大连大学机械设计考研(校长ppt)

第十三章滚动轴承

§13—1概述

一、滚动轴承的组成

保持架、外圈、内圈、滚动体滚动体的形状

二、滚动轴承的材料内、外圈、滚动体：轴承钢（GCr15)；保持架：较软的材料（低碳钢、铜合金等）三、滚动轴承的特点

1、标准件2、具体见表13-1§13—2滚动轴承的类型与选择

一、滚动轴承的主要类型与特点

1、按载荷分类

接触角

向心轴承

径向力

向心推力轴承

向心推力轴承

推力轴承

径向力+轴向力

径向力+轴向力

轴向力滚子轴承——承载能力高，极限转速低

2、按滚动体形状

球轴承——承载能力低，极限转速高3、按结构用途表13—1最常用几种

：①深沟球轴承（向心球轴承）——6

型(以前是0型），主要承受径向载荷。③角接触球轴承—7

型（以前是6型）②圆锥滚子轴承—3型（以前7型）二、滚动轴承的代号

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、基本代号

（1）轴承类型代号

3：圆锥滚子轴承6：深沟球轴承7：角接触球轴承基本代号右起第五位

（2）尺寸系列代号

基本代号右起四、三位

a,宽度系列——右起第四位

数字8、0、1、2、3、4、5、60系列是正常宽度，可省略

b、直径（外径）系列——右起第三位

数字7，8，9

，0，1，2，3，4，50系列（正常），可省略

（3）内径代号——右起二、一位数字

一般：d=代号×5(mm)

特殊：2、前置代号

——表示轴承的分部件，用字母表示

L、K、R、NU、WS、GS

3、后置代号——轴承的结构、公差、游隙及材料的特殊要求等（1）内部结构代号

C、AC、B——角接触球轴承的接触角（2）密封、防尘与外部形状变化代号

（3）轴承的公差等级

精度高————————————→低

代号/P2、/P4、/P5、/P6、/P6X、/P0

公差等级24566X0—普通级可省略

滚动轴承的代号：61109，609（4）轴承的径向游隙

（5）保持架代号

三、滚动轴承类型的选择

考虑因素：载荷、转速、支承刚性、安装精度等1）滚动体：*n高，载荷小，精度高→球轴承

*n低，载荷大→滚子轴承

2）类型：*主要受Fr→向心（深沟）轴承(6型）

*主要受Fa→推力轴承（5型）——角接触球轴承，7型——圆锥滚子轴承，3型——深沟球轴承，6型（Fa较小时）*同时受Fr和Fa：

3）轴系结构轴的刚性较差，轴承孔不同心——调心轴承（1，2型）§13—3滚动轴承的受力分析、失效形式及计算准则一、滚动轴承的载荷分布（自学）

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

轴承型号练习：1，内经为55，正常宽度与直径系列的深沟球轴承的基本代号是？

2，73232AC轴承是什么类型的轴承、内经是多少？宽度与直径系列代号分别是多少？AC的物理意义？二、滚动轴承的失效形式和计算准则

1、主要失效形式1）疲劳点蚀:

滚动体或内，外圈滚道上的点蚀破坏，属于接触疲劳问题。2）塑性变形：滚动体或内，外圈滚道上出现的不均匀的塑性变形凹坑（主要在冲击载荷作用下）。

3）磨损：润滑不良、密封不严、多尘条件

**2、计算准则a,一般轴承：疲劳寿命计算（针对点蚀），静强度计算；b,低速、轻载轴承：只进行静强度计算；C,高速轴承：在一般轴承基础上，还要校核极限转速。

归纳：疲劳寿命计算—基本额定动载C静强度计算—基本额定静载C0校核极限转速—轴承极限转速n§13—4滚动轴承的动载荷和寿命计算（尺寸选择）

一、基本额定寿命和基本额定动载荷1、基本额定寿命L10

同一批轴承在相同工作条件下工作，其中90%的轴承在产生疲劳点蚀前所能运转的总转数或一定转速下的工作时数L10

。(10%已经失效）即：在基本额定动载荷C作用下，轴承可以工作一百万转而不发生点蚀失效，其可靠度为90%。

轴承的基本额定寿命L10为一百万(106)转时，轴承所能承受的载荷（由试验得到，根据型号查手册）。2、基本额定动载荷C

二、滚动轴承的当量动载荷P（实际工作状况下的载荷）

1．对只能承受径向载荷Fr的轴承（6、

N、NA轴承）P=Fr**3.对同时受径向载荷Fr和轴向载荷Fa的轴承（3、7、6型）:

P=XFr+YFa

2．对只能承受轴向载荷Fa的轴承（5型轴承）P=FaX——径向动载荷系数Y——轴向动载荷系数表13-5（如何求，后讲**）

考虑工作情况，引入载荷系数fp

表13-6

P=fp

FrP=fP

FaP=fP

(XFr+YFa)三、滚动轴承的寿命计算载荷与寿命的关系：

：寿命指数球轴承=3滚子轴承=10/3C：基本额定动载荷（给定轴承查手册）核心问题：求当量动载荷P，P=fP(XFr+YFa)（共计4个物理量）**P=C时，寿命=？L10=106r当工作t>120℃时，因金属组织硬度和润滑条件等的变化，轴承的基本额定动载荷C有所下降，∴引入温度系数ft—表13-4（一般ft=1）当P、n已知，预期寿命为Lh`，则要求选取的轴承的额定动载荷为：——选轴承型号和尺寸，即属于设计计算

四、角接触球轴承和圆锥滚子轴承轴向载荷Fa的计算

1）派生轴向力大小方向承受径向载荷时，产生派生轴向力，用Fd（S)表示。

a,轴承成对使用；b,大小见表13-7；

c,方向：指向大口。练习：

a)正装（大口对大口，面对面）

b)反装（小口对口，背靠背）2）实际轴向载荷的确定

（正装为列）（1）当

轴有向左移动的趋势,轴承1被“压紧”，轴承2被“放松”，被“压紧”的轴承1上产生一平衡反力Fs1，使轴向力达到平衡，阻止轴左移，即：

轴承2的轴向载荷为,即本身的派生轴向力∴轴承1的实际轴向载荷为：（2）当

轴有右移的趋势，轴承2被“压紧”，轴承1被“放松”，被“压紧”的轴承2上产生一平衡反力Fs2，使轴向力达到平衡，阻止轴右移，即：∴轴承2实际所受的轴向载荷为：轴承1轴向载荷是本身派生轴向力

结论：——实际轴向力Fa的计算方法**1）分析轴上派生轴向力（大小与方向）和外加轴向载荷（大小与方向——齿轮部分解决）；2）根据上面三个力之间的关系，判断被“压紧”和“放松”的轴承（紧端与松端轴承）;3）“松”端轴承的轴向力（载荷）等于自身的派生轴向力；4）“紧”端轴承的轴向力（载荷）等于除自身派生轴向力外，轴上其他2个力矢量和。

为计算不同可靠度时轴承的寿命，引入寿命修正系数a1(表13-9），

六、不同可靠度时滚动轴承的寿命Ln五，径向载荷Fr的计算——属于支反力问题，材力解决。例题1：如下图的反安装轴承。已知：派生轴向力s1=350,s2=605,外载Fa=400.求：Fa1和Fa2。

解：Fa+s2=1005＞s1，因此，轴有向左移动的趋势

则1为“紧端”，2为“松端”∴Fa2=s2=605（自身派生）Fa1=Fa+s2=1005（另外2个矢量和）

例题2：如图一对3208轴承，右端轴承（定义为1）径向力Fr1=2800N,左端轴承（定义为2）径向Fr2=1080N,工作外载Fae=230N,方向水平向右。求当量动载荷P1,P2。（判断：属于正安装还是反安装？轴承内径是多少？哪个是紧端轴承？哪个是松端轴承？）

作业：13-3，4，5复习：1）轴承的基本代号；2）轴承的简化画法以及正装与反装；3）派生轴向力，包括大小与方向；4）被“压紧”和“放松”的轴承（紧端与松端轴承）;5）轴承的轴向力——“松”端轴承的轴向力等于自身的派生轴向力，“紧”端轴承的轴向力等于其他2个力矢量和；6）轴承的径向力——材料力学（一般给定）；7）危险轴承及其危险轴承的寿命；8）不同可靠度时危险轴承的寿命。§13—5滚动轴承的静载荷与极限转速

一、滚动轴承的静载荷

1、基本额定静载荷(静强度界限）C0：查手册2、按静载荷选择轴承的条件是:（求法：略）当轴承转速很低或作间歇摆动时，轴承的主要失效形式为塑性变形。二、滚动轴承的极限转速n

lmin高速轴承实际许用转速为：

当量静载荷或§13—6滚动轴承装置的设计

一、滚动轴承支承的结构型式

1、两端固定支承

（双支点各单向固定）正装正装2、一端双向固定，一端游动

3、两端游动——人字齿轮高速主动轴

二、滚动轴承轴向紧固内圈与轴：1）轴肩2）轴用弹性挡圈3）轴端档圈+紧固螺钉4）圆螺母

+止动垫圈外圈与座孔：1）孔用弹性挡圈2）轴承外圈止动槽内嵌入止动环固定3）轴承端盖4）螺纹环三、支承部分的刚度和座孔的同心度

1，提高支承刚度的措施：

1）增加轴承座孔的壁厚；2）减小轴承支点相对于箱体孔壁的悬臂；3）采用加强筋加强支承部位的刚性。2，保证两个支承座孔同心度的方法1）整体机座，两轴承座孔一次镗出；2）如两座孔外径不同——采用套杯结构四、滚动轴承游隙和轴向零件位置的调整1）轴承游隙的调整：一般通过带螺纹的零件或端盖下的垫片来调节。2）零件轴向位置的调整注意：圆锥齿轮和蜗杆要调整轴系的轴向位置方法：欲调整的轴放在套杯内，调整套杯端面与轴承座端面间垫片厚度五、滚动轴承的配合轴承内圈与轴：过度或过盈基孔制js6，j6，k6，m6，n6

G7，H7，JS7，J7轴承外圈与轴承座孔:过度或过盈基轴制六、滚动轴承的预紧预紧的目的：提高旋转精度，增加装置的刚性，减小振动。常用预紧方法：1）用垫片和长度不等的隔套预紧2）夹紧一对磨窄了的外圈（或内圈）（7