第16章滚动轴承

1、机械设计基础机械设计基础第第16章章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承是标准件，由专业轴承厂集中生产。滚动轴承是标准件，由专业轴承厂集中生产。组成组成外圈外圈内圈内圈滚动体滚动体保持架保持架16.1 滚动轴承的基本类型和特点滚动轴承的基本类型和特点16.1.1 滚动轴承的组成滚动轴承的组成滚动体类型滚动体类型球球圆柱滚子圆柱滚子圆锥滚子圆锥滚子球面滚子球面滚子滚针滚针滚动轴承的主要优点：滚动轴承的主要优点： 摩擦阻尼小，启动灵活；摩擦阻尼小，启动灵活； 可同时承受径向和轴向载荷，简化了支承结构；可同时承受径向和轴向载荷，简化了支承结构； 径向间隙小，还可用预紧方法消除间隙，径向间隙小，还可用预紧方法消

2、除间隙， 因此回转精度高；因此回转精度高； 互换性好，易于维护。互换性好，易于维护。缺点：缺点：抗冲击能力较差；抗冲击能力较差；高速时噪声大，寿命较低；高速时噪声大，寿命较低；径向尺寸大。径向尺寸大。16.1.2 滚动轴承的特点滚动轴承的特点1. 按承载方向和公称接触角分按承载方向和公称接触角分向心轴承：向心轴承：045，主要承受径向载荷；，主要承受径向载荷；径向接触轴承径向接触轴承0 的向心轴承；的向心轴承；向心角接触轴承向心角接触轴承 045的向心轴承；的向心轴承；16.1.3 滚动轴承的基本类型滚动轴承的基本类型推力轴承：推力轴承： 45 90 ，主要承受轴向载荷；，主要承受轴向载荷；轴

3、向接触轴承轴向接触轴承90的推力轴承的推力轴承推力角接触轴承推力角接触轴承 45 Fs2Fs1Fs2FAFa圆锥滚子轴承的简图如下（将内圈与轴视为一体）：圆锥滚子轴承的简图如下（将内圈与轴视为一体）：12轴向合力向右，轴有向右移动的趋势，轴向合力向右，轴有向右移动的趋势，但外圈被固定，但外圈被固定，使得使得asAsFFFF21 Fs2 和和 Fa 都是右轴承所受的力，故：都是右轴承所受的力，故：asaFFF22使轴向力平衡，使轴向力平衡，故：故：右轴承被压紧，会产生反力右轴承被压紧，会产生反力Fa，而左轴承被放松，而左轴承被放松，11saFFFr1Fr2合力合力1SAFF即：即：11asFF2

4、1asAFFF（压紧端）（压紧端）（放松端）（放松端） 若若 Fs1 + FA Fs1轴向合力向右，轴有向右轴向合力向右，轴有向右移动的趋势，移动的趋势，左轴承被压紧左轴承被压紧，会产生反，会产生反力力Fa，使轴向力平衡：使轴向力平衡：AsasFFFF21AsaFFF2122saFF（压紧端）（压紧端）（放松端）（放松端）FAFaFs1Fs212轴向合力向左，轴有向左移动的趋势，轴向合力向左，轴有向左移动的趋势，右轴承被压紧右轴承被压紧，会产生反力，会产生反力Fa， 使轴向力平衡：使轴向力平衡：aAssFFFF21 若若 Fs2 + FA Fs1，11saFFAsaFFF12（放松端）（放松端

5、）（压紧端）（压紧端）归纳如下：归纳如下：根据排列方式判明内部轴向力根据排列方式判明内部轴向力 Fs1、Fs2 的方向；的方向；判明轴向合力指向及轴可能移动的方向，判明轴向合力指向及轴可能移动的方向，分析哪端轴承被分析哪端轴承被“压紧压紧”，哪端轴承被，哪端轴承被“放松放松”；“放松放松”端的轴向载荷等于自身的内部轴向力，端的轴向载荷等于自身的内部轴向力，“压紧压紧”端的轴向载荷等于除去自身内部轴向力外端的轴向载荷等于除去自身内部轴向力外其它轴向力的代数和。其它轴向力的代数和。对于能够承受少量轴向力而对于能够承受少量轴向力而0 的向心轴承：的向心轴承：（如深沟球轴承）（如深沟球轴承）FAFr1

6、Fr2因为：因为：0 ,Fs10 ，Fs2 0所以：所以：FaFA图中：图中： Fa10Fa2FA16.3.5 滚动轴承的静载荷计算滚动轴承的静载荷计算目的目的 防止轴承元件发生塑性变形防止轴承元件发生塑性变形针对低速或受较大冲击载荷作用的轴承针对低速或受较大冲击载荷作用的轴承1. 基本额定静载荷基本额定静载荷 C0 ：该性能参数该性能参数限制塑性变形的极限载荷值限制塑性变形的极限载荷值对向心轴承为对向心轴承为 C0r 径向额定静载荷径向额定静载荷对推力轴承为对推力轴承为 C0a 轴向额定静载荷轴向额定静载荷调心球轴承调心球轴承4600MPa 指轴承最大载荷滚动体与滚道接触中心处引起以下接指轴

7、承最大载荷滚动体与滚道接触中心处引起以下接触应力时所相当的假想径向静载荷或中心轴向静载荷：触应力时所相当的假想径向静载荷或中心轴向静载荷：所有其他球轴承所有其他球轴承4200MPa所有滚子轴承所有滚子轴承4000MPa静强度条件静强度条件 ：000SCP P0 当量静载荷当量静载荷S0 静强度安全系数静强度安全系数rrarrFPFYFXP00002. 当量静载荷当量静载荷 P0 ： 同时受径向载荷同时受径向载荷Fr和轴向载荷和轴向载荷Fa的轴承，应按当量静载的轴承，应按当量静载荷进行分析计算。荷进行分析计算。0的向心轴承（深沟球轴承、角接触球轴承、调心轴承）的向心轴承（深沟球轴承、角接触球轴承

8、、调心轴承）查手册，取大值查手册，取大值=0的向心轴承（圆柱滚子轴承、滚针轴承）：的向心轴承（圆柱滚子轴承、滚针轴承）：rrFP 0=900的推力轴承（推力球轴承、推力滚子轴承）：的推力轴承（推力球轴承、推力滚子轴承）：aaFP00的推力调心滚子轴承轴承，当的推力调心滚子轴承轴承，当Fr0.55Fa时：时：raaFFP7 . 203. 静强度计算静强度计算径向系数径向系数轴向系数轴向系数一般工作条件的轴承一般工作条件的轴承转速极低或仅作缓慢摆动的轴承转速极低或仅作缓慢摆动的轴承 进行寿命计算，防止点蚀破坏进行寿命计算，防止点蚀破坏 静强度计算静强度计算 按静强度计算，防止塑性变形按静强度计算，

9、防止塑性变形16.3.6 滚动轴承的计算准则滚动轴承的计算准则高速运转的轴承高速运转的轴承 进行寿命计算进行寿命计算 验算极限转速验算极限转速 固体润滑剂固体润滑剂 二硫化钼，石墨二硫化钼，石墨2. 润滑剂润滑剂 润滑油润滑油 植物油，矿物油，动物油植物油，矿物油，动物油主要指标：粘度、油性、凝点、闪点、酸值等主要指标：粘度、油性、凝点、闪点、酸值等 润滑脂润滑脂 钙基、钠基、锂基润滑脂钙基、钠基、锂基润滑脂主要指标：针入度，滴点主要指标：针入度，滴点1. 润滑的目的润滑的目的减少摩擦磨损、冷却、吸振、防锈减少摩擦磨损、冷却、吸振、防锈16.4 滚动轴承的润滑和密封滚动轴承的润滑和密封油油 润

10、润 滑滑：高速时：高速时脂脂 润润 滑滑：低速时。装填量不超过轴承空间的：低速时。装填量不超过轴承空间的1/31/2， 装脂过多，易于引起摩擦发热，影响轴承的正常工作装脂过多，易于引起摩擦发热，影响轴承的正常工作固体润滑固体润滑：特殊情况下（高温、真空等）：特殊情况下（高温、真空等）油润滑：浸油（飞溅）润滑油润滑：浸油（飞溅）润滑 滴油润滑滴油润滑 喷油润滑喷油润滑 油雾润滑油雾润滑 根据速度及轴根据速度及轴承类型选择。承类型选择。3. 润滑类型润滑类型密封型式密封型式接触式密封接触式密封非接触密封非接触密封 转速不高时用接触式密封转速不高时用接触式密封 转速较高时用非接触式密封转速较高时用非

11、接触式密封4. 密封密封目的：防尘、防水、防止润滑剂流失目的：防尘、防水、防止润滑剂流失毡圈密封毡圈密封皮碗密封皮碗密封油沟密封油沟密封迷宫密封迷宫密封接触式密封接触式密封毡圈密封毡圈密封v5 m/s，结构，结构简单。压紧力不能调整。简单。压紧力不能调整。用于脂润滑用于脂润滑皮碗密封皮碗密封v4 m/s12m/s，实验方便，密封可靠。用于实验方便，密封可靠。用于油润滑油润滑非接触密封非接触密封组合设计的内容包括：组合设计的内容包括： 固定固定 调整调整 配合与装拆配合与装拆 润滑与密封润滑与密封 组合设计合理与否将影响轴系的受力、运转精组合设计合理与否将影响轴系的受力、运转精度、轴承寿命及机器

12、性能。度、轴承寿命及机器性能。重点：轴承的固定方法和调整。重点：轴承的固定方法和调整。16.5 滚动轴承的组合结构设计滚动轴承的组合结构设计16.5.1 轴承的固定轴承的固定 轴的支撑结构对整个轴系起固定作用，承受轴向力，轴的支撑结构对整个轴系起固定作用，承受轴向力，防止轴系发生轴向蹿动。防止轴系发生轴向蹿动。1. 单个轴承的固定单个轴承的固定内圈固定：内圈固定：外圈固定：外圈固定：2. 轴系支点常用三种固定方法轴系支点常用三种固定方法两端固定两端固定一端双向固定、一端游动一端双向固定、一端游动两端游动两端游动两端单向固定：两端单向固定：这是最常见的固定方式。这是最常见的固定方式。两个轴承外圈

13、都在单方向用轴承盖进行固定。两个轴承外圈都在单方向用轴承盖进行固定。适合于工作温升不高的短轴（跨距适合于工作温升不高的短轴（跨距 L 400 mm）考虑到轴的受热伸长，应留出热补偿间隙考虑到轴的受热伸长，应留出热补偿间隙 C 。mm4 . 02 . 0C对于深沟球轴承：对于深沟球轴承：图上可省略不画。图上可省略不画。一端固定、一端游动一端固定、一端游动适合于工作温升高的长轴（跨距适合于工作温升高的长轴（跨距 L 400 mm）固定支点的轴承外圈左右均固定，承担双向轴向力。固定支点的轴承外圈左右均固定，承担双向轴向力。游动支点的轴承只承受径向力，不承受轴向力。游动支点的轴承只承受径向力，不承受轴

14、向力。 当轴受热伸长时，游动支点随轴一起向外移动，当轴受热伸长时，游动支点随轴一起向外移动，避免轴承受到附加载荷作用，防止轴承卡住。避免轴承受到附加载荷作用，防止轴承卡住。两端游动两端游动适用在人字齿轮的啮合中：为补偿轮齿两侧螺旋角的适用在人字齿轮的啮合中：为补偿轮齿两侧螺旋角的制造误差。但与之相啮合的齿轮必须两端固定制造误差。但与之相啮合的齿轮必须两端固定16.5.2 轴系部件工作位置的调整轴系部件工作位置的调整 为保证轴承正常工作，装配轴承时一般要留出适当为保证轴承正常工作，装配轴承时一般要留出适当的游隙或间隙。的游隙或间隙。通过增、减垫片厚度来调整间隙。通过增、减垫片厚度来调整间隙。如何调整至规定间隙？如何调整至规定间隙？用于轴向力不是太大的轴承组合。用于轴向力不是太大的轴承组合。垫片调整垫片调整螺钉调整螺钉调整使轴上零件处于准确的工作位置。使轴上零件处于准确的工作位置。 通常用垫片调整通常用垫片调整16.5.3 滚动轴承的配