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1、第十一章 滚动轴承,轴承是用来支承轴的部件，有时也用来支承轴上的回转零件。 按轴承工作时相对运动表面的摩擦性质不同 滑动轴承 滚动轴承 按轴承所能承受的载荷方向的不同 向心轴承（径向轴承） 推力轴承（止推轴承） 向心推力轴承,主要承受径向载荷,只能承受轴向载荷,同时承受径向和轴向载荷,内圈 外圈 保持架 滚动体 材料,111 概述,滚动体的形状,保持架材料：低碳钢；铜、铝、塑料,保持架的作用：避免滚动体直接接触，减少发热和磨损。,轴承内、外圈、滚动体材料：强度高、耐磨性好 轴承钢：铬猛合金钢，例如轴承铬钢GCr15， 硬度 6065 HRC 保持架：低碳钢；铜、铝、塑料,轴承材料,滚动轴承的主
2、要类型、性能与特点 接触角 滚动体与外圈（或座圈）滚道接触处的法线与半径方向的夹角。,向心轴承 = 0,推力轴承 = 90,向心推力轴承 0 90,112 滚动轴承的主要类型及其代号, 轴向承载能力 载荷角,轴承实际所承受的径向载荷Fr 与轴向载荷Fa 的合力作用线与半径方向的夹角。,滚动轴承的主要类型，性能和特点 向心轴承：主要承受径向载荷R 深沟球轴承（6） 圆柱滚子轴承（N） 调心球轴承（1） 推力轴承：只能承受轴向载荷A 推力球轴承（5） 向心推力轴承：R + A 角接触球轴承（7） 圆锥滚子轴承（3）,11.3 滚动轴承的代号 代号的构成和排列前置代号、基本代号、后置代号 基本代号
3、内径代号 d = 20480mm,由数字和字母组成,以d 除以5 的商数作为内径 代号，若商数为个位数，需 在商数左边加 0 ；,特殊： d = 10、12、15、17mm 分别用 00、01、02、03表示。,尺寸系列代号,轴承类型代号,后置代号,内部结构代号 表示同一类型轴承的不同内部结构，用字母紧跟着基本代号表示。,圆锥滚子轴承 =10 18 30000 大锥角圆锥滚子轴承 =27 30 30000B,角接触球轴承 =15 70000C =25 70000AC =40 70000B,公差等级代号 轴承的公差等级分为 6 个级别，依次由高级到低级。 2 级 / P2 4 级 / P4 5
4、级 / P5 6 级 / P6 6x 级 / P6x 仅适用于圆锥滚子轴承 0 级 / P0 普通级，不标出,游隙代号 轴承径向游隙系列分为 6 个组别，游隙依次由小到大 。 1 组 / C1 2 组 / C2 0 组 常用的游隙组别，不标出 3 组 / C3 4 组 / C4 5 组 / C5,前置代号 为轴承分部件代号，用字母表示。 如：用 L 表示可分离轴承的可分离套圈；K 表示轴承的滚动体与保持架组件等等。 代号举例：,表示内径为50 mm，轻系列，角接触球轴承，正常宽度，接触角 =15，5 级公差，0组游隙。,6308,表示内径为40mm，中系列，深沟球轴承，正常宽度系列，正常结构，
5、0 级公差，0 组游隙。,7210C/ P5,滚动轴承类型的选择,轴承的载荷 轴承所受载荷的大小、方向、性质是首要考虑的主要依据。,轴承的转速 每一型号的轴承均有其极限转速。通常，应使轴承在低于极限转速的条件下工作。,轴承的调心性能,轴承的安装和拆卸,11.4滚动轴承的失效形式与设计准则,1.运动关系：内外圈相对回转；滚动体 既自转又公转。 2.轴承中载荷的分布： 推力轴承 F0 =Fa /z 向心轴承，在载荷Fr 的作用 下，假设下半圈滚动体受力； 根据变形关系，中间滚动体受 力最大，向两边逐渐减小。,11.4.1工作情况分析,滚动体载荷及应力的变化？,转动圈载荷及应力的变化？,固定圈载荷及
6、应力的变化？,？,转动圈应力变化（滚动体）,固定套圈应力变化,三、滚动轴承的失效形式和计算准则,主要失效形式：,1）疲劳点蚀,安装润滑和维护良好,2）塑性变形,转速很低或作间歇摆动,3）磨损,润滑不良、 密封不严、 多尘条件,计算准则：,一般轴承疲劳寿命计算（针对点蚀）,低速或摆动轴承只进行静强度计算,高速轴承进行疲劳寿命计算、校验极限转速。,几个重要概念 轴承寿命：对于单个轴承，在点蚀破坏前所经历的转数（以 106 r 为单位）或工作小时，数称为轴承的寿命。 基本额定寿命：一组在相同条件下运转的近于相同的轴承，按有 10的轴承已发生点蚀破坏，而其余 90的轴承未发生点蚀破坏前的转数（以 10
7、6 r 为单位）或工作小时数作为轴承的寿命，并把这个寿命叫做基本额定寿命。,以 L10 表示。,11.5 滚动轴承的动载荷和寿命计算,预期计算寿命：设计机器时所要求的轴承寿命。通常可参照机器的大修期限取定。 基本额定动载荷：是指轴承的基本额定寿命恰好为106 r 时，轴承所能承受的载荷值，用字母C 表示。这个基本额定动载荷，对向心轴承指的是纯径向载荷，对推力轴承指的是纯轴向载荷，对向心推力轴承指的是载荷的径向分量。,各类轴承的基本额定动载荷 C 可由轴承手册中查出。,基本额定动载荷 C 大，轴承抵抗疲劳点蚀失效的承载能力就强。,当量动载荷： 滚动轴承可能同时承受径向载荷和轴向载荷，为了计算轴承
8、寿命时能与基本额定动载荷在相同条件下比较，则需要将实际载荷作一换算。换算后的载荷应该是一个与实际作用的复合载荷有同样效果的载荷，称之为当量动载荷。用字母P 表示。 P = XFr + YFa 只承受径向载荷 Fr 的向心轴承 P = Fr 只能承受轴向载荷 Fa 的推力轴承 P = Fa,实际工作中，由于机器的惯性和振动、冲击所引起的附加载荷以及由于轴挠曲或轴承座变形产生的附加载荷等很难从理论上精确计算，因此，引入一载荷系数 fp予以考虑。 P = fp Fr P = fp Fa P = fp（XFr + YFa ）,106 r,指数,3,10/3,滚子轴承,球轴承,为了实际使用的方便，常用小
9、时数表示寿命,上式中若将 C 作为待求量，则有,h,N,L10(106r),滚动轴承的寿命计算,在高温下使用滚动轴承时，将使轴承硬度下降，疲劳寿命降低。为此，引入一为温度系数 f t 。,这样：,106 r,h,N,P = fp（XFr + YFa ）,当量动载荷,滚动轴承寿命的修正,以上介绍可靠度为90%(R=0.9) 时滚动轴承的寿命计算，但在一些特殊的场合下，轴承的可靠度可能会改变，需要对轴承的寿命进行修正。,额定动载荷的修正,11.5.5 向心推力轴承的载荷计算 径向载荷Fr 、轴向载荷Fa,向心推力轴承受径向载荷时其内部会产生相应的派生（附加）轴向力S 。,S 的计算公式,Fr,S,
10、向心推力轴承中的派生轴向力S,反装(背对背安装),正装(面对面安装),外圈窄边相对安装,外圈窄边相背安装,A+S2 S1,S1= A+S2S1,轴向约束反力,Fa1=S1+ S1,Fa2= S2,=A+S2,=S1 +（A+S2S1）,A+S2 S1,S2= S1(A+S2),轴向约束反力,Fa1 = S1,Fa2 = S2+S2,=S1A,= S2+ S1(A+S2),小结： 根据结构判明轴上全部轴向力（包括外加轴向载荷A和轴承上派生轴向力S1、S2)合力的指向，确定“压紧”端和“放松”端轴承； “压紧”端轴承的轴向力等于除本身附加轴向力外的其余所有轴向力的代数和； “放松”端轴承的轴向力等
11、于它本身的附加轴向力。,若使用公式计算Fa，则一定要注意轴承1、2的编号规则是：附加轴向力方向与外加轴向力A 方向一致的轴承标为 2，另一端则标为 1。,11.6 滚动轴承的静强度计算 通常，当轴承受载最大的滚动体与套圈滚道接触中心处引起的接触应力不超过一定值时，对绝大多数轴承尚不会影响其正常工作。因此，标准中把使轴承产生上述接触应力的静载荷作为轴承静强度的界限，称之为基本额定静载荷，用 C0 表示。 轴承上作用的径向载荷Fr和轴向载荷Fa 应换算为 当量静载荷 P0X0 Fr Y0 Fa 按轴承静载能力选择轴承的公式为 C0 S0 P0,X0 径向静载荷系数 Y0 轴向静载荷系数,S0 静强
12、度安全系数,11.7 滚动轴承的组合结构设计,解决：轴承的布局、定位、装拆、调整、预紧、润滑、密封等问题。,一、滚动轴承的配置,要求：轴系有确定位置，不发生轴向窜动；为补偿热伸长，须有微量的自由伸缩。,1、双支点单向固定（两端单向固定）,一般a=0.250.4mm，在结构图上不必画出,2、单支点双向固定（一端双向固定、一端游动）,3、两端游动支承 在一些特殊场合，如需要轴向自动调位时，可以采用两个游动支承的配置方式，即轴向不定位。,两端游动人字齿轮高速主动轴,二、支承部分的刚性和同心度,轴承座孔处有足够的厚度,壁板上的悬垂部分尽量缩短,用加强肋板提高刚度,若外壳用非金属制成，可安装套杯（钢或铸
13、铁制成）提高刚度,轴承的不同组合刚度也是不同的,当轴承组合为一个支点的情况：,背对背安装的跨距大于面对面安装的跨距，刚性好。,当轴承组合为两个支点的情况：,当载荷作用在两轴承之间，面对面安装刚性好,当载荷作用在两轴承之外，背对背安装刚性好,表11.12,三、轴承游隙及轴的轴向位置的调整 调整轴承游隙主要是为了控制轴的旋转精度,轴的轴向位置调整是为了满足轴上某些啮合传动零件的特殊要求,垫片实现轴向位置调整,垫片实现游隙调整,垫片实现轴向位置调整,圆螺母实现游隙调整,四、滚动轴承的预紧 所谓预紧就是在安装时采用某种方法消除轴承内部的游隙，并使滚动体和内、外圈的接触处产生一定的预紧变形，这样轴承受到
14、工作载荷时，内、外圈的相对位移比不预紧的轴承大大减小，刚度得以提高。此外，预紧还可增大轴承内部的承载区域，提高轴承内部载荷分布的合理性和轴承的使用寿命等等。 轴承预紧力的大小要根据轴承的载荷与使用要求决定。 角接触球轴承和圆锥滚子轴承一般都是成对预紧，因为这会更进一步提高轴承的刚性。,滚动轴承的预紧,夹紧圆锥轴承的外圈预紧,用弹簧预紧,采用两套筒预紧,夹紧轴承的外圈预紧,五、轴承的安装和拆卸,1、轴承的安装,轴承内圈和轴颈之间为过盈配合，可采用锤打、压力机压入、温差法安装。,2、轴承的拆卸,六、滚动轴承的润滑,润滑方式：,1、脂润滑,2、油润滑,油浴或飞溅润滑、滴油润滑、喷油润滑、油雾润滑,七、滚动轴承的密封,密封的作用,密封的类型：,1、接触式密封,毡圈密封,橡胶密封,2、非接触式密封,油沟密封,挡圈密封,曲路密封,3、组合式密封,
