第十三章滚动轴承

第十三章滚动轴承13.1滚动轴承的构造和特点12341、滚动轴承的组成外圈1、内圈2、滚动体3、保持架4滚动体的种类有2、特点（与滑动轴承相比）1)摩擦系数小，f=0.001~0.0042)启动灵活；3)润滑容易4)标准化、互换5)但抗冲击载荷能力差，很难做成剖分式滚动轴承中的承载形式为点或线接触，最大接触应力可以高达4000MPa；3、材料、热处理及用途

套圈及滚动体：GCr15—普通、9Cr18（4400C）--防锈、

Cr4Mo4V(M50)—高温、Si3N4—特殊环境保持架：高聚物、低碳钢、铜、夹布胶木各类轴承及滚动体13.2滚动轴承的类型及其代号一、滚动轴承的类型按滚动体的形状分球轴承滚子轴承轴承公称接触角:滚动体与外圈轨道接触点的法线和轴承半径方向的夹角1.向心轴承2.推力轴承按受力分：国家标准GB/T272-1993中，按载荷方向及结构不同进行分类单列双列按滚动体列数分：多列二、滚动轴承代号下表表示滚动轴承代号的构成前置代号（字母）基本代号（数字、字母）后置代号(字母+数字)五四三二一∣轴承分部件代号

∣内径代号

∣宽度系列代号

∣直径系列代号

∣类型代号

∣其他代号

∣公差等级代号

∣特殊轴承材料代号

∣保持架及材料代号

∣密封与防尘代号

∣内部结构代号

∣游隙代号

1.类型代号：2.尺寸系列代号：承载能力发生变化宽度系列与直径系列（见表13.1）3.内径代号：内径大小4.内部结构代号5.公差等级代号6.配置代号7.轴承代号的编制规则(1)轴承代号按表13-2所列的顺序从左至右排列。(2)当轴承类型代号用字母表示时,字母与其后的数字之间应空一个字符。(3)基本代号与后置代号之间应空一个字符,但当后置代号中有“-”号或“/”号时,不再留空。(4)在尺寸系列代号中,位于括号中的数字省略不写。(5)公差等级代号中的/P0省略不写。例如:7210C7210C/P5/DF/P5/DF轴承类型为角接触球轴承尺寸类型代号,其中宽度类型代号为0,窄系列,省略不写,直径系列代号为2,轻系列轴承内径空一个字符公称接触角轴承精度等级为5级面对面配置32210/P3/DB练习背对背安装3级精度直径50mm宽、轻系列圆锥滚子轴承13.3滚动轴承类型的选择选择滚动轴承类型时可参考以下几点：（1）当载荷加大后有冲击载荷时，宜用滚子轴承；当载荷较小时，宜用球轴承。（2）当只受径向载荷时，或虽同时受径向和轴向载荷，但以径向载荷为主时，应用向心轴承。当只受轴向载荷时，一般应用推力轴承，而当转速很高时，可用角接触球轴承或深沟球轴承。当径向和轴向载荷都较大时，应采用角接触轴承。（4）当要求支承具有较大刚度时，应用滚子轴承。（5）当轴的挠曲变形大或轴承座孔不同、跨度大而对支承有调心要求时，应选用调心轴承。（6）为便于轴承的装拆，可选用内、外圈分离的轴承。（7）从经济角度看，球轴承比滚子轴承便宜，精度低的轴承比精度高的轴承便宜，普通结构轴承比特殊结构的轴承便宜。（3）当转速较高时，宜用球轴承；当转速较低时，可用滚子轴承，也可用球轴承。§13—4滚动轴承的工作情况

一、滚动轴承的载荷分布

1、受轴向载荷Fa

各滚动体平均分担

2、受径向载荷Fr

上半圈滚动体不受力下半圈滚动体受力

3、角接触轴承同时受Fr和Fa

（1）角接触轴承的派生轴向力FS

FS≈1.25Frtgα

FS方向——有使内、外圈分离的趋势。∴要成对使用、对称安装

（2）轴向载荷对载荷分布的影响

①当只有最下面一个滚动体受载时

——载荷角，Fa与Fr的合力F与径向平面的夹角

②受载滚动体增多时在同样Fr作用下，派生轴向力FS↑

多个滚动体受载派生的轴向力的合力>只有一个滚动体受载时派生的轴向力

轴向力>单个滚动体受载产生的派生轴向力——多个滚动体受载的条件

结论：

1）角接触轴承及圆锥滚子轴承必须在Fr和Fa的联合作用下工作，或成对使用对称安装。2）为使更多的滚动体受载应使

3）Fr不变时，Fa由最小值（一个滚动体受载）逐渐增大（即载荷角增大），则受载滚动体数↑当时

，下半圈滚动体受载4）实际工作时，至少达到下半圈滚动体受载，∴安装3和7类轴承不能有较大的轴向窜动量。

二、轴承工作时轴承元件上载荷与应力的变化

滚动体——不稳定脉动循环变应力

固定套圈——稳定的脉动循环变应力

13.5滚动轴承尺寸的选择一、滚动轴承的失效形式各接触点受力：受交变载荷钢球疲劳点蚀陶瓷球疲劳点蚀1.疲劳点蚀：滚动轴承最常见的失效形式。内环上的疲劳点蚀轴承胶合2.塑性变形：受较大静载或冲击载荷3.磨粒磨损：杂质进入4.胶合：高速、重载、发热二、滚动轴承的计算准则寿命计算：对于转动的滚动轴承，疲劳点蚀是其主要失效形式，因而主要是进行寿命计算，必要时再作静强度校核。静强度计算：对于不转动、低速或摆动的轴承，局部塑性变形是其主要失效形式，因而主要是进行静强度计算。校核极限转速：对于高速轴承，发热以至胶合是其主要失效形式，因而除进行寿命计算外还应该校核极限转速。三、滚动轴承的寿命计算1、基本公式基本额定动负荷：轴承工作温度在以下,基本额定寿命时，轴承所能承受的最大载荷，用C表示。基本额定动负荷的方向:对于推力轴承为中心轴向载荷对于角接触向心轴承为载荷的径向分量基本额定寿命：一批相同轴承，在相同条件下运转，90%轴承在疲劳点蚀前转过的转数，单位为106r。对于向心轴承为径向载荷疲劳曲线疲劳寿命威布尔分布载荷P1载荷P2载荷P1>载荷P2由实验得到的曲线在当量动载荷P作用下的基本额定寿命为滚动轴承的载荷与寿命之间的关系:常用小时数表示基本额定寿命Lh引入温度系数fT和载荷系数fP2、当量动载荷把实际载荷折算为与基本额定动负荷的方向相同的一假想载荷，在该假想载荷作用下轴承的寿命与实际载荷作用下的寿命相同，则称该假想载荷为当量动载荷，用P表示。当量动载荷P的计算式：3、角接触轴承的内部轴向力轴承类型角接触球轴承圆锥滚子轴承7000C型(α=150)7000AC型(α=250)7000B型(α=400)S0.4Fr0.7FrFrFr/2Y表11.13角接触轴承的内部轴向力S由力的平衡条件得作用在轴承Ⅱ上的轴向载荷为作用在轴承上的轴向载荷只有自身的内部轴向力,即取轴承内圈和轴为分离体四、滚动轴承的静强度计算基本额定静负荷C0：滚动轴承中受载最大的滚动体与最弱座圈滚道的接触处的塑性变形量之和为滚动体的1/10000时的载荷。滚动轴承的静强度校核公式：当量静载荷P0：是一个假想载荷，在当量静载荷作用下，轴承的受载最大滚动体与滚道接触处的塑性变形总量与实际载荷作用下的塑性变形总量相同。其作用方向与基本额定静负荷相同。，由表11-14查取对于向心轴承、角接触轴承，当量静载荷取下面两式中计算出的较大值五、滚动轴承的极限转速极限转速:轴承在一定载荷和润滑条件下所允许的最高转速。载荷系数：当轴承的当量动负荷P超过0.1C时,需将手册中的极限转速乘以小于1的系数。载荷分布系数：当向心轴承受轴向载荷时,需将手册中查得的极限转速乘以小于1的系数。极限转速为：13.6轴承部件结构设计轴承部件：在机器中,传动件、轴、滚动轴承、机体、润滑及密封等组成为一个相互联系的有机整体。在进行轴承部件结构设计时，主要应考虑以下几个问题。一、轴承部件的轴向固定轴向固定：轴向力的承受方式1.两端固定支承分析轴向力如何承受，即力如何传到支承上游隙C=0.25~0.35支点跨距l<300~5002.一端固定、一端游动支承间隙：2~3mm固定端如何固定游动端如何游动3.两端游动支承由于人字齿轮存在误差齿向载荷不均小齿轮轴做成两端游动4.支承刚度跨距大，受力情况不好轴的刚度小跨距小，受力情况好轴的刚度大二、轴承部件的调整1.轴承间隙的调整2.轴上传动件位置的调整(a)加减垫片(b)调整螺钉垫片1调整锥齿轮位置垫片2调整轴承间隙径向位置由中心距保证轴向位置用垫片调整蜗轮位置调整三、滚动轴承的配合配合标注：内圈与轴：只标注轴外圈与孔：只标注孔配合种类：紧配合：转速高、载荷大、温度高、有振动、内圈与轴一起转动松配合：经常拆卸、外圈静止、半圈受载四、轴承的装拆1.加热(80~900C)2.利用拆装工具注意：内、外环用不同工具注意：h≥1/4外环厚度五、滚动轴承的润滑和密封1.滚动轴承的润滑润滑的目的：减少摩擦磨损、吸收振动、降低温度润滑方式：脂润滑：可承受较大载荷，便于密封及维护，不宜填充过多dn<（1.5~2）╳105mmr/min油润滑：喷油或浸油、浸油高度不超过滚动体中心dn>（1.5~2）╳105mmr/min浸油润滑2.滚动轴承的密封橡胶密封曲路密封3、组合式密封找结构错误11.9减速器输出轴部件设计一级圆柱齿轮减速器由输入轴部件、输出轴部件和机体组成输出轴部件设计过程主要包括：（1）初定尺寸（2）画结构草图（3）校核计算（4）完成部件图设计（5）完成零件图设计4.轴的受力分析5.校核轴的强度6.校核键联接的强度7.校核轴承寿命超低温液氢泵用混合式陶瓷轴承滚动轴承的应用1883年德国的Fischer先生发明了磨制钢球的球磨机并创建FAG公司以来，伴随着滚动轴承工业的诞生和发展，FAG的产品在几乎所有可能的领域内得到了充分的认证并一直扮演着十分重要的角色，滚动轴承的应用滚动轴承的应用瑞典SKF公司新一代SKF球面滚子轴承--Explorer"探索者"系列的性能，远远超过ISO国际标准的计算方法，而ISO亦无法恰当地预测其预期寿命……

--轴承如此经久耐用，它将改变工业设备的维修计划

--轴承如此先进卓越，它将为设计工程师，开拓一个充满崭新选择的世界，从而创造新一代的工业机械设备。滚动轴承的应用這類軸承適用於內燃機和壓縮機。由于其特殊的設計，可以應用於此種高轉

速、高溫、不利于潤滑且又具有特殊載荷和運動狀態的支承。其中，KZK曲

柄銷支承用的滾針和保持架組件，採用M型保持架，可因應客戶特殊要求，

在保持架表面進行鍍銀、鍍銅處理。滚动轴承的应用推力軸承由滾動體、推力保持架及推力墊圈組成。滾動體可以是滾針或圓柱

滾子。滾針或圓柱滾子受到推力保持架的保持和引導，並和不同的推力墊圈

、軸圈