1、第十六章 滚 动 轴 承,主要内容:滚动轴承的类型及代号滚动轴承的寿命计算滚动轴承组合设计,本章重点:滚动轴承的寿命计算和组合设计,本章难点:滚动轴承组合设计,第十六章 滚 动 轴 承 p.252,前 言 16-1 滚动轴承的基本类型和特点 16-2 滚动轴承的代号 16-3 滚动轴承的选择计算 16-5 滚动轴承组合设计 16-4 轴承的润滑与密封,支承轴及轴上零件,并保证旋转精度 减少轴与支承间的摩擦与磨损,1.摩擦阻力小, 功率损耗少, 起动灵敏,2.润滑简便, 易于更换, 价格低。,3.抗冲击能力差, 高速时出现噪音; 寿命也比不 上液体润滑的滑动轴承,一.轴承功用,二.特点:,三.
2、滚动轴承的设计,四. 滚动轴承的结构:,轴承本身的设计类型的选择 尺寸的选择轴承组合设计安装、调整、润滑与密封,1.内圈: 2.外圈: 3.滚动体： 4.保持架：,点接触线接触,限制滚动体轴向移动,均匀隔开滚动体,减少磨擦与磨损,装在轴颈上,装在轴承座,球、滚子,图16-1,承载均匀,四. 滚动轴承的结构:,16-1 滚动轴承的基本类型和特点 p.252,(一)滚动轴承主要类型:,公称接触角 ,Fi,在径向载荷作用下内部轴向力 F= Fi,内外圈分离 要成对使用。,P.252倒4,愈大,可承受的轴向力愈大。,滚动体与外圈接触处的法线与垂 直于轴承轴心线的平面之间的夹角。,以FR(径向载荷)为主
3、,FF(径向),2.按承受的载荷方向表16-1,FAFR(轴向),1.按滚动体形状分类,径向接触,角接触向心,角接触推力,轴向接触,F(轴向载荷),一. 滚动轴承的分类,4.推力轴承,(3)类调心性 能好、承载力较大,二. 滚动轴承的基本类型和特点 p.253 表16-2,1.径向轴承 (0),深沟球轴承, (0)类 nlim最高、价廉、优先采用,(2)类 承载力较大,内外可分,只受FR,(4)类 径向 尺寸小,只受FR,圆柱滚子轴承,滚针轴承,2.调心轴承 (0),3.角接触轴承,调心球轴承,类调心性能最好,调心滚子轴承,圆锥滚子轴承,承受FR+单向FA ( 要成对使用) 承载能力类,承受F
4、R+单向FA ( 要成对使用) 15 7000 25 7000 40 7000,角接触球轴承,(6) 类,(7)类,3.角接触轴承 ( 45),以F为主,5()类只承受轴向(F)载荷,推力球轴承,推力滚子轴承, 类单向FA（大）,双向FA,单向FA,4.推力轴承,一. 各类轴承的性能比较,按载荷大小、性质、方向、转速及其要求来选择,滚子球(线点) 重中轻特轻,2.极限转速:,球滚子 特轻轻中重 实心保持架冲压,3.调心性能:,调心非调心球滚子,1.承载能力:,(二)滚动轴承的类型选择,二. 类型选择一般原则,1.载荷的大小,方向与性质:(主要),纯FR:,6类、 N类(FR大,冲击大) 、NA
5、(径向尺寸小),纯FA:,5类, 6类(n很高),FRFA : FRFA: FRFA: FRFA:,6类,7类( =15, =25), 3类,70000B, 3类,推力+向心组合,二. 类型选择一般原则:,2.特殊要求:,两支承跨距大, 轴刚度小: 安装座孔长,不方便: 两轴中心距小: 经济性:,调心轴承,(3类)圆锥滚子轴承,(NA类) 滚针轴承,优先6类及普通精度,d/5,类型代号,宽度系列,直径系列,内径代号,内部结构,公差等级,成套 轴承 分部 件,5 4 3 2 1,表16-7, :内径代号:从20495 d/5 (22,28,32除外) P.256表16-5,:直径系列:数字(特轻
6、、轻、中、重) (图164)P.255,:宽度系列:(表16-4) 0、1、2、3与直径系列对应0正常系列可省(除调心滚子、圆锥、推力表注),:类型代号:数字或字母 (P.255倒7),/P6 /P5 /P4 /P2 /P0表16-8,直径系列 + 宽度系列 = 尺寸系列(表16-4),16-2 滚动轴承的代号 p.255,代号: 前置代号 基本代号 后置代号 组成 (字母) 数字(字母)(五位) 字母(数字),例：7 2 12 AC ,深沟球轴承,直径系列为3(中),宽度系列为0(不标),内径d=25mm,0级公差(不标),角接触球轴承,直径系列为2(轻),宽度系列为0(不标),内径d =6
7、0mm,=25,例：6 3 05 (/P0), , 圆锥滚子轴承,宽度系列为0,直径系列为4(重),内径=45mm,作业: 16-1 p.267( 7207CJ7207C 改动）,例: 3 0 4 09, ,*16-3 滚动轴承的选择计算 P.257,(一)失效形式:,2.失效形式:,各滚动体受力不均匀,各滚动体受力均匀,(1)疲劳破坏(点蚀),(2)过大塑性变形,点、线接触正常失效,寿命计算常用,极低、较大,静强度计算,(3)早期磨损、胶合、内外圈和保持架破损不正常,当轴承轴F承受 径F,1.受力分析,(二)寿命计算: p.258,一 . 基本定义：,2. 基本额定寿命(10,h),二.寿命
8、计算公式 三. 当量动载荷 四. 轴承的轴向载荷F 五. 轴承寿命计算步骤,轴承中任一元件出现第一个疲劳扩 展迹象前,一个套圈相对另一套圈的总转数或某一转 速下的工作小时数。,1.轴承寿命L,3. 基本额定动载荷,一组同一型号轴承在同一条 件下运转,可靠度为90时,能 达到或超过的寿命90轴承 在发生疲劳点蚀前能达到或超 过的寿命概率为90 其失效率为10。,当轴承L1010转时，轴承能承受的最大载荷。,轴承1: P=2000N , L10=106转 轴承2: P=1000N , L10=2106转,轴承1轴承2,轴承1轴承2,向心轴承 Cr,推力轴承 Ca,C,P.258第15,P.295
9、及 手册p.144,当P = C L1010转;,当P C L10? ;,寿命计算,当L1010转 P= C,当L10 10转 P = ? 预期寿命,3. 基本额定动载荷,二.寿命计算公式：p.258,106r (16-1),h (16-2),考虑冲击振动引入 fP (载荷系数), 考虑高温(t100)引入 ft(温度系数),(16-3),说明：1. n转速 rmin 2. 寿命指数 球轴承3；p.258 倒5 滚子轴承10/3 3.10、h轴承的基本额定寿命106 转、小时 4.当量动载荷假定的载荷与实际载荷相当,5.载荷系数fP ; 温度系数ft 查表(16-10),(16-9),三. 当
10、量动载荷 P.259,PXFRYFA (16-4),1. X、Y径,轴向系数 表(16-12) P.260,2.FR:轴承承受的径向力 3.F:轴承承受的轴向力,查判断系数e ,r:轴承的额定静载荷,查P.295,判 FA/FR 与 e 的关系定X、Y,FA/FRe,轴向力较小,可忽略不计,只计F F 即：X=1 , Y=0,轴向力较大,要计即：X 1, Y 0,FA/FRe,Fr FR Fa FA,按12.3FA/C0r (12.3Fa/C0r) 查 e, 15 按12.3 FA/C0r 查 e, 25、 40表16-12,e=1.5tg p.296,解：查得：C0r=29200 P.295
11、,查e ：,求X、Y:,求:,12.3FA1/C0r =12.31635/29200 = 0.689,e1= 0.26,FA1/FR1 = 1635/3500 = 0.467e1,X1=0.56 , Y1=1.71,FA2=0 X2=1 , Y2=0,P1=X1FR1+Y1FA1=0.563500+1.711635=4756,P2=FR2=2500,P1P2 轴承危险,径向载荷FR求支反力,作业:16-4 p.267,例：,已知齿轮轴采用一对6211轴承，已知轴承载荷 F1=3500，FA1=1635，FR2=2500，FA2=0， 试求P1、P2。,H面,FR1H=FR2H=Ft/2=174
12、00/2=8700N,V面,FR1V=(FrL/2Fad2/2)/L=2123NFR2V=FrFR1V=64102123=4287N,F 面,FR1F=FK/L=4500206/193=4803N FR2F=FR1FF=48034500=9303N,2 .求支反力：,FR2=,FR1=,轴承径 向力,FR1VL FrL/2Fad2/2=0,最不利情况: F 与H、V面的合力共面,1 .作计算简图,Ma=Fad2/2,例题14-1：P. 231 图14-18有错,(2) 安装型式 (3)角接触轴承的轴向载荷,四. 轴承的轴向载荷F P.260,1.径向接触轴承 (6 、 1 、 2类),2.角接
13、触轴承 (3、7类),一端固定、一端游动,FA1,Fa指向者受力,FA2,(1)内部轴向力Fi, 0,在F作用下F= Fi 内外圈分离 成对使用F的大小查表(16-13)P.261,两端固定,固定端受力,产生原因：,FA1= Fa , FA2=0,FA1=0 , FA2= Fa,(2)（成对使用）安装型式：,角接触轴承应成对使用以抵消内部轴向力和避 免轴产生轴向窜动,正安装（内八字、面对面）两轴承外圈的窄边相对面对面支点内移宜型刚度,反安装（外八字、背对背）两轴承外圈的宽边相对背对背 支点外移宜型刚度,(3)角接触轴承的轴向载荷FA、F,轴向载荷轴上外载荷Fa FA？轴承的内部轴向力F,当F1
14、+Fa F2,当F1+Fa F2,FA1= FA2=,右边压紧S2, F1+Fa =F2+ S2,F1,F2+ S2 F1+ Fa, F1+Fa S1 F2,左边压紧S1, FA1 FA2 ,解题:画安装简图求F1、F2,F1S1 F2 Fa,F2,FA=本身的内部轴向力除本身的内部轴向力外其余轴向力之和,大者,分析：F1+Fa与 F2比较,F1+Fa F2 FA1 F1 FA2 F1 Fa,F1+Fa F2 FA1 F2 Fa FA2 F2,当F1+Fa F2 F1 F2 Fa,当F1+Fa F2 F1 F2 Fa, FA2 FA2 ,F1,F2Fa,F2,F1 Fa, FA1 F1 FA2
15、 F1 Fa, FA1 F2 Fa FA2 F2,对比: FA1 FA1,对比： 结论相同,画安装简图求F1、F2,FA=本身的内部轴向力除本身的内部轴向力外其余轴向力之和,大 者,方法,1.判断压紧、放松端,正安装合力指向压紧端,反安装合力指向放松端,压紧端FA紧=除本身的内部轴向力外其余轴向力之和,放松端FA松=本身的内部轴向力,2.求FA1、FA2,方法,F1+Fa F2 紧松,F2+Fa F1 紧松, FA1 F1 FA2 F1 Fa, FA1 F2 + Fa FA2 F2,例3:一对反装7312AC轴承,FR15000N, FR28000N，Fa2000N，由1轴承指向 2轴承，求F
16、A1、FA2。,解:画安装简图, F2 与 FA同向,求FA1，FA2 ,FA1F2Fa7440N,FA2F25440N,F10.68FR10.6850003400N F20.68FR20.6880005440N,FA1FA1,FA2FA2,F1=3400N,F2Fa=7440N,F2=5440N,F1Fa=1400N,方法: F2Fa 7440N F25440N 紧松 FA1F2Fa7440N , FA2F25440N,五. 轴承寿命计算步骤,求FR1、FR2,例4:接上题,如果n960r/min,fP1.2, 求轴承寿命,求FA1、FA2,求P1、P2,求Lh(C),解：查得7212AC轴
17、承的C58200N，e0.68,FA1FR1744050001.488e,X10.41 ， Y10.87P1X1FR1Y1FA10.4150000.8774408523N,FA2FR2544080000.68= e,P2FR28000N,X21,Y20,P1P2 轴承危险,作业p.267 :16-6, 16-8(左1，右2) 轴上Fa由12,(FA17440N, FA2=5440N,FR15000N,FR28000N),1. 求FR1、FR2:,(径向载荷)求支反力,2. 求FA1、FA2:,(1)径向接触轴承 (6 、 1 、 2类), 一端固定、一端游动,FA1= Fa , FA2=0,F
18、a指向者受力,FA1=0 , FA2= Fa, 两端固定,固定端受力,( 2)角接触轴承 (3、7类),安装型式,正安装面对面,反安装背对背,画安装简图求F1、F2 表(16-13)P.261,FA=本身的内部轴向力除本身的内部轴向力外其余轴向力之和,大者,轴承寿命计算小结:,3.求P1、P2:(当量动载荷),PXFRYFA,查判断系数e,按12.3FA/C0r (12.3Fa/C0r) 查 e, 15 按12.3 FA/C0r 查 e, 25、 40表16-12,e=1.5tg p.296,判 FA/FR 与 e 的关系定X、Y,FA/FRe,轴向力较小,可忽略不计,只计F F 即：X=1
19、, Y=0,轴向力较大,要计即：X 1, Y 0,FA/FRe,4.求Lh(C),堂上作业,16-5 滚动轴承组合设计 P.265,(一)轴承组合轴向固定 p.265,一.轴承轴向固定要求:,二. 轴承的轴向固定 三. 轴承组合的轴向固定,1.防止轴向窜动 2.能进行轴承间隙调整 3.必要时允许轴承轴向游动(受热伸长),(二)轴承的周向固定（配合） (三)轴承的装拆利于装拆(可靠、方便、不损坏) (四)轴承组合的调整,1.内圈固定在轴上,轴肩,套筒,轴用弹性挡圈,圆螺母止退垫圈,2.外圈固定在座孔上,轴承端盖,孔用弹性圈,座孔凸肩,螺纹环,轴端挡板螺钉,二. 轴承的轴向固定,2.一端固定、一端
20、游动： 3.两端游动:,三. 轴承组合的轴向固定：,1.两端固定,每个支点固定一个方向双向均固定,内圈固定内侧， 外圈固定外侧,正安装:同上,反安装:内圈固定外侧，外圈固内侧,要求3:,应用: 跨距短, 温差不大,要求2:调整垫片,C查手册P.151,在不受FA端留间隙 C=0.250.4,其中一个支点双向固定，另一支点不固定,固定支点,游 动 支 点,内外圈的内外侧均固定,1、2、6类轴承:,N类轴承：,3、7类轴承：,固定内圈两侧,外圈与座孔 间隙配合,内外圈内外侧均固定,不可作游动支点,应用: 跨距长, 温差大,一端固定，一端游动,2.一端固定，一端游动,应用: 特殊场合,3.两端游动,
21、1.以轴承为基准件,轴承与轴: 基孔制50k6(m6) 轴承与孔: 基轴制100H7(J7、Js7),2.转动圈比固定圈紧,50 H7/k6,50k6,100H7/k6,100H7,轴承不标,(二)轴承的周向固定（配合） p.267,利于装拆(可靠、方便、不损坏),轴承内圈轴肩处,轴承定位高度不宜过高拆卸时不损坏,图16-17, 16-18,(三)轴承的装拆,安装轴承轴段不宜过长易装易拆,轴承间隙调整（相对运动、储存润滑剂） 调整垫片;调节螺钉 图16-14 p.266,轴承组合位置调整（锥齿轮）：套筒垫片 图16-16,不可调游隙轴承: 在不受FA端留间隙 C=0.250.4 可调游隙轴承
22、: C查手册P.151,(四)轴承组合的调整,16-4 轴承的润滑与密封 p.263,1.润滑,2.密封,(dn(1.52) 105mmr/min), 承载力 大，不易流失，易密封维护,润滑效果好，具冷却、清洗作用，供油及 密封麻烦浸油不超过滚动体的中心,减少阻力、磨损、噪音，冷却，吸振防锈,保证润滑良好、防止外泄，防止灰尘、水 气、杂质、酸气进入,表16-14,毛粘圈 密封圈,接触式,非接触式：,缝隙式装置 迷宫装置,组合密封,毛粘圈,密封圈,缝隙式,迷宫装置,小结：1. 滚动轴承的主要 类型及代号（6、7、3类） 基本额定寿命(10,h) ；基本额定动载荷C;当量动载荷P的定义。 3.角接触轴承安装型式及特点。 4.滚动轴承的失效形式及寿命计算。(6、7、3类） 5.轴承组合轴向固定形式及安装调整。,
