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1、机械设计基础,主讲 吕军锁(第十六讲),旧课回顾,1、轴承的分类,4、非液体摩擦滑动轴承的工作能力的计算,3、滑动轴承的润滑,2、滑动轴承的结构和材料,5、滚动轴承的结构和类型,2、滚动轴承的组合设计,3、滚动轴承的选择计算,本讲重点学习内容：,1、滚动轴承的代号及类型选择,第八章 轴承,第一节 概述,第二节 非液体摩擦滑动轴承的结构和材料,第三节 滑动轴承的润滑,第四节 非液体摩擦滑动轴承的设计计算,第五节 液体摩擦滑动轴承简介,第六节 滚动轴承的结构和类型,第七节 滚动轴承的代号及类型选择,第八节 滚动轴承的组合设计,第九节 滚动轴承的失效形式和选择计算,本讲小结,3、滚动轴承的组合设计（
2、熟知）,4、滚动轴承的选择计算（熟练掌握）,2、常用滚动轴承类型的选择原则（掌握）,1、滚动轴承类型的代号（熟知）,首钢矿业公司 培训中心,第七节 滚动轴承的代号及类型选择,返回本章,一、滚动轴承的代号,滚动轴承的类型很多，每种类型又有不同的尺寸、结构和公差等级。为了区分轴承的类型、结构、尺寸和精度等级，便于组织生产和选用，国家标准(GB/T 272-1993)规定了滚动轴承代号的表示方法，即轴承代号，并把它标印在轴承的端面上。 例 8-2,二、滚动轴承类型的选择,设计滚动轴承时首先要解决的问题就是类型的选择。一般在选择滚动轴承类型时，应综合考虑轴承所受载荷的方向、大小和性质，轴承的调心性能，
3、轴承的转速，轴承安装空间尺寸以及经济性等因素。,以上影响因素可供初选轴承型号参考。,3）对于同时承受径向载荷FR和轴向载荷FA作用的轴承，应根据两者的比值(FA/FR)来确定：,轴承所受载荷的方向、大小和性质,若FA相对于FR较小，可选用深沟球轴承，或接触角不大的角接触球轴承，以及圆锥滚子轴承；反之，可选用接触角较大的角接触球轴承；当FA比FR大很多时，则应考虑采用适宜的径向接触轴承与推力轴承相组合的结构类型，如深沟球轴承与推力球轴承的组合等，以分别承受径向和轴向载荷。,4）在相同外廓尺寸的条件下，一般滚子轴承比球轴承的承载能力大，抗冲击能力强，故当载荷较大或有振动和冲击时宜选用滚子轴承。,2
4、）受纯轴向载荷作用时，应选用轴向接触轴承。,1）受纯径向载荷作用时，应选用径向接触轴承。,返回本节,轴承的调心性能,对于因支点跨距大而使轴刚性较差，或因两轴承座孔的同轴度低等原因而使轴挠曲时，应选用允许内、外圈轴线有较大相对偏斜的调心轴承。 圆柱滚子轴承因对内、外圈轴线的偏斜极为敏感，故不能用于轴的刚性差或轴承座孔同轴度低的场合。,返回本节,轴承的转速,当轴的转速较高时，还需要考虑轴承的极限转速性能(各种轴承的极限转速nlim见轴承样本和设计手册)，通常在设计时应使轴承的工作转速低于其极限转速。 一般说来，球轴承的极限转速要高于滚子轴承；推力轴承的极限转速要低于其他类型的轴承。因此，在高转速下
5、可考虑采用接触角大的角接触轴承来代替推力球轴承，在高速、轴向载荷较小时，可采用深沟球轴承代替推力球轴承。另外，在内径相同的同一类型轴承中，外径越大的轴承，其极限转速越低。,返回本节,安装空间尺寸的限制,在选择滚动轴承的类型时，还需要考虑轴承有无安装空间尺寸的要求。若轴承的径向尺寸受到限制，可选用同一类型、相同内径轴承中外径较小的型号；若轴承的轴向尺寸受到限制，宜选用窄系列的轴承。,返回本节,经济性,公差等级越高的轴承，价格越高。当公差等级相同时，球轴承比滚子轴承价廉，所以在满足基本要求的前提下应优先选用球轴承。同型号、不同公差等级的轴承价格相差很大，故对高精度轴承应慎重选用。,返回本节,滚动轴
6、承代号的表示方法,滚动轴承代号由前置代号、基本代号和后置代号组成，用字母和数字表示。其中，基本代号是滚动轴承代号的基础，由类型代号、尺寸系列代号和内径代号组成。 对于常用的、结构上无特殊要求的轴承，轴承代号由基本代号和公差等级代号组成。,返回本节,类型代号与尺寸系列代号,宽度系列是指径向接触轴承或向心角接触轴承的内径相同，而宽度有一个递增的系列尺寸(递增次序为8，0，1，6)。,轴承类型代号用阿拉伯数字或大写拉丁字母表示，尺寸系列代号用阿拉伯数字表示。,直径系列是表示同一类型、内径相同的轴承，其外径有一个递增的系列尺寸(递增次序为7，8，9，0，1，5)。,高度系列是指轴向接触轴承的内径相同，
7、轴承高度有一个递增的系列尺寸(递增次序为7，9，1，2)。,尺寸系列是指轴承的宽度系列（高度系列）与直径系列组合的总称。,轴承类型代号与尺寸系列代号见表8-3，两者合起来称为组合代号。,返回,表8-3,返回,表8-4,返回,表8-5,返回,例8-2,说明轴承代号6215、 30208/P6x 和7310C/P5的含义,返回本节,课间休息,第八节 滚动轴承的组合设计,返回本章,为了保证轴承的正常工作，除了合理选择轴承的类型和尺寸之外，还必须综合考虑滚动轴承轴系的固定，轴承组合结构的调整，轴承的配合、润滑和密封等问题，进行轴承的组合设计。,一、滚动轴承轴系的固定,二、滚动轴承组合结构的调整,三、滚
8、动轴承的配合,四、滚动轴承的装拆,五、滚动轴承的润滑,六、滚动轴承的密封,滚动轴承轴系的固定,轴系固定的目的是防止轴工作时发生轴向窜动，保证轴上零件有确定的工作位置。,返回本节,1、两端固定支承,2、一端固定一端游动支承,检验轴系固定与否的标志，是看轴受轴向外载荷作用时，力能否有效而且正确地传到机架上去。,对于径向接触轴承与向心角接触轴承支承的轴系，常用的固定方式有以下两种。,两端固定支承,如图所示，每一个支承只能限制轴的单向移动，两个支承合起来才能限制轴的双向移动。为了补偿轴的受热伸长，对于深沟球轴承，可在轴承外圈与轴承端盖之间留有补偿间隙=0.250.4mm；对于向心角接触轴承，应在安装时
9、使轴承内留有轴向间隙，但间隙不宜过大，否则会影响轴承的正常工作。这种固定方式结构简单，安装调整容易，适用于工作温度变化不大和较短的轴。,返回,一端固定一端游动支承,返回,如图所示，左支承的轴承内、外圈两侧均固定，从而限制了轴的双向移动；而右支承轴承外圈两侧都不固定，当轴伸长或缩短时轴承可随之作轴向游动。为防止轴承从轴上脱落，游动支承轴承内圈两侧应固定。这种固定方式的结构比较复杂，但工作稳定性好，适用于工作温度变化较大的长轴。,滚动轴承组合结构的调整,返回本节,滚动轴承组合结构的调整包括,如图所示为小锥齿轮轴的轴承组合结构，轴承装在轴承套杯内，通过加减垫片1的厚度来调整轴承套杯的轴向位置，即可调
10、整锥齿轮的轴向位置。其中，垫片2用于调整轴承间隙。,轴承间隙的调整,轴承间隙的大小将影响轴承的旋转精度、轴承寿命和传动零件工作的平稳性，故轴承间隙必须能够调整。轴承间隙调整的方法有两种,1)如图a所示，靠加减轴承端盖与箱体间刚性垫片的厚度进行调整。 2)如图b所示，通过调整螺钉推动压盖，从而移动滚动轴承的外圈来进行间隙调整，调整后用螺母锁紧。,返回,轴系轴向位置的调整,例如，蜗杆传动要求蜗轮的中间平面必须通过蜗杆轴线(图a)；对于一般的直齿锥齿轮传动，要求两锥齿轮的锥顶必须重合(图b)。,轴系轴向位置调整的目的是使轴上零件有准确的工作位置。,返回,滚动轴承的配合,返回本节,滚动轴承的配合是指轴
11、承内圈与轴颈、轴承外圈与轴承座孔的配合。由于滚动轴承是标准件，故内圈与轴颈的配合采用基孔制，外圈与轴承座孔的配合采用基轴制。工作时，通常内圈随轴一起转动，与轴颈配合要紧；外圈不转动，与轴承座孔配合应松。配合的松紧程度根据轴承工作载荷的大小、性质以及转速高低等确定。如转速高、载荷大、冲击振动比较严重时应选用较紧的配合，要求旋转精度高的轴承配合也要紧一些，游动支承外圈与轴承孔的配合则应松一些。,具体配合可查附表8-2或有关设计手册。,附表8-2,返回,滚动轴承的装拆,返回本节,在轴承组合设计时，应考虑到便于轴承的安装和拆卸，并且在装拆过程中不损坏轴承。由于内圈与轴颈配合较紧，在安装轴承时，对中、小
12、型轴承，可在内圈端面加垫后用锤子轻轻打入；对尺寸较大的轴承，可在压力机上压入，或把轴承放在油里加热至80100，然后取出套装在轴颈上。 轴承的拆卸需要专用拆卸工具(如图所示)。为使拆卸工具的钩头钩住内圈，应限制轴肩高度。轴肩高度可查附表8-3附表8-5。,滚动轴承的润滑,返回本节,轴承润滑的主要目的是减小摩擦与磨损、缓蚀 、吸振与散热。,根据工作条件不同，常用的润滑剂有三类：润滑油、润滑脂和固体润滑剂。其中固体润滑剂多在高温、高速及要求防止污染的场合使用，在一般情况下多采用润滑油和润滑脂。,对于滚动轴承来说，选用哪种方式润滑，可根据轴承内径与转速的乘积dn值来确定。,当dn(23)105mmr
13、/min时，选用脂润滑,若dn(23)105mmr/min时，选用油润滑,润滑脂润滑,润滑脂润滑的特点是润滑脂粘性大，不易流失，便于密封和维护，且不需要经常加油，但是转速较高时，功率损失较大。,润滑脂在轴承中的填充量不要超过轴承与机座空间的1/31/2，否则轴承容易过热。,返回,润滑油润滑,润滑油润滑的特点是摩擦阻力小，润滑可靠和散热效果好，但需要有较复杂的密封装置和供油设备。,当采用浸油润滑时，其油面高度通常不超过轴承中最低滚动体的中心，否则搅油损失大，轴承温升较高。高速时则应采用滴油或油雾润滑。,返回,滚动轴承的密封,返回本节,轴承的密封是为了防止外部的灰尘、水分及其他杂物进入轴承，并阻止
14、轴承内润滑剂的流失。,1、接触式密封,2、非接触式密封,3、组合式密封,轴承的密封方法很多，通常可归纳成三类，即,接触式密封,(1)毡圈密封,(2)密封圈式密封,接触式密封常见的形式有：,返回,这类密封的密封件与轴直接接触起密封作用。工作时轴旋转，密封件不转，密封件与轴之间有摩擦与磨损，故轴的转速较高时不宜采用。,毡圈密封,如图所示，将矩形截面毡圈安装在轴承端盖的梯形槽内，利用毡圈与轴接触而起密封作用。它适用于环境清洁、轴颈圆周速度v5m/s、工作温度低于90的脂润滑轴承。,返回,密封圈式密封,如图所示，在轴承盖内放置一个用耐油橡胶、皮革或塑料制成的唇形密封圈，密封圈唇口上套有一环形螺旋弹簧。
15、安装时，螺旋弹簧把密封圈唇口箍紧在轴上，使密封效果增强。若密封唇的方向朝内(图a)，其主要目的是封油；反之(图b)则主要是防尘。 这种密封装置安装方便、使用可靠，一般用于密封处线速度v7m/s、工作环境有灰尘及工作温度在-40100范围内的脂或油润滑的轴承。,返回,非接触式密封,返回,这类密封是利用间隙密封，其转动件与固定件之间不接触，故允许轴有很高的速度。,(2)迷宫式密封,(1)间隙密封,非接触式密封常见的形式有：,间隙密封,返回,如图a所示，利用轴与轴承端盖之间小的径向间隙(0.10.3mm)而获得密封。间隙越小，轴向宽度越大，密封的效果越好。若在端盖的内孔上再制出几个环形槽(图b)，并
16、填充润滑脂，可提高其密封效果。这种密封适用于具有干燥、清洁环境的脂润滑轴承。,迷宫式密封,如图所示，利用轴承端盖和固定于轴上转动件间的曲路间隙而获得密封。曲路中的径向间隙取0.10.2mm，轴向间隙取1.52mm。若在曲路中填充润滑脂，可提高密封效果。这种密封可靠，适用于脂润滑或油润滑的轴承。,返回,组合式密封,返回,这是将上述各种密封方式进行组合使用的密封形式，可以充分发挥其密封性能，提高整体密封效果，如间隙密封和迷宫式密封的组合,毡圈密封与迷宫式密封的组合等等。,毡圈密封+迷宫式密封,间隙密封+迷宫式密封,第九节 滚动轴承的失效形式和选择计算,返回本章,一、滚动轴承的失效形式,二、轴承寿命的计算,三、向心角接触轴承轴向载荷的计算,四、滚动轴承的静载荷计算,1、内部轴向力,2、轴向载荷的计算,轴承静载荷计算的目的是防止轴承产生过大的塑性变形。,疲劳点蚀,返回本节,轴承工作时，作用于轴上的力通过轴承内圈、滚动体、外圈传到机座上，使滚动体与内、外圈滚道的接触表面产生接触应力。由于内、外圈要作相对转动，滚动体沿滚道滚动，所以接触表面的接触应力近似按脉动循环规律变化。,
