滚动轴承力与失效

滚动轴承力与失效第1页/共67页1、滚动轴承的失效形式

点蚀

塑性变形

磨损

其它:内、外圈破裂，滚动体破碎保持架损坏等(安装、使用不当引起)⑴疲劳点蚀（中、高速下运转的轴承）⑵塑性变形（低速重载或冲击载荷下）⑶磨损（磨粒磨损（多尘）、粘着磨损（高速））滚动轴承尺寸的选择第2页/共67页滚动轴承的寿命1、基本概念●轴承寿命轴承中任一元件出现疲劳点蚀前所经历的总转数或总工作小时数。第3页/共67页●基本额定寿命

一批相同的轴承，在相同的条件下运转，其中90％

的轴承不发生疲劳点蚀

前所经历的总转数或总工作小时数。90％10％用L10

表示。完好按基本额定寿命选用轴承，可靠度为90％注意：额定寿命随运转条件而变化。比如：外载增大，额定寿命降低。因此，基本额定寿命并不能直接反映轴承的承载能力。●基本额定动载荷－－轴承在

基本额定寿命L10

为

106转

时，所能承受的最大载荷，用

C表示。即：在C

的作用下，运转

106

转时，有10％的轴承出现点蚀，90％的轴承完好。第4页/共67页额定动载荷越大轴承的承载能力越大对于具体轴承，C为定值，按手册查取。2、寿命计算目的—

根据工作条件和设计要求，选择合适的轴承尺寸。L10

106rPCP11L1轴承的疲劳曲线L2P2载荷与额定寿命的关系曲线：式中：P－－当量动载荷；L10－－P作用下的额定寿命。ε－－寿命指数，球轴承ε=3，滚子轴承ε=10/3

。第5页/共67页所以：实际计算时，常用小时数表示轴承的额定寿命：轴承的转速或：－－已知轴承的C，计算额定寿命－－根据预期寿命Lh′，计算所需的C′

当工作温度高于120℃时，C值会下降，用温度系数ft（查表12-9）

修正：预期寿命，可查表12-10当载荷为额定动载荷C时：所需额定动载荷或：第6页/共67页寿命计算时，应满足：五、当量动载荷P

的计算计算寿命预期寿命或：所选轴承的额定动载荷所需的额定动载荷对于向心轴承，C为径向载荷；对于推力轴承，C为轴向载荷。但轴承可能同时承受径向载荷Fr

和轴向载荷Fa。FaFr为了与C在相同的条件下进行比较，引入当量动载荷的概念。当量动载荷：一假想载荷，与C同类型，它对轴承的作用与实际载荷的作用等效。用P表示。计算式：X

－径向系数Y

－轴向系数查表12－12第7页/共67页X、Y的作用是将Fr、Fa

折合成当量动载荷。实际工作条件下，需引入载荷系数fp（查表12-11）修正P：X、Y

取决于：Fa/Fr

和参数e

。若：Fa/Fr

＞e

X≠0、Y≠0若：Fa/Fr

≤e

X

＝1、Y

＝0参数e

根据Fa/C0

确定，它反映了轴承承受轴向载荷的能力。基本额定静载荷对于只能承受径向力的向心轴承（如圆柱滚子轴承）：对于只能承受轴向力的推力轴承（如推力球轴承）：或：第8页/共67页1.角接触轴承的内部轴向力

当受到径向载荷FR

作用时，作用在承载区内第i个滚动体上的法向力Fi

可分解为径向分力Fri

和轴向分力FSi

。各滚动体上所受轴向分力的总和即为轴承的内部轴向力FS(查表)

12.4.5角接触轴承的轴向载荷向心角接触轴承受纯径向载荷作用后，会产生派生轴向分力FS

。第9页/共67页第10页/共67页反装-背靠背安装两轴承外圈的宽边相对，即派生轴向力指向相背。反装时跨距长，轴刚度小；2.角接触轴承轴向力Fa的计算FA为使FS

得到平衡,角接触轴承必须成对使用。一般有两种安装形式：第11页/共67页正装－面对面安装两轴承外圈的窄边相对，即内部轴向力指向相对。正装时跨距短，轴刚度大；2.角接触轴承轴向力Fa的计算Fa2Fa1FA●若FS1+FA>FS2即：Fa1=FS1

（放松端）;Fa2=FS1＋FA（压紧端）●若FS1+FA<FS2即：Fa2=FS2

（放松端）;（压紧端）FAFS1FS2第12页/共67页已知一对7206C轴承支撑的轴系,轴上径向力FA=600N,FS1=800N,FS2=1600N求两轴承所受的轴向力Fa1、Fa2.解:FS1+FA<FS2轴承1被压紧，轴承2被放松。Fa1=FS2-FA=1600-600=1000NFa2=FS2=1600N第13页/共67页已知一对7206C轴承支撑的轴系,轴上径向力FA=1000N,FS1=800N,FS2=1600N求两轴承所受的轴向力Fa1、Fa2.解:FS2+FA>

FS1轴承1被压紧，轴承2被放松。Fa1=FS2+FA=1000+1600=2600NFa2=FS2=1600N第14页/共67页归纳如下：根据排列方式判明派生轴向力

FS

1、FS2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“压紧”，哪端轴承被“放松”；“放松”端的轴向载荷等于自身的内部轴向力，“压紧”端的轴向载荷等于除去自身派生轴向力后其它轴向力的代数和。对于能够承受少量轴向力而α＝0的向心轴承：（如深沟球轴承）FAFr1Fr2因为：α＝0,FS1＝0，FS2＝0所以：Fa＝FA图中：Fa1＝0Fa2＝FA第15页/共67页12.5.1滚动轴承的轴向固定

1．两端固定式对于普通工作温度下的短轴（跨距L≤400mm），常采用较简单的两端固定方式。由两个支承各限制轴沿着一个方向的轴向移动，合起来就限制轴的双向移动。

12.5滚动轴承的组合设计第16页/共67页1.两端单向固定第17页/共67页2．一端固定，一端游动式第18页/共67页3.两端游动式为了使齿轮啮合时受力均匀,两端都采用圆柱滚子轴承。第19页/共67页轴承内圈在轴上的轴向固定方法2、轴承外圈在轴承孔内的轴向固定方法轴肩固定弹性卡圈固定轴端挡圈固定圆螺母固定轴承端盖固定凸肩固定孔用弹性卡圈固定第20页/共67页1.轴承间隙的调整为保证轴承正常工作，装配轴承时一般要留出适当的间隙或游隙。常用的调整轴承间隙的方法有

（1）靠增减端盖与箱体结合面间垫片的厚度进行调整

12.5.2轴承组合的调整第21页/共67页游隙

滚动体与内、外圈滚道之间的最大间隙称为轴承的游隙。如图将一套圈固定，另一套圈沿径向的最大移动量称为径向游隙，沿轴向的最大移动量称为轴向游隙第22页/共67页（2)利用端盖上的调节螺钉改变可调压盖及轴承外圈的轴向位置来实现调整，调整后用螺母锁紧防松。这种方式适于轴向力不太大的场合

第23页/共67页方法：

内外圈产生相对位移，使滚动体和内外圈接触点产生弹性预变形目的：提高轴承的刚性提高轴承的回转精度减小轴承的振动2.滚动轴承的预紧—在轴承安装以后，使滚动体与套圈滚道间处于适当的轴向预压紧状态第24页/共67页1.利用金属垫片

在内圈或外圈之间金属垫片

垫片垫片反装“背对背”安装时，在两外圈间置一薄垫片

正装“面对面”安装时，将垫片置于两内圈之间

第25页/共67页2.采用磨窄内（或外）圈来预紧反装“背对背”安装时，磨窄内圈正装

“面对面”安装时，磨窄外圈磨内圈磨外圈第26页/共67页

轴承组合位置调整的目的，是使轴上的零件（如齿轮等）处于准确的轴向工作位置。通常用垫片调整3.轴承组合位置的调整第27页/共67页

为保证支承部分的刚度，轴承座孔壁应有足够的厚度，并设置加强肋以增强支承刚度。

12.5.3支承部位的刚度和同轴度当轴上装有不同外径尺寸的轴承时采用套杯结构第28页/共67页1.轴承的安装---冷压法12.5.5滚动轴承的安装与拆卸典型的安装不当–

直接捶打轴承第29页/共67页2.轴承的安装---电磁加热安装法第30页/共67页2.轴承的拆卸12.5.5滚动轴承的安装与拆卸第31页/共67页拆卸工具第32页/共67页12.5.5滚动轴承的安装与拆卸结构设计错误示例

第33页/共67页2023-04-17©SKFSlide34SKFMaintenanceProducts润滑的目的减少摩擦磨损、冷却、吸振、防锈12.5.6滚动轴承的润滑第34页/共67页2023-04-17©SKFSlide35SKFMaintenanceProducts第35页/共67页四、滚动轴承的密封密封型式密封的目的防尘、防水、防止润滑剂流失接触式密封非接触密封毡圈密封皮碗密封油沟密封迷宫密封★转速不高时用接触式密封★转速较高时用非接触式密封常用滚动轴承的密封方式见表16-14。第36页/共67页六滚动轴承的密封

在轴承盖内放置软材料（毛毡、橡胶圈或皮碗等）与转动轴直接接触而起密封作用。阻止润滑剂流失防止外界灰尘、水份及其它杂物浸入轴承一）滚动轴承的密封作用:二）密封类型1．接触式密封1）毡圈密封——在轴承盖上开出梯形槽，将矩形剖面的细毛毡放置在梯形槽内与轴接触。这种密封结构简单，但摩擦严重，主要用于ν＜4～5m/s的脂润滑场合。第37页/共67页内包骨架旋转轴唇形密封圈密封之一（防止漏油为主）内包骨架旋转轴唇形密封圈密封之二（防外界杂质侵入为主）箱体内箱体内2）皮碗密封——在轴承盖中放置一个密封皮碗，它是用耐油橡胶等材料组成的，并组装在一个钢外壳之中（有的无钢壳）的整体部件，皮碗直接压在轴上。为增强密封效果，用一环形螺旋弹簧压在皮碗的唇部。这种密封安装方便，使用可靠，一般适用于ν＜10m/s的油润滑场合。

第38页/共67页双J形无骨架橡胶密封圈密封（相背安装）既防止漏油，又防外界杂质侵入箱体内第39页/共67页2．非接触式密封这类密封没有与轴直接接触摩擦，多用于速度较高的场合。1）油沟式密封——在轴与轴承盖的通孔壁间留0.1~0.3mm的窄缝隙，并在轴承盖上车出沟槽在槽内充满油脂。这种形式的密封，结构简单，多用于ν＜5~6m/s情况下。2）组合式密封

联合采用两种以上的密封方法，密封效果更好，多适用于密封要求较高的场合。油沟式密封箱体内组合式密封第40页/共67页第41页/共67页液体摩擦滑动轴承非液体摩擦滑动轴承：轴颈和轴瓦被润滑油膜完全隔开；只有分子间的内摩擦

轴颈和轴瓦间虽有润滑油，但凸起部分仍直接接触，摩擦系数较大12.1滑动轴承概述

工作时轴承和轴颈的支承面间形成直接或间接接触摩擦的轴承，称为滑动轴承。第42页/共67页

根据轴承所能承受的载荷方向不同，滑动轴承可分为向心滑动轴承和推力滑动轴承。向心滑动轴承用于承受径向载荷;推力滑动轴承用于承受轴向载荷12.1.1滑动轴承的结构第43页/共67页

是在机体上、箱体上或整体的轴承座上直接镗出轴承孔，并在孔内镶入轴套优点:结构简单、成本低缺点:轴颈只能从端部装入，安装和维修不便，而且轴承磨损后不能调整间隙，只能更换轴套1.整体式滑动轴承第44页/共67页

在轴承座和轴承盖的剖分面上制有阶梯形的定位止口，便于安装时对心。还可在剖分面间放置调整垫片，以便安装或磨损时调整轴承间隙。这种轴承装拆方便，得到了广泛的应用。又能调整间隙，克服了整体式轴承的缺点（2）剖分式滑动轴承（对开式滑动轴承）部分式轴承(整体轴套)第45页/共67页第46页/共67页（3）调心式滑动轴承

当轴颈较宽（宽径比B/d>1.5）、变形较大或不能保证两轴孔轴线重合时，将引起两端轴套严重磨损，这时就应采用调心式滑动轴承。利用球面支承，自动调整轴套的位置，以适应轴的偏斜。第47页/共67页第48页/共67页（4）推力滑动轴承

推力滑动轴承用于承受轴向载荷。常见的推力轴颈形状实心端面止推轴颈由于工作时轴心与边缘磨损不均匀，以致轴心部分压强极高，所以很少采用。空心端面止推轴颈和环状轴颈工作情况较好。载荷较大时，可采用多环轴颈。第49页/共67页止推滑动轴承轴承座径向轴瓦止推轴瓦

工作中，主要由止推轴瓦及底座承受其轴向载荷，借助径向轴瓦也可承受部分径向荷。Fa第50页/共67页1.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。12.1.2轴瓦的结构和滑动轴承的材料第51页/共67页部分式

部分式轴承采用部分式轴瓦。为了使轴承与轴瓦结合牢固，可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52页/共67页轴瓦第53页/共67页轴瓦轴瓦可以由一种材料制成，也可以在高强度材料的轴瓦基体上浇注一层或两层轴承合金作为轴承衬，称为双金属轴瓦或三金属轴瓦第54页/共67页油沟形式（非承载区）

油孔和油沟的开设原则（1）油沟的轴向长度应比轴瓦长度短，大约应为轴瓦长度的80%，不能沿轴向完全开通，以免油从两端大量泄漏，影响承载能力。（2）油孔和油沟应开在非承载区，以保证承载区油膜的连续性。第55页/共67页2.轴承的材料

轴承材料是指与轴颈直接接触的轴瓦或轴承衬的材料。对其材料的主要要求是:

（1）具有足够的抗压、抗疲劳和抗冲击能力（2）具有良好的减摩性、耐磨性和磨合性，抗粘着磨损和磨粒磨损性能较好（3）具有良好的顺应性和嵌藏性，具有补偿对中误差和其他几何误差及容纳硬屑粒的能力（4）具有良好的工艺性、导热性及抗腐蚀性能等第56页/共