湖南大学机械设计课件第13章9页

1、第十三章 滚动轴承（一）教学要求1、 掌握常用滚动轴承的类型与特点，了解其受载及失效情况2、 掌握寿命计算方法和滚动轴承，组合结构设计的方法与原则（二）教学的重点与难点1、 滚动轴承的类型、特点、代号，滚动轴承的疲劳点蚀2、 寿命计算、当量动、静载荷，滚动轴承的组合结构设计（三）教学内容13-1 概述一、特点：优点摩擦阻力小起动灵活功耗少效率高润滑简易互换缺点不耐冲击高速时有噪声寿命不高二、组成：已标准化，主要是熟悉标准，正确选用！一般用含铬合金钢（例：GCr15、GCr6、GCr9等）制造，热处理后可达到6165HRC。内圈外圈滚动体球、圆柱、圆锥、滚针等等，材料同上保持架常用低碳钢板冲压制

2、成； 或用有色金属和塑料（高速轴承用）。13-2 滚动轴承的主要类型及特点一、分类：分为三类：向心轴承推力轴承向心推力轴承如按滚动体形状则分为：球轴承滚子轴承圆柱滚子轴承圆锥柱滚子轴承球面轴承滚针轴承二、滚动轴承的代号：由基本代号、前置代号、后置代号三部分组成1）、前置代号用字母表示成套轴承的分部件。规定： L 可分离内圈或外圈K 滚子和保持架组件 F 凸缘外圈的向心球轴承（d10mm时适用） WS 推力圆柱滚子轴承轴圈 R 不带可分离内圈或外圈的轴承 CS 推力圆柱滚子轴承座圈 KOW- 无轴圈推力轴承 KIW- 无座圈推力轴承 2）、后置代号用“字母”或“字母+数字”表示与基本代号空半个汉

3、字距离，或用“”、“/”分隔。反映轴承的结构、公差、游隙及材料的特殊要求等，共8组代号。（1）内部结构代号反映同一类轴承的不同内部结构例：C、AC、B代表角接触球轴承的接触角，和，E代表增大承载能力进行结构改进的增强型等，如7210B，7210AC，NU207E（2）密封、防尘与外部形状变化代号RS一面有骨架式橡胶密封圈（接触式）RZ一面有骨架式橡胶密封圈（非接触式）Z一面有防尘盖 例：6210-2RSFS一面有毡圈密封字母前加数字2，则说明是两面有R、N、NR轴承外圈带有止动挡边、止动槽、止动槽并带止动环，例：6210N（3）轴承的公差等级 精度高 低 公差等级 2 4 5 6 6X 0代号

4、 新标准 /P2、/P4、/P5、/P6、/P6X、/P0旧标准 B C D EX E G普通级可省略（4）轴承的径向游隙 游隙 小 大游隙组别 1， 2， 0， 3， 4， 5 代号 /C1、/C2、 /C3、/C4、/C5C1、C2小游隙组；0不标（基本游隙）；C3、C4、C5大游隙组（5）保持架代号表示保持架在标准规定的结构材料外，其他不同结构型式与材料。A、B分别表示外圈引导和内圈引导J钢板冲压Q青铜实体M黄铜实体 保持架N工程塑料其他在配置、振动、噪声、摩擦力矩、工作温度、润滑等方面的特殊要求的代号表示见标准GB/T272-93，或厂家的说明。3）、基本代号表示轴承的内径、尺寸系列和

5、类型，最多为五位（1）轴承类型基本代号右起五位用数字或字母表示（尺寸系列代号如有省略，则为第4位，）或基本代号左起第一位。见表13-1，重点：6深沟球；3圆锥滚子；5推力球；7角接触球；1调心球；N圆柱滚子。（2）尺寸系列表示轴承在结构、内径相同的条件下具有不同的外径和宽度，基本代号右起三、四位。宽度系列右起第四位某些宽度系列（主要为0系列和和正常系列）代号可省略，详见表13-1中带（）的代号。直径系列右起第三位相同内径，不同直径系列轴承的尺寸对比见书中图。组合见表（3）轴承的内径基本代号右起一二位数字。a) d=10, 12, 15, 17mm时代号00 01 02 03b) 内径d=204

6、80mm，且为5的倍数时代号=d/5或d=代号5(mm)(c) d500mm，及d=22，28，32mm时代号/内径尺寸（mm）注意：新国标GB/T272-93中轴承代号的规定与旧标准有很大不同！代号举例：3、各类滚动轴承的使用性能：1）、承载能力滚子轴承是球轴承的1.53倍。（但当d20mm时相当）角接触轴承可同时承受径向和轴向载荷； 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)只能承轴向载荷；径向接触向心轴承(=0)为滚子时：只能承径向载荷； 为球时：可承受一定量的双向轴向载荷。2）、价格球轴承低于滚子轴承。深沟球轴

7、承结构简单、价格低，应用最广。3）、转速、极限转速查表，不要超过，并采取措施。4）、偏位角有一允许值。若须较大倾斜角，应用调心轴承。13-3 滚动轴承工作情况分析及计算一、受载分析：以深沟球轴承为例。承受径向载荷时，各滚动体承受载荷的大小不同：最低位置的滚动体受载荷最大随着滚动的进行，各元件所受载荷呈周期性变化。故：各元件在交变的接触应力下工作。二、失效形式：常有三种：疲劳点蚀近似看作为脉动循环交变应力。塑性变形出现凹坑，产生振动和噪声。磨损磨粒磨损，胶合磨损（高速时），过热时会回火。三、计算准则：1）一般转速(10rpmnnlim)时主要是疲劳点蚀，按疲劳强度计算。2）高速时除上外，还要校极

8、限转速。3）低速(n24820（N）C0r=19200（N）验证： 与设定相近。结果：选定为6307轴承。5、角接触向心轴承的载荷计算如右图：承受径向载荷Fr时，承载区第i个滚动体上的法向力Fi可以分解为： 径向力Fi”法向力Fi各滚动体上所受轴向分力的和即为轴承的内部轴向力Fd或称派生轴向力FdFd的计算公式见书或下图：为使内部轴向力得到平衡，此类轴承常成对使用：正装式面对面反装式背对背外加轴向载荷上图中：将派生轴向力方向与外加轴向载荷Fae的方向一致的轴承标为2； 另一端标为1。按平衡条件，应有： Fae+Fd2=Fd1但实际上：计算出的Fd2和Fd1可能不能满足上面的关系式。可能有如下几

9、种情况：1）、Fae+Fd2Fd1此时，轴有向左窜动的趋势，使1轴承被压紧，2轴承被放松。但实际上因有轴承座的约束，轴承是不能窜动的。故对1轴承来说：要保持平衡，应有：Fa1 = Fae+Fd2对2轴承来说：要保持平衡，应有：Fa2 = Fd22）、 Fae+Fd2Fd1此时，轴有向右窜动的趋势，使1轴承被放松，2轴承被压紧。但实际上因有轴承座的约束，轴承是不能窜动的。故对1轴承来说：要保持平衡，应有：Fa1 = Fd1对2轴承来说：要保持平衡，应有：Fa1 = Fd1对2轴承来说：要保持平衡，应有：Fa2 = Fd1-Fae结论：放松端轴承的轴向载荷=它本身的派生轴向力。压紧端轴承的轴向载荷

10、=除本身的派生轴向力之外其余轴向力之和。13-4 轴承装置设计一、轴承的定位：1、单个轴承轴向固定1）、内圈的固定方法轴用弹性挡圈轴端挡圈圆螺母和止动挡圈开口圆锥紧定套配圆螺母和止动挡圈2）、外圈的固定方法 利用轴孔台肩 轴承盖（轴承闷盖）止动环 孔用弹性挡圈 2、轴承组的轴向固定1）、两端全固定两个轴承各限制一个方向的移动，组合起来，则轴承组限制了两个方向的移动。 2）、一端固定、一端游动其中一个轴承被双向固定，而另一个可作轴向移动。3）、两端游动人字齿轮本身具有轴向限位作用，可设计成一根轴采用两端固定，而另一根轴则两端轴承全可轴向游动。3、轴承组合的调整 调整垫片可调压盖调整环4、轴承的拆

11、装1）、装配法冷压法用专用压套压装。 热套法放入油池中加热至80100，然后套入轴颈上。 2）、拆卸法用专用工具或压力机。A、拆内圈拉马（钩爪器） 对开垫板B、拆外圈预设拆卸螺钉孔留足拆卸高度h开出拆卸缺口二、轴承的润滑与密封：1、滚动轴承的润滑油润滑剂dn(1.52)105 mmr/min时用 脂润滑剂dn(1.52)105 mmr/min时用，最常用（装填不要超过轴承内部空隙的1/31/2）固体润滑剂很少用。润滑油的润滑方法同前油浴润滑、飞溅润滑、喷油润滑、油雾润滑2、滚动轴承的密封分类：接触式密封毡圈油封、唇形密封圈、密封环非接触式密封缝隙密封、甩油密封、曲路密封组合密封13-5 轴系结构