、30000型:圆锥滚子轴承,三、滚动轴承的代号（GB/T27293）,代号：表示类型、结构、尺寸、公差等级、技术性能等特征的产品代号。, 内径 代号,直径系 列代号,宽(高)度 系列代号,成套轴承分 部件代号,尺寸系列代号
3、,或加内部结构改变、公差等级及其他, , ( ) 类型 代号,后置代号,基本代号,前置代号,注： 代表字母； 代表数字,基本代号,类型代号 五,内径代号 二、一,尺寸系列代号 四、 三（宽度（直径）,表示不同类型的轴承,表示结构、内径相同的轴承在外径和宽度（高度）方面的变化系列,表示轴承公称直径的大小20495mm 代号5=内径mm,前置代号表示轴承的分部件，有特殊要求时使用。,基本代号数字或字母表示轴承的类型与尺寸等主要特征。,后置代号表示表示轴承结构、形状、材料、公差等级等的特征。,1.基本代号, 外径系列代号：特轻(0、1)、轻(2)、中(3)、重(4)。,内径代号特殊情况：,内径为22
4、、28、32及500以上 代号：/内径 例 62/22， 230/500,宽度系列代号,直径系列代号,但对圆锥滚子轴承(3类)和调心滚子轴承(2类)不能省略“0”。,宽度系列代号：一般宽度系列代号为“0”，通常不标注。,2、前置代号,表示轴承的分部件，用字母表示, 公差等级代号：公差分2、4、5 、6、6x、 0级，共六个级别。,以/P2 、/P4、 /P5、/P6、 /P6x为代号，0级不标注 。,3、后置代号,轴承的结构、公差、游隙及材料的特殊要求等。,内部结构代号,1）C、AC、B角接触球轴承的接触角。,2）圆锥滚子轴承：30000(=1018) 30000B(=2730大锥角),3）E
5、：加强型, N207E,70000AC（ =25）,轴承的径向游隙代号 分1、2、0、3、4、5组，共六个组别 小 大 以/C1、 /C2、/C0、/C3、/C4、/C5为代号，0组不标注,径向游隙：一个套圈固定，另一套圈沿径向的最大移动量。, 配置代号,有时轴承需成对安装。,面对面（/DF） 背对背(/DB) 串联(/DT),6 2 1 2,N 2 2 0 8,3 3 3 1 5 E,举例：,7306AC/P4/DB,角接触球轴承， d=30mm， =25，精度为4级, 背对背安装,一、类型的选择,1、球轴承为点接触、滚子轴承为线接触。,承载能力：球轴承滚子轴承,耐冲击： 球轴承滚子轴承,n
6、lim： 球轴承滚子轴承,载荷大、有冲击时选滚子轴承，转速高时选球轴承。,2、载荷性质,同时Fa、Fr：角接触球轴承或圆锥滚子轴承；,Fr大、Fa小：深沟球轴承；,Fa大、 Fr 小：推力角接触轴承；,2 滚动轴承的选择,角偏差 轴承由于安装误差或轴的变形等引起 内外圈中心线发生相对倾斜， 其倾斜角 称为角偏差。 过大会影响轴承正常工作。 减小角偏差的措施：使用调心轴承。,3、轴刚度差、挠曲变形大、座孔不平行、不同轴、多支点轴：调心轴承。,4、轴承装拆、调整方便：内、外圈可分离型(如3、N类)。,5、经济性：球轴承比滚子轴承便宜。精度价；,直径系列：选轻系列或中系列 宽度系列：正常系列 内径：
7、轴颈直径 公差等级：选级,二、尺寸系列、内径的选择,优先考虑用普通公差等级的轴承,4、滚动轴承的力分析、失效和计算准则,一、向心轴承中作用力的分布,由于内部游隙，最多只有半圈滚动体受载，且受载大小不同。,线接触轴承：,0Fr作用线下滚动体变形量。,由于： i 0, F2F1F0,1、载荷分布,内圈或滚动体上某一点H的变化规律。,外圈上某一点H的变化规律。,均为脉动循环。,2、应力变化规律,二、滚动轴承的失效形式,2）塑性变形：静载荷、冲击作用下,1）疲劳点蚀：回转轴承上，各元件受脉动接触应力。,3）磨粒磨损、粘着磨损,润滑不良、密封不严、多尘条件下易发生。,高速重载，发热严重,4、元件破裂等；
8、,三、滚动轴承计算准则,1、一般条件下的滚动轴承：,接触疲劳寿命计算,。,3、高速轴承：寿命计算和,5、滚动轴承的动载荷和寿命计算,一、基本额定动载荷和基本额定寿命,1、轴承寿命：轴承中任一元件出现疲劳点蚀前运转的总转数或一定转速下的工作小时数。,同型号轴承：离散性大、寿命相差数十倍。,一批轴承：服从一定的概率分布规律。, 采用基本额定寿命。,2、基本额定寿命：一批相同轴承在同样工作条件下运转，其中10%的轴承发生疲劳点蚀前运转的总转数（L10），或一定工作转速下工作的小时数（Lh）。,L10的物理意义：,2）对一个具体轴承而言：该轴承能达到或超过该寿命的概率为90%。,3、基本额定动载荷C：
9、,L10=106r时，轴承所能承受的最大恒定载荷。,即：在C作用下，轴承工作106r而不点蚀失效的R=90%,Cr：径向基本额定动载荷,对角接触轴承（3、7）：Cr载荷的径向分量,Ca：轴向基本额定动载荷：5类 Ca纯轴向载荷,1）C由试验得出，查手册；,2）C 轴承抗疲劳承载能力；同类不同型号轴承，C不同。,3）设计时需满足：一定工况下的轴承所需的CC,说明：,PL曲线, 寿命指数,球轴承：=3,滚子轴承：=10/3,二、寿命计算,。,2、已知 L，P，C=？,时，,工程中常用小时数表示寿命：,n轴承转速r/min,注意：Lh与n有关，L10与n无关。,引入温度系数ft (考虑温度100时的
10、影响)的寿命公式为：,设计时，应：,查手册，选型号，使,轴承预期使用寿命,试求N207轴承允许的最大径向载荷。 已知: n=200r/min、t1000C、 载荷平稳、Lh=10000h。 解：,N207 : Cr=28500N；因t100C，由表得ft=1， 因载荷平稳，由表得fp=1，对滚子轴承取=10/3。,例1：,（N）,三、当量动载荷,实际工作时，轴承可能同时受Fa、Fr,将Fr、Fa转化为与C性质相同的载荷当量动载荷P,X径向动载系数，Fr对寿命影响效应的大小；,Y轴向动载系数， Fa对寿命影响效应的大小；,为了与C在相同条件下比较,式中：,N类：P=Fr；5类：P=Fa,由表8-
11、7知，X、Y受e轴向载荷“判断系数”影响,考虑机器冲击振动，P的公式为：,fp载荷系数（表8-8）,四、滚动轴承尺寸选择的过程,由力分析确定轴承所承受的Fr与Fa,1.一水泵选用深沟球轴承，已知轴颈d=35mm，n=2900r/min，Fr=2300(N)，Fa=540(N)，Lh=5000h，试选择轴承型号。,解：1)先求出当量动载荷P,根据P280表16-11暂取Fa/Cor =0.028 e=0.22,故用试算法。,因 Fa/Fr=540/2300=0.235e x=0.56 y=1.99,因为轴承型号未选出前暂不知道额定静载荷Cor。,例题2,选轴承型号,P=fp(XFr+YFa)=1
12、.1*(0.562300+1.99540)=2599(N),2) 求所需的基本额定动载荷,3) 选轴承型号 查手册 6307轴承 Cr=33.2(KN) Cor=19.2(KN) 6207轴承 Cr=25.5(KN) Cor=15.2(KN),6307轴承 Fa/Cor=540/19200=0.0281与原假设 e=0.028相近,6207轴承Fa/Cor=540/15200=0.0355与原假设 e=0.028 相远,所以 取6307轴承。,五、角接触轴承中的附加轴向力Fs,由于“公称接触角”存在：,Fr作用,内部轴向力,Fs：,滚动体法向反力Fi,（附加轴向力）,附加轴向力Fs是由于角接触
13、轴承承受径向力Fr引起的。,Fs方向：由轴承外圈的宽边指向窄边，通过内圈作用于轴上.,3类：,7类：,=,简化画法,轴承反力作用点为“载荷作用中心”：位置用a表示。,a ：载荷作用中心至轴承外侧端面距离（查手册）,各种角接触轴承附加轴向力：,Y 轴向动载系数, Fs存在 30000型、70000型轴承成对使用，使Fs与Fs方向相反，使轴受力合理。,角接触轴承两种不同的安装方式,正安装时：“”型,反安装时：“”型,四、角接触轴承的载荷计算,1、作用于轴上的外载荷,轴上有外载荷：FR和FA,由前知：Fr1、Fr2,右端轴承 “压紧” 左端轴承 “放松”,2、轴向载荷计算,正安装时：,左端“压紧”
14、右端“放松”,正安装：合力指向端为“压紧端”,阻止轴左移：Fs1,放松端：Fa等于本身Fs。,压紧端：Fa等于除本身Fs外，其它轴向力的代数和。,左端轴承 “压紧” 右端轴承 “放松”,阻止轴右移：Fs1,反安装时：,Fs1,FA,Fs2,右端“压紧” 左端“放松”,Fs1,FA,Fs2,阻止轴左移：Fs2,反安装：合力指向端为“放松端”,1）根据轴承安装方式和 FA 、 Fs1、Fs2合力指向，判定“压紧端”和“放松端”。,2）放松端：Fa等于本身Fs。,3）压紧端：Fa等于除本身Fs外，其它轴向力的代数和。,一机械传动装置，采用一对角接触球轴承， 并暂定轴承型号为7307AC。已知Fr1=
15、1200 N， Fr2=2050 N，FA=880 N，n=5000 r/min， 运转中受中等冲击，Lh=2000 h， 试问所选轴承型号是否恰当？,例3：,解：（1）先计算轴承1、2的轴向力Fa1、Fa2,所以,（2）计算轴承1、2的当量动载荷 由表8-7查得70000AC型轴承e=0.68，而,查表8-7可得X1=1、Y1=0；X2=0.41、Y2=0.87。 按中等冲击载荷，得fp=1.5。 故径向当量动载荷为,（3）计算所需的径向额定动载荷C 因两端选择同样尺寸的轴承，而P2P1，故应以轴承2的径向 当量动载荷P2为计算依据。工作温度正常，ft=1；,（4）由机械设计手册查得7307
16、AC轴承的径向额定动载荷 C=32800 N。因为 Cr2C，故所选7307AC轴承合适。,角接触滚动轴承寿命计算小结：,1、求支反力（力平衡、力矩平衡）Fr1、Fr2；,3、根据轴承安装方式及合力的指向判定“压紧”、“放松”端，求出Fa1、Fa2；,4、根据,？：是 X、Y查表，否 X=1、Y=0,？：是 X、Y查表，否 X=1、Y=0,，,取,5、校核式：,设计选择式：,球轴承：=3 滚子轴承：=10/3,6、静载荷计算（自学）,7、极限转速（自学）,8、成对安装角接触轴承的计算特点（自学）,9、滚动轴承组合设计,组合设计内容： 正确合理考虑轴承安装、固定、调整、密封、润滑、轴系刚度、精度问题。 组合设计要求： 固定可靠、运转灵活、保证精度、调整方便。,轴承不是单一的个体，它是用来支承轴的，而轴又要带动轴上零件工作。所以轴承的设计一定包含合理设计轴承的组合。,内圈的紧固方法：,弹性挡
