第21章 轴承详细学习

第21章轴承本章要点：轴承的类型、代号和选择滚动轴承的寿命计算和组合设计

第21章轴承类型和型号的选择滚动轴承的寿命计算和组合设计应掌握内容：第21章轴承

第21章第21章轴承

第21章

21.1概述

21.2非液体摩擦滑动轴承

21.3滚动轴承

21.4滚动轴承工作情况分析及计算

21.5滚动轴承的合理选用

21.6滚动轴承的组合设计

第21章21.1概述

轴承的功用：用来支撑轴及轴上零件、部件，并承受其载荷，保证轴的旋转精度，减少转轴与支承之间的磨擦和磨损1.滑动轴承

轴承的分类：按照轴承工作时的磨擦性质不同，分为2.滚动轴承１．工作转速很高，如汽轮发电机。２．要求对轴的支承位置特别精确，如精密磨床。３．承受巨大的冲击与振动载荷，如轧钢机。４．特重型的载荷，如水轮发电机。５．根据装配要求必须制成剖分式的轴承，如曲轴轴承。６．在特殊条件下工作的轴承，如军舰推进器的轴承。７．径向尺寸受限制时，如多辊轧钢机。

第21章

滑动轴承的应用场合：上述场合以外均适用滚动轴承。

概述根据所承受载荷的方向、滑动轴承可分为径向轴承、推力轴承两大类。滑动轴承的主要类型及其结构

第21章21.2非液体摩擦滑动轴承根据轴系和拆装的需要，滑动轴承可分为整体式和剖分式两类。滑动轴承的主要类型及其结构根据颈和轴瓦间的摩擦状态，滑动轴承可分为液体摩擦滑动轴承和非液体摩擦滑动轴承—根据工作时相对运动表面间油膜形成原理的不同，液体摩擦滑动轴承又分为液体动压润滑轴承和液体静压润滑轴承，简称动压轴承和静压轴承。

第21章21.2非液体摩擦滑动轴承本节仅介绍非液体摩擦滑动轴承径向滑动轴承的典型结构1特点：结构简单，成本低廉。应用：低速、轻载或间歇性工作的机器中。因磨损而造成的间隙无法调整。只能从沿轴向装拆，不方便。

第21章非液体摩擦滑动轴承(1)整体式轴承1.径向滑动轴承特点：结构复杂、可以调整磨损而造成的间隙、安装方便。应用场合：低速、轻载或间歇性工作的机器中。对开式轴承(整体轴瓦)

第21章非液体摩擦滑动轴承(2)剖分式轴承(3)带锥形表面轴套的轴承特点：可以调整磨损而造成的间隙。

第21章非液体摩擦滑动轴承a)b)径向滑动轴承的典型结构32.推力轴承由轴承座和止推轴颈组成。常用的轴颈结构形式有：空心式单环式多环式

第21章非液体摩擦滑动轴承轴颈接触面上压力分布较均匀，润滑条件较实心式好。利用轴颈的环形端面止推，结构简单，润滑方便，广泛用于低速、轻载的场合。实心式不仅能承受较大的轴向载荷，有时还可承受双向轴向载荷。

由于各环间载荷分布不均，其单位面积的承载能力比单环式低50%。21.2.2轴瓦的结构常用的轴瓦结构有整体式和剖分式两类。整体式整体式轴承采用整体式轴瓦，整体式轴瓦又称轴套，分为光滑轴套和带纵向油槽轴套两种。

第21章非液体摩擦滑动轴承剖分式为了使轴承与轴瓦结合牢固，在轴瓦基体内壁制出沟槽，使其与合金轴承衬结合更牢。为了使润滑油能均匀流到整个工作表面上，轴瓦上要开出油沟，油沟和油孔应开在非承载区，以保证承载区油膜的连续性。

第21章非液体摩擦滑动轴承轴承材料是指在轴承结构中直接参与摩擦部分的材料，如轴瓦和轴承衬的材料。

第21章非液体摩擦滑动轴承21.2.3滑动轴承的材料对轴承材料的要求：良好的减摩、耐磨、抗胶合、导热性；足够的抗压、抗疲劳强度

常用轴瓦材料：

青铜、轴承合金、黄铜、灰铸铁等。润滑的目的减少摩擦和摩损，同时还可起到冷却、吸振、防尘、防锈等作用。21.2.4滑动轴承的润滑

第21章非液体摩擦滑动轴承润滑剂类型润滑油、润滑脂、固体润滑剂、气体润滑剂。润滑油的选用指标润滑油粘度润滑方法滴油润滑、飞溅润滑、压力循环润滑21.2.4滑动轴承的润滑

第21章非液体摩擦滑动轴承润滑装置油杯

第21章非液体摩擦滑动轴承润滑装置油环油芯杯润滑装置

第21章非液体摩擦滑动轴承润滑装置针阀式油杯

第21章21.3滚动轴承21.3.1滚动轴承的基本构造外圈内圈滚动体保持架

第21章21.3.2滚动轴承的主要类型1.主要类型按承受载荷的不同分1）向心轴承(=0˚)，主要承受径向载荷2）推力轴承（=90˚），主要承受轴向载荷3)角接触轴承（0˚<<90˚)，可同时承受径向载荷和轴向载荷。0˚<45°45˚<<90°向心角接触轴承，以承受径向力为主推力角接触轴承，以承受轴向力为主

第21章滚动轴承按滚动体形状分1）球轴承2）滚子轴承按游隙可否调整分1）可调隙轴承（角接触球轴承、圆锥滚子轴承）2）不可调隙轴承（深沟球轴承、圆柱滚子轴承）

第21章滚动轴承1.接触角

滚动体与外圈接触处法线nn与轴承径向平面的夹角。

第21章滚动轴承2.接触角3.偏移角

内外圈轴线相对倾斜所夹的锐角。

第21章滚动轴承径向游隙ur轴向游隙ua2.游隙

内外圈之间相对运动的最大位移量。

第21章滚动轴承21.3.3滚动轴承的代号

表示结构、尺寸、公差等级和技术性能特征的产品标号，由字母和数字组成。前置代号（字母）基本代号（字母和数字）后置代号（字母和数字）类型代号直径系列代号宽度系列代号内径系列成套轴承分部件内部结构密封、防尘与外部形状变化保持架结构、材料改变轴承材料公差等级和游隙其他

第21章滚动轴承直径系列代号

内径相同的同类轴承有几种不同的外径和宽度宽度系列代号

内外径相同的同类轴承宽度的变化

第21章滚动轴承内径1012151721~248（内径代号5）代号0001020304~内径代号

第21章滚动轴承公差等级：表示方法：普通级（可不标出）最高级2，4，5，6X，6，0/P2，/P4，/P5，/P6X，/P6，/P0

第21章滚动轴承21.4滚动轴承的工作情况分析及计算21.4.1滚动轴承的主要失效形式和计算准则1.疲劳点蚀(n>10r/min)2.塑性变形(n10r/min)3.磨损

第21章设计准则1.n>10r/min2.n10r/min

滚动轴承的工作情况分析及计算

第21章轴承的寿命计算静强度计算21.4.2滚动轴承的寿命计算(一)寿命计算的基本概念1.寿命—轴承中任何一个滚动体或内、外圈滚道上出现疲劳点蚀前轴承转过的总转数或工作小时数。2.基本额定寿命—一批相同的轴承，在同样条件下工作，10%的轴承产生疲劳点蚀时转过的总转数或工作小时数。

滚动轴承的工作情况分析及计算

第21章3.额定动载荷—基本额定寿命为106r时的轴承所能承受的载荷,用“C”表示。

滚动轴承的工作情况分析及计算

第21章4.额定静载荷—轴承工作时，受载最大的滚动体和内、外圈滚道接触处的接触应力达到一定值（球轴承4210MPa，滚子轴承4000MPa）时的静载荷，用“Co”表示。5.当量动载荷—与实际载荷等效的一假想载荷，用“P”表示。

滚动轴承的工作情况分析及计算

第21章

滚动轴承的工作情况分析及计算

第21章（二）寿命计算1.轴承寿命的校核2.轴承型号的选择

滚动轴承的工作情况分析及计算

第21章21.4.3滚动轴承的当量动载荷

P＝fp(XFr十YFa)式中X——径向载荷因数(表21-7)Y——轴向载荷因数(表21-7)Fr——轴承所受径向载荷Fa——轴承所受轴向载荷fp——冲击载荷(表21-6)当只受径向载荷时——F=Fr当只受轴向载荷时——F=Fa

滚动轴承的工作情况分析及计算

第21章21.4.4角接触向心轴承轴向载荷的确定1.角接触向心轴承的内部轴向力

滚动轴承的工作情况分析及计算

第21章2.向心角接触轴承的实际轴向力——考虑轴上的轴向载荷和内部轴向力共同作用时，轴承上所受的总轴向载荷。

滚动轴承的工作情况分析及计算

第21章计算步骤：1）根据轴承的安装方式，求出内部轴向力，并绘出方向；

滚动轴承的工作情况分析及计算

第21章内部轴向力的方向沿轴向由轴承外圈的宽边指向窄边。

滚动轴承的工作情况分析及计算

第21章2）将外加轴向载荷FA与同向内部轴向力之和与另一内部轴向力进行比较，判断“压紧”端与“放松”端。

滚动轴承的工作情况分析及计算

第21章a)FS1+FA>FS2b)FS1+FA<FS2轴承Ⅰ“放松”轴承Ⅱ“压紧”轴承Ⅱ“放松”轴承Ⅰ“压紧”

滚动轴承的工作情况分析及计算

第21章3）“放松”端轴承的轴向载荷等于它本身的内部轴向力；4）“压紧”端轴承的轴向载荷等于除了它本身内部轴向力以外的所有轴向力的代数和。

滚动轴承的工作情况分析及计算

第21章

滚动轴承的工作情况分析及计算

第21章21.4.5滚动轴承静强度计算C0≤S0P0C0——轴承的额定静载荷S0——安全因数(表21-9)P0——当量静载荷有一圆柱齿轮减速器齿轮轴，如图所示，两个支点都使用6310深沟球轴承，轴的转速为n＝540r/min，已知轴承1承受径向载荷Fr1＝9500N，轴承2承受径向载荷Fr2＝8000N，轴上的轴向外载荷FA＝4600N，试计算轴承的工作寿命。设轴承的冲击载荷系数为fp。

例题1

滚动轴承的工作情况分析及计算

第21章例题1

滚动轴承的工作情况分析及计算

第21章解:

轴承寿命计算公式为（1）查手册得，基本额定动载荷Cr＝61800N，对于球轴承，ε＝3（2）计算轴承1的工作寿命1）由于结构设计上的保证，使轴向外力FA作用在轴承2上，轴承1不受轴向力，故Pr1＝Fr1＝9500N。例题1

滚动轴承的工作情况分析及计算

第21章2）轴承1的工作寿命为（3）计算轴承2的工作寿命1）查手册得额定静载荷C0r＝38000N2）计算Fa／C0r，确定系数e由此，用插入法查表21-5，得e＝0.307。例题1

滚动轴承的工作情况分析及计算

第21章3）确定当量动载荷的计算公式并计算Pr2，又根据表21-5，X＝0.56，插入法根据e查得Y＝1.43。故Pr2＝ƒP（XFr2＋YFa2）＝0.56×8000＋1.43×4600＝11058N4）轴承2的工作寿命为有一圆锥齿轮减速器输入轴，如图所示。已算得齿轮的圆周力和径向力的合力FR＝2318N，轴向载荷FA＝397N，方向如图。齿轮平均分度圆直径dm＝80mm，转速n＝970r/min。近似地取轴承径向约束力Fr的作用点在轴承宽度中点，两轴承中点跨距L＝120mm，齿轮宽度中点到轴承2中点距离l＝60mm。要求轴承的预期寿命L′h＝20000h，中等冲击载荷，要求直径在30mm左右。试选定轴承型号。例题2

滚动轴承的工作情况分析及计算

第21章例题2

滚动轴承的工作情况分析及计算

第21章题意分析：圆锥齿轮轴要求能调整轴向位置，同时因受有轴向载荷，故习惯上选用角接触向心轴承。由于轴承寿命计算过程中要用到X、Y、C0r、e等参数，而这些参数都要在选定轴承型号以后才能查得。因此，可参考轴设计已确定的轴颈直径大致范围，在几种轴承型号中预选，然后对几种方案同时进行寿命计算，在基本额定寿命允许的前提下选定一种型号。解：（1）计算轴承的轴向力Fa1，Fa2例题2

滚动轴承的工作情况分析及计算

第21章例题2

滚动轴承的工作情况分析及计算

第21章轴承型号判断系数e径向系数X轴向系数Y径向基本额定动载荷Cr/N径向基本额定静载荷C0r/N7206C30206303060.460.370.311110.440.40.40001.231.61.9230004320059000150005050063000参考d＝39mm，初选三种型号，查得有关参数如下表。例题2

滚动轴承的工作情况分析及计算

第21章下面以30206轴承为例进行计算。（2）计算径向约束力（即轴承径向载荷）轴承2的径向载荷轴承1的径向载荷Fr1＝3344.7N－2318N＝1026.7N例题2

滚动轴承的工作情况分析及计算

第21章（3）按寿命计算选择轴承型号1）内部轴向力计算例题2

滚动轴承的工作情况分析及计算

第21章2）确定轴承的轴向载荷由于FS2＋FA＝1045.2N＋397N＝1442.2N>FS1＝320.8N，故轴承1被压紧，轴承2被放松，如图21-15b所示。故Fa1＝FS2＋FA＝1442.2NFa2＝FS2＝1045.2N例题2

滚动轴承的工作情况分析及计算

第21章3）根据当量动载荷公式计算P值故

X2＝1，Y2＝0，由表21-6查得fp＝1.3Pr2＝fpFr2＝1.3×3344.7N＝4348.11N又Pr1

＝fp（XFr1＋YFa1）＝1.3×（0.4×1026.7＋1.6×1442.2）N＝3533.74N故X1＝0.4，Y1＝1.6例题2

滚动轴承的工作情况分析及计算

第21章4）计算工作所需要的径向基本额定动载荷。滚子轴承ε＝10/330206轴承Cr＝43200N，Cr′＜Cr，故能保证预期额定寿命。例题2

滚动轴承的工作情况分析及计算

第21章（4）方案比较将另两种方案也分别进行计算，三种方案结果如下表：轴承型号Fr2/NFr2/NFS2/NFS1/NFa2/NFa1/NeYP2/NP2/N工作所需基本额定动载荷Cr′/N轴承具有的基本额定动载荷Cr/N7206C30206303063344.73344.73344.71026.71026.71026.71337.91045.2880.2410.7320.8270.21337.91045.2880.21774.91442.21277.20.460.370.311.231.61.94348.14348.14348.12986.93533.72837.3457363614636146230004320059000从表列结果看，三种方案中，7206C不能保证所需的预期寿命，而30206轴承更经济合理。一工程机械的传动装置中，根据工作条件决定采用一对向心角接触球轴承，并初选轴承型号为7211AC。已知轴承所受载荷Fr1=3300N，Fr2=1000N，轴向载荷FA=900N，轴的转速n=1750r/min，轴承在常温下工作，运转中受中等冲击，轴承预期寿命10000h，试问轴承型号是否合适。例题3

滚动轴承的工作情况分析及计算

第21章例题3

滚动轴承的工作情况分析及计算

第21章题意分析：本题目问题的实质，对所选型号的轴承能否达到预期的寿命，即要解决该型号的轴承在实际工作中能达到的寿命是多少。解：（1）计算轴承的轴向力Fa1，Fa2例题3

滚动轴承的工作情况分析及计算

第21章由表21-8查得则FS1=0.7Fr1=2310NFS2=0.7Fr2=700NFA+FS2=(900+700)N=1600N<FS1FS=0.7Fr故轴承2“压紧”，轴承1“放松”Fa1=FS1=2310NFa2=FS1-FA=2310-900=1410N例题3

滚动轴承的工作情况分析及计算

第21章（2）计算当量载荷P1，P2由表21-7查得e=0.68例题3

滚动轴承的工作情况分析及计算

第21章查表21-7得X1=X2=0.41，Y1=Y2=0.87

P1＝X1Fr1十Y1Fa1=0.41×3300+0.87×2310

P2＝X2Fr2十Y2Fa2=0.41×1000+0.87×1410因P1>P2

故只需计算P1

P1=X1Fr1十Y1Fa1

=0.41×3300+0.87×2310=3362.7N例题3

滚动轴承的工作情况分析及计算

第21章（3）计算轴承的寿命L'h由表21-6查得——fP=1.4，fT=1，7211AC轴承的额定动载荷C=50500N，=3例题3

滚动轴承的工作情况分析及计算

第21章轴承的实际寿命大于预期的寿命,故选用的轴承合适。滚动轴承类型选择应考虑的因素有:1)载荷的大小、方向、性质2）转速高低3）使用要求(调心要求、游隙调整要求、轴向流动要求、支承刚度要求、安装要求等)4）经济性滚动轴承类型选择举例

第21章21.5

滚动轴承的合理选用

第21章21.6

滚动轴承的组合设计21.6.1滚动轴承内外圈的轴向固定

第21章滚动轴承的组合设计补充21.6.2支承的结构形式1.两端单向固定1),2.一端固定、一端游动2)1),2)

第21章滚动轴承的组合设计21.6.3轴系组合结构的调整1.轴承间隙的调整目的:提高轴承的旋转精度、使用寿命及运动的平稳性。1)垫片调整轴向间隙2)可调压盖调整轴向间隙3)调整环调整轴向间隙

第21章滚动轴承的组合设计2.轴系轴向位置的调整目的:使轴上零件有准确的工作位置。

第21章滚动轴承的组合设计

第21章滚动轴承的组合设计21.6.4滚动轴承的配合内圈与轴径:基孔制外圈与座孔:基轴制转速高，载荷大，冲击振动较严重精度要求高，内圈与轴游动支承，需常拆卸，外圈与座孔较紧配合较紧配合较松配合

第21章滚动轴承的组合设