第15章滚动轴承aa

1第15章滚动轴承15.1概述15.2滚动轴承的类型和选择15.3滚动轴承的代号15.4滚动轴承的力分析、失效和计算准则15.5滚动轴承的组合结构设计15.6滚动轴承的润滑和密封作业：(15.1、2、3)、15.4、15.6

21.内圈:2.外圈:3.滚动体：4.保持架：点接触→线接触限制滚动体轴向移动→均匀隔开滚动体减少磨擦与磨损装在轴颈上

有→滚道装在轴承座球、滚子冲压实心→承载均匀

滚动轴承的结构15.1概述3滚动体与内外圈：高的硬度和接触疲劳强度，良好的耐磨性和冲击韧性。含铬合金钢制造，如GCr15、GCr15SiMn等热处理后硬度61HRC~65HRC，工作表面磨削和抛光。保持架：较软材料冲压保持架：低碳钢冲压后铆接或焊接。实体保持架：铜合金、铝合金、酚醛层压布或工程塑料等。

材料轴承功用→支承轴及轴上零件,并保证旋转精度减少轴与支承间的摩擦与磨损4特点:

滚动轴承的设计→┌轴承本身的设计→┌类型的选择│└尺寸的选择└轴承组合设计→安装、调整、润滑与密封优点：①摩擦阻力小，启动灵活，效率高；②径向游隙比较小，向心角接触轴承可用预紧方法消除游隙，运动精度高；③可使轴向距离小，结构紧凑；④大多能承受径向力和轴向力；⑤消耗润滑剂少，便于密封，易于维修；⑥不需要用有色金属；⑦标准化程度高，成批生产，成本较低。缺点：①承受冲击载荷能力较差；②高速重载荷下轴承寿命较低；③振动及噪声较大；④径向尺寸比滑动轴承大。515.2滚动轴承的基本类型和选择(一)滚动轴承主要类型:1）向心轴承：主要承受径向载荷，接触角0～452）推力轴承：主要用于承受轴向载荷，接触角45～90公称接触角----滚动轴承中套圈与滚动体接触处的法线与垂直于轴承轴心线的平面间的夹角╲╱

向心轴承╲╱

推力轴承按承受载荷的方向或接触角的不同分为两类：6按滚动体的形状分78

滚动轴承的基本类型和特点1.径向轴承(α＝0°)深沟球轴承→６(0)类→nlim最高、价廉、优先采用→Ｎ(2)类承载力较大,内外可分,只受FR圆柱滚子轴承内圈无档边外圈无档边91.径向轴承(α＝0°)深沟球轴承→ＮＡ(4)类→径向尺寸小,只受FR圆柱滚子轴承滚针轴承10→２(3)类→调心性能好、承载力较大2.调心轴承(α＝0°)调心球轴承→１类→调心性能最好调心滚子轴承11圆锥滚子轴承→承受FR+单向FA(∵＞0→∴要成对使用)→承载能力>７类→承受FR+单向FA

(∵＞0→∴要成对使用)→┌＝157000C│＝257000AC└＝407000B角接触球轴承→７(6)

类→３(7)类3.角接触轴承(0＜≤45)1213→以FＡ为主→5(８)类→只承受轴向(FＡ)载荷推力球轴承推力滚子轴承→８类→单向FA（大）双向FA单向FA4.推力轴承14

各类轴承的性能比较按载荷大小、性质、方向、转速及其要求来选择滚子＞球(线＞点)重＞中＞轻＞特轻2.极限转速:球＞滚子特轻＞轻＞中＞重实心保持架＞冲压3.调心性能:调心＞非调心球＞滚子1.承载能力:(二)滚动轴承的类型选择151.载荷的大小,方向与性质:(主要)纯FR:6类、N类(FR大,冲击大)、NA(径向尺寸小)纯FA:5类,6类(n很高)FR＞＞FA:FR＞FA:FR＜FA:FR＜＜FA:6类7类(α=15°,α=25°),3类70000B,3类推力+向心组合

类型选择一般原则:FR+FA:径向载荷和轴向载荷都比较大时若转速不高，选用圆锥滚子轴承（30000型）；若转速较高时，选用角接触轴承（70000C，70000AC或70000B型）；16轴向载荷比径向载荷大得多时可将两种类型轴承组合使用，如将单向推力轴承（51000型）或双向推力轴承（52000型）与60000型或N0000型组合；172.特殊要求:①两支承跨距大,轴刚度小:②安装座孔长,不方便:③两轴中心距小:④经济性:调心轴承(3类)圆锥滚子轴承(NA类)

滚针轴承优先6类及普通精度1819类型代号宽度系列直径系列内径代号内部结构公差等级成套轴承分部件54321内径代号:从20～495→d/5(22,28,32除外);表15-4p.288直径系列:数字0、1、2、3、4(特轻、轻、中、重)宽度系列:0、1、2、3与直径系列对应

0系列→可省(除圆锥、调心滚子、推力～表注)类型代号:数字或字母(表15-1)

(p.284-285※1,3,5,6,7类)直径系列+宽度系列=尺寸系列(表15-3)p.28715.3滚动轴承的代号代号:前置代号＋基本代号＋后置代号组成(字母)数字(字母)(五位)字母(＋数字)2021

后置代号(无特殊要求省略不标)用字母和数字等表示轴承的结构、公差及材料的特殊要求等。

公差等级代号：/P0(不注)/P6/P6x/P5/P4/P2（表15-7）p.288低高内部结构代号表156p.288

Ｂ＝40

Ｃ＝15ＡＣ＝25

P0级为普通级，省略不标；/P6X级仅适用于圆锥滚子轴承。22例：7212AC│││└││└│└└└深沟球轴承└直径系列为3(中),宽度系列为0(省略)└内径d=25mm0级公差(省略)│角接触球轴承直径系列为2(轻),宽度系列为0(省略)内径d=60mm=25例：6305│││└││23└圆锥滚子轴承└宽度系列为0(不省略)└直径系列为4(重)└内径=45mm例:304095—推力轴承11—直径系列为1(特轻)，宽度系列为103—内径17mm/P6—6级精度││││││││││例:51103/P6

2415.4滚动轴承的力分析、失效和计算准则

2.失效形式:各滚动体受力不均匀各滚动体受力均匀(1)疲劳破坏(点蚀)(2)永久变形←←点、线接触→正常失效→寿命计算→常用ｎ极低、Ｆ较大→静强度计算(3)早期磨损、胶合、内外圈和保持架破损→不正常当轴承┌轴FＡ→承受└径FＲ→1.受力分析：下半圈受载上半圈不受载251）疲劳点蚀

：安装、维护、润滑正常的情况下，滚动轴承在工作过程中，滚动体与滚道接触表面产生变接触应力，导致疲劳裂纹，其扩展到接触表面，形成疲劳点蚀，使轴承不能正常工作，出现较强烈的振动、噪声和发热现象。点蚀机理262）永久变形：273）胶合、磨损：28决定轴承尺寸：针对主要失效形式进行必要的计算。一般工作条件的轴承：接触疲劳寿命计算和静强度计算摆动或转速较低的轴承：静强度计算高速轴承：寿命计算，核验轴承的极限转速

(发热造成粘着磨损、烧伤)。三个基本性能参数(与主要失效形式相对应)：基本额定动载荷Cr(径向)或Ca(轴向)----满足一定疲劳寿命基本额定静载荷C0r(径向)或C0a(轴向)----满足一定静强度极限转速N0----控制轴承磨损。各种轴承的性能指标值可查附录或有关手册。3.计算准则：294.滚动轴承的动载荷和寿命计算

1)寿命计算

：

轴承中任一元件出现第一个疲劳扩展迹象前,一个套圈相对另一套圈的总转数或某一转速下的工作小时数。轴承寿命L－同样轴承在相同工作条件下运转，实际寿命不同

轴承寿命的可靠度Ｒ：一组相同轴承能达到或超过规定寿命的百分率

30基本额定寿命(Ｌ10,Ｌ10h)－

一组同一型号轴承在同一条件下运转,可靠度为90％时,能达到或超过的寿命→90％轴承在发生疲劳点蚀前能达到或超过的寿命→概率为90％→其失效率为10％。轴承的基本额定寿命：90%可靠度、常用材料和加工质量、常规运转条件下的寿命。不同可靠度、特殊轴承性能和运转条件时其寿命可对基本额定寿命进行修正，称为修正额定寿命。

31－当轴承L10＝10６转时，轴承能承受的最大载荷。轴承1:P=2000N,L10=106转轴承2:P=1000N,L10=2×106转轴承1>轴承2轴承1<轴承2向心轴承→Cr

纯径向载荷推力轴承→Ca

纯轴向载荷C通过大量实验获得，查手册。实验条件：当P=C→

L10＝10６转;当P≠C→

L10＝?;→寿命计算当L10＝10６转→P=C

当L’10≠10６转→P=?预期寿命基本额定动载荷Ｃ32寿命计算公式：106rh考虑冲击振动引入fP(载荷系数),考虑高温(t＞100)引入ft(温度系数)说明：1.

n－转速r／min2.

ε－寿命指数┌球轴承ε＝3p.291,15行└滚子轴承ε＝10/33.Ｌ10、Ｌ10h－轴承的基本额定寿命→106转、小时4.Ｐ－当量动载荷→假定的载荷→与实际载荷相当5.载荷系数fP;温度系数ft

→查表(15-10),(15-9)p.291~29233P＝XFr＋YFa1.

X、Y－径,轴向系数表(15-12)①查判断系数e

→Ｃ０r:轴承的额定静载荷,查表p.353②判Fa/Fr

与e的关系→定X、YFa/Fr≤e

－轴向力较小,可忽略不计,只计Fr→

Ｐ＝Fr→即：X=1,Y=0

－轴向力较大,要计→即：X1,Y0Fa/Fr＞e按Fa/C0r

查e┌＝15

→按Fa/C0r查e└

＝25、＝40→表15-12→e=1.5tan(由型号查)深沟球轴承－角接触球轴承圆锥滚子轴承2)当量动载荷Ｐ轴承同时受径向及轴向载荷→折算Fr、Fa→轴承所受径向及轴向载荷343)轴承的轴向载荷Fa径向接触轴承－(6、1、2类)Fa1212Fa角接触轴承

(3、7类)一端固定、一端游动

Fa1Fa指向者受力Fa2(1)附加轴向力Fs两端固定→→固定端受力

Fa1=Fa,Fa2=0Fa1=0,Fa2=Fa由角接触轴承的结构决定∵＞0,∴在Fr作用下→附加轴向力FS35角接触轴承的附加(派生)轴向力FS数值:取决于轴承结构和径向载荷Fr，与轴向外载荷无关FS方向：由外圈宽边指向窄边，通过内圈作用于轴上→内、外圈分离→成对使用FS计算式:查表(15-8)p.290外圈对滚动体i的支反力36(2)安装型式：（成对使用）

角接触轴承应成对使用→以抵消附加轴向力和避免轴产生轴向窜动

①正安装（面对面）→两轴承外圈的窄边相对

②反安装（背对背）→两轴承外圈的宽边相对37①正安装（面对面、内八字）→两轴承外圈的窄边相对→FS面对面

②反安装（背对背、外八字）→两轴承外圈的宽边相对→FS背对背FS1FS2ⅠⅡFS1FS2ⅠⅡ38以正装为例：作用在轴上的径向和轴向载荷FＲ、FA附加轴向力FS1、FS2①若FS1+FA>FS2,

轴承II被压紧轴承II承受的轴向载荷：

Fa2=FA+FS1轴承I（放松端）

Fa1=FS139②若FS1+FA<FS2,

轴承I被压紧轴承I（压紧端）

Fa1=FS2-FA轴承II（放松端）

Fa2=FS240计算角接触轴承轴向力的方法：①判明轴上全部轴向力（包括外载荷和轴承的附加内部轴向力）合力的指向，确定“压紧”端轴承；②“压紧”端轴承的轴向力等于除本身的附加内部轴向力外其它所有轴向力的代数和；③“放松”端（另一端）轴承的轴向力等于它本身的附加内部轴向力。另法：不判断两轴承“压紧”、“放松”Fa=┌本身的内部轴向力└除本身的内部轴向力外其余轴向力之和大者411.求Fr1、Fr2:(径向载荷)→求支反力2.求Fa1、Fa2:(1)径向接触轴承(6、1、2类)Fa1212Fa└一端固定、一端游动Fa1=Fa,Fa2=0Fa指向者受力Fa1=0,Fa2=Fa┌两端固定→→固定端受力(2)角接触轴承(3、7类)安装型式正安装→ＦS面对面反安装→ＦS背对背FS1FS2FS1FS2①画安装简图→求FS1、FS2②Fa=┌本身的内部轴向力└除本身的内部轴向力外其余轴向力之和大者轴承寿命计算小结:42按许用弯曲应力计算已知：轴的结构、力的大小和作用点的位置(弯矩M、扭矩T)，轴的材料。步骤：1)画出轴的结构简图，找出力的作用点；2)将载荷分解到水平和垂直平面内，求出支点反力；3)作水平和垂直面的弯矩图；4)作合成弯矩图；43P＝XFr＋YFa

表(15-12)①查判断系数e

→Ｃ０r:轴承的额定静载荷,查表p.353②判Fa/Fr

与e的关系→定X、YFa/Fr≤e

－轴向力较小,可忽略不计,只计Fr→

Ｐ＝Fr→即：X=1,Y=0

－轴向力较大,要计→即：X1,Y0Fa/Fr＞e按Fa/C0r

查e┌＝15

→按Fa/C0r查e└

＝25、＝40→表15-12→e=1.5tan(由型号查)深沟球轴承－角接触球轴承圆锥滚子轴承3.求P1、P2:(当量动载荷Ｐ)44

ε－寿命指数┌球轴承ε＝3└滚子轴承ε＝10/3载荷系数fP;温度系数ft

→查表4.求寿命L10h(C)4515.5滚动轴承组合设计(一)轴承组合轴向固定一.轴承轴向固定要求:二.轴承的轴向固定三.轴承组合的轴向固定1.防止轴向窜动2.能进行轴承间隙调整3.必要时允许轴承轴向游动(受热伸长)(二)轴承的周向固定（配合）(三)轴承的装拆→利于装拆(可靠、方便、不损坏)(四)轴承组合的调整461.内圈固定在轴上轴肩套筒轴用弹性挡圈圆螺母＋止退垫圈2.外圈固定在座孔上轴承端盖孔用弹性圈座孔凸肩螺纹环轴端挡板＋螺钉二.轴承的轴向固定47三.轴承组合的轴向固定：1.两端固定①每个支点固定一个方向→双向均固定内圈固定内侧，外圈固定外侧正安装:同上反安装:内圈固定外侧，外圈固定内侧Fa12角接触轴承

(3、7类)轴承固定方式

径向轴承(6、1、2类)48①正安装（面对面、内八字）→两轴承外圈的窄边相对→FS面对面

②反安装（背对背、外八字）→两轴承外圈的宽边相对→FS背对背FS1FS2ⅠⅡFS1FS2ⅠⅡ49应用:跨距短,温差不大

不可调游隙轴承:

可调游隙轴承:②要求:调整垫片(热补偿间隙,轴承游隙)C查手册在不受FA端留间隙C=0.25~0.450→其中一个支点双向固定，另一支点不固定固定支点－游动支点内外圈的内外侧均固定1、2、6类轴承:N类轴承：3、7类轴承：固定内圈两侧,外圈与座孔间隙配合内外圈内外侧均固定不可作游动支点应用:跨距长温差大12Fa2.一端固定，一端游动轴承固定方式51自动补偿轮齿两侧螺旋角的制造误差，使轮齿受力均匀与其相啮合的低速齿轮轴系则必须两端固定，以便两轴都得到轴向定位。应用:特殊场合3.两端游动52两端游动53嵌入式轴承盖541.以轴承为基准件→轴承与轴:基孔制φ50k6(m6)轴承与孔:基轴制φ100H7(J7、Js7)2.转动圈比固定圈紧轴承不标(二)轴承的周向固定（配合）φ100H7/k6φ100H7φ50H7/k6φ50k655→利于装拆(可靠、方便、不损坏)①轴承内圈R＞轴肩处r②轴承定位高度不宜过高→拆卸时不损坏轴肩轴承内圈Ｒｒ(三)轴承的装拆③安装轴承轴段不宜过长→易装易拆56装拆：温差法与压入法装拆（1）温差法：加热轴承或冷却轴（2）压入法装拆：专用工具，正确施压571.轴承间隙的调整（相对运动、储存润滑剂）

1）靠加减轴承盖与机座间的垫片厚度进行调整：2）靠螺钉通过轴承外圈压盖进行调整：(四)轴承组合的调整582.轴系部件的位置调整锥齿轮或蜗杆在装配时，通常需要进行轴向位置的调整。为了便于调整，可将确定其轴向位置的轴承装在一个套杯中，改变套杯在外壳孔中的位置即可方便地对轴系部件进行整体调整。套杯与端盖之间的垫片调轴承间隙机壳与套杯之间的垫片调轴系部件的位置锥齿轮轴系组装5915.6滚动轴承的润滑与密封1.润滑－(dn≤(2～3