1、基本要求,第10章 轴承,1.了解滚动轴承的构成、结构特点和类型。 2.了解滚动轴承的代号规定，能识别一般代号。 3.了解滚动轴承的失效形式，能根据失效作出正确分析。 4.能根据使用要求正确选用滚动轴承。 5.工作能力计算。 6.能根据使用要求正确的作出滚动轴承的组合设计（滚动轴承装置的设计：安装、调整、润滑、密封等）。,滚动轴承是标准件，无需设计，而是如何选用。,重点：轴承的代号及寿命计算、滚动轴承的组合设计。,难点：轴承的当量动载荷计算。,概 述,一.滚动轴承的构造与材料,构成：内圈+外圈+滚动体+保持架,保持架：将滚动体均匀隔开。一般用低碳钢板冲压制成，高速时多采用有色金属（铜合金）或工
2、程塑料等整体式保持架。,内外圈和滚动体：采用轴承钢（如GCr15）制造，并经淬火处理和精磨、抛光。具有高硬度（HRC6165）、高接触疲劳强度，良好的耐磨性和冲击韧性。,材料：,二.滚动轴承的特点,1.摩阻小、效率高，起动灵敏； 2.运转精度高（可通过预紧消除间隙）； 3.轴向尺寸较小； 4.组合结构简单、便于使用维护； 5.润滑方便，易互换，质优价廉；,6.抗冲击能力较差； 7.振动及噪音较大； 8.高速重载下寿命较低； 9.径向尺寸较大。,三.应用范围,一般尺寸、中速、中载的一般工作条件下和运动机械中。,10-1 滚动轴承的基本类型和特点,一. 滚动轴承的主要类型：,1.按滚动体分：,球轴
3、承 滚子轴承,圆柱滚子、圆锥滚子、球面滚子、滚针,2.按承载方向分：向心轴承、推力轴承,3.按轴承可否调心：调心轴承、非调心轴承,承载不如滚子轴承，但价格相对便宜,(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。轴向承载能力),1. 承载能力 ：,二. 几点说明：,考虑载荷大小,滚子轴承线接触，可承受较大载荷,球轴承点接触，承受较小或中等载荷,考虑载荷方向,角接触向心轴承（045）以承受径向载荷为主,角接触推力轴承（4590）以承受轴向载荷为主,轴向接触推力轴承（90）只能承受轴向载荷,径向接触向心轴承（0）滚子轴承只能承受径向载荷；球轴承主要承受径向载荷，还能承受一定量的双向轴
4、向载荷。,向心轴承：主要承受径向载荷Fr,推力轴承：只能承受轴向载荷Fa,向心推力轴承： Fr+Fa,深沟球轴承（6）,推力球轴承（5）,角接触球轴承（7）,圆锥滚子轴承（3）,圆柱滚子轴承（N）,调心球轴承（1）,2. 极限转速：在一定的载荷和润滑条件下，轴承允许的最高转速。在同等精度下，点接触轴承的摩擦阻力较线接触轴承小，因而球轴承的极限转速比滚子轴承高一些。,3. 角偏差（调心性能）：,在同等精度下，点接触的轴承较线接触的轴承的调心性能好。,由于制造、安装或轴的变形，引起轴承内外圈轴线发生相对倾斜，其倾斜角称角偏差。,提高极限转速的措施：精度、间隙、改善润滑和冷却条件、采用青铜保持架,
5、滚动轴承的尺寸选择,轴承内径,与轴颈直径相等,直径系列,校核计算,选择轴承类型,宽度系列,一般选正常系列,10-2 滚动轴承的代号,滚动轴承类型繁多，各类型中又有不同结构、尺寸和精度等，为便于组织生产及选用，国标对滚动轴承的代号作了具体规定。,基本代号,前置代号,后置代号（或加）,内径尺寸系列代号 =内径/5 (20495mm) d20mm时： 00 01 02 03 10 12 15 17,尺寸系 列代号,直径系列代号,宽(高)度系列代号,类型代号,其它代号,游隙代号,特殊轴承材料代号,密封与防尘结构代号,保持架及其材料代号,公差等级代号,内部结构代号,轴承分部件代号,注： 字母；数字。,直
6、径系列变化：, 基本代号,注：2、3类轴承宽度系列代号为0时，不省略。有时宽度代号为1、2时也被省略。, 前置代号 用于表示轴承的分部件，用字母表示。,表104 尺寸系列代号, 后置代号,（0级普通级；6x级仅用于3类轴承）,游隙代号：C1、C2、C0、C3、C4、C5（径向游隙量）。C0为基本组游隙，优先采用，但不标出。,7 2 2 0 6 C /P52,轴承内径 d = 6530mm,直径系列代号，2（轻）系列,宽度系列代号，2（宽）系列,类型代号 角接触球轴承,内部结构代号 15,公差等级代号 5级游隙代号 第2组游隙C2,（游隙与公差同时表示时，符号C省略）,6 3 0 8,轴承内径
7、d = 8540mm,直径系列代号，3（中）系列,宽度系列代号，0（窄）系列，省略,类型代号 深沟球轴承,公差等级代号，0级，省略游隙代号 基本组游隙C0，省略,10-3 滚动轴承的选择计算,一. 失效形式：,假设内外圈不变形，则内圈沿Fr方向下移一距离。,载荷,轴向力 由各滚动体平均分担,受最大径向载荷的滚动体承载为：,径向载荷 一般承载区180,上半圈滚动体不承载，下半圈滚动体承受不同的载荷。,（z滚动体数目）, 失效形式,1.疲劳破坏（点蚀） 滚动体与滚道接触表面受变应力所致。是滚动轴承的主要失效形式。,2.永久变形 转速很低或间歇运动时，承受很大静载荷或冲击载荷，造成滚道凹坑，引起剧烈
8、振动、噪声。,润滑、密封不良和维护、保养不当可引起不正常失效：磨损；胶合；内外圈或保持架破损。,二. 轴承的寿命：,套圈轴承内圈或外圈以及内外圈的总称。,可靠度R一组相同轴承能达到或超过规定寿命的百分率。,轴承的一个套圈或滚动体的材料出现第一个疲劳扩展迹象前，一个套圈相对另一个套圈的总转数或工作小时数称为轴承的寿命。, 基本额定寿命：,一组同一型号轴承在同一条件下运转，可靠度R90%时，能达到或超过的寿命。（即10%的轴承发生疲劳点蚀，90%的轴承未发生疲劳点蚀前能达到或超过的寿命。）记为：（106 r）或h（h）。,基本额定动载荷： 额定寿命为106转时轴承所能承受的载荷。常用字母C（Cr、
9、Ca）表示。,注意：对向心轴承， Cr径向基本额定动载荷；对推力轴承， Ca轴向基本额定动载荷。,二. 轴承寿命：,式中：当量动载荷；寿命指数。球轴承3；滚子轴承10/3。轴承转速，r/min。,考虑到：t100时，引入温度系数ft（见表106）； 冲击、振动时，Lh，引入载荷系数fP（见表108）。,预期寿命：设计时给定的目标寿命。各类机械中轴承的预期寿命参考P293表107。,或,三.滚动轴承的当量动载荷计算,基本额定动载荷C,向心轴承Cr,纯径向载荷,纯轴向载荷,推力轴承Ca,1.校核轴承寿命,已知,轴承型号 ( 即C ),外载,？,？,2.选择轴承型号（即选C ）,已知,外载,预期寿命
10、,滚动轴承寿命计算公式的应用,当量动载荷,在该载荷作用下，轴承的寿命与实际复合载荷作用相同。,Fa，对只承受轴向载荷的推力轴承；,径向动载荷系数，P274表10-5,轴向动载荷系数，P291表10-5,1） 对0 的向心轴承，Y0；对90的推力轴承，X0。,2） 由表10-5可知，对于单列轴承，当Fa/Fr时，X1、Y0，PFr。这说明只要轴向力没有大到一定程度，寿命计算时就可以不考虑轴向力的影响。,说明,Fr，对只承受径向载荷的向心轴承；,对同时承受Fr、Fa复合载荷的向心轴承。,实际工作中，轴承同时受Fr、Fa的作用,三. 当量动载荷的计算：,计算轴承寿命的方法归纳：,2）标明各个轴向力（
11、内部、外部）的方向。,3）根据合力，判断轴承“放松端”和“压紧端” 。,4）放松端轴承的轴向力Fa=自身的内部轴向力；压紧端轴承的轴向力Fa=除去自身的内部轴向力外， 其余轴向力的代数和。, ,1）计算径向力、内部轴向力；,五.滚动轴承的静载荷计算（n10 r/min时）,基本额定静载荷C0：使受载最大的滚动体与滚道接触中心处引起的接触应力达到一定值的载荷。,当量静载荷：,静强度计算：,某深沟球轴承的预期寿命为8000小时，试计算 下列三种情况下的寿命各为多少？(3),(1) 当它承受的当量动载荷增加一倍时；,(2) 当它的转速提高一倍时；,(3) 当它的基本额定动载荷Cr增加一倍时。,例题分
12、析,2. 在平稳载荷下工作的6211型轴承，工作转速n=1460r/min,承受径向载荷FR=2400N,轴向载荷FA=1000N,求轴承的寿命。,1.确定当量动载荷P,2.计算寿命,查表10-5，Cr=43200N，由式10-4得,查表10-5得e=0.23,解：,Fa/C0r= 1000/29200= 0.034,查表10-5，6211轴承的C0r29200N，故,Fa/Fr= =1000/2400=0.42e,查表10-5得X=0.56,Y=1.93,查表10-8，取fF=1.0,由10-6式得,PfF(XFr+YFa)=(0.562400+1.931000)=3274N,10-4 滚动
13、轴承的润滑和密封,一.滚动轴承的润滑：,润滑的目的减摩(磨)、降温、防锈、吸振。当采用润滑脂时，还有密封作用。,2. 润滑剂：润滑油、润滑脂、固体润滑剂。根据速度因数d n值选取。当dn（1.52）105 mmr/min时，采用脂润滑，超过此范围宜采用油润滑。,3. 润滑方法：,浸油润滑滴油润滑 飞溅润滑 高速时喷油、喷雾润滑,二.滚动轴承的密封：,1.密封的目的防尘、阻止润滑剂流失。,2. 密封方式：,接触式密封 结构简单、密封可靠，但适应的转速不大，通常轴颈的表面粗糙度值要求较小。毛毡圈密封脂润滑，v 45m/s，t90（唇形）密封圈密封脂或油润滑，v 7m/s，t40100,二.滚动轴承
14、的密封：,1.密封的目的防尘、阻止润滑剂流失。,2. 密封方式：,接触式密封 结构简单、密封可靠，但适应的转速不大，通常轴颈的表面粗糙度值要求较小。毛毡圈密封脂润滑，v 45m/s，t90（唇形）密封圈密封脂或油润滑，v 7m/s，t40100,接触式指尖密封,非接触式密封 无磨损，适应的转速可以很大，对轴颈的加工 精度要求也低，但结构复杂，有些结构要求剖 分结构，应用不如接触密封广泛。,间隙密封脂润滑，间隙0.10.3mm 迷宫式密封脂或油润滑，效果可靠。有径向、轴向两种。,非接触式密封 无磨损，适应的转速可以很大，对轴颈的加工 精度要求也低，但结构复杂，有些结构要求剖 分结构，应用不如接触
15、密封广泛。,间隙密封脂润滑，间隙0.10.3mm 迷宫式密封脂或油润滑，效果可靠。有径向、轴向两种。,组合密封 如毛毡迷宫密封，效果很可靠，但结构复杂。,气膜密封,10-5 滚动轴承的组合设计,除正确选择轴承类型和型号外，还必须合理设计轴承的组合 结构，才能保证轴承和轴系的正常工作。 轴承的组合设计主要 包括：安装、调整、润滑、密封等。,1. 轴向固定,2. 周向固定：采用配合,轴承的固定形式,滚动轴承与轴颈和座孔的配合, 滚动轴承是标准件， 其内孔与外径配合不必标 注公差。内圈与轴颈的配 合是基孔制，外圈与座孔 为基轴制。, 圆柱公差中基准孔的公差带在零线之上，而轴承内圈孔的公差带在零线之下
16、，所以轴承内圈与轴的配合比圆柱公差标准中规定的基孔制同类配合要紧的多。, 轴承外圈与外壳孔的配合与圆柱公差标准中规定的基轴 制同类配合相比，配合性质基本一致，但由于轴承外径的公差 值较小，因而配合也较紧。,1. 两端固定两个轴承各限制一个方向的轴向移动，合起来就限制了轴的双向移动。适用于工作温度变化不大的短轴，考虑到轴受热伸长，在轴承盖与外圈端面间应留出热补偿间隙c（0.20.3mm）。,一. 轴承的固定：,2. 一端固定、一端游动：固定端承受双向轴向载荷（内、外圈均需固定），游动端可 作轴向游动（不受轴向载荷，以补偿轴的热伸长）。适用于工作温度变化较大的长轴。,游动端采用深沟球轴承时，只固定
17、内圈，外圈与端盖间应留适当间隙；采用圆柱滚子轴承时，外圈应作双向固定。,3. 两端游动仅用于安装人字齿轮的轴。为减小轴向窜动惯量，一般小齿轮轴游动，装大齿轮的轴双向固定。,1. 轴承间隙的调整（调隙）,二. 轴承组合的调整,加减调整垫片厚度（图a） 控制压盖移动轴承外圈位置（图b）,2.轴承的预紧,预紧：安装轴承时加一定的轴向压紧力（预紧力），使内外圈相对移动而消除（轴向）游隙，并在套圈 和滚动体接触处产生弹性预变形。 目的：提高轴承旋转精度、刚度，减小振动。,3. 轴承组合位置的调整,目的：使轴上零件具有准确的工作位置。 原理：使两个轴承同时作轴向移动。,定位轴肩高度应低于轴承内圈高度,四. 轴承的装拆：,END,本章作业,教材 P3071010,
