轴承的选用全解

轴承的选用全解第1页/共71页

学习情境8带式传输机中齿轮减速器内的轴承选用目标任务根据带式传输机减速器结构及给定的设计数据，首先确定滚动轴承的类型，再进行滚动轴承寿命计算；具有选择滚动轴承的设计计算能力，能够选用带式传输机中齿轮减速器内的轴承能力培养专业能力了解滑动轴承、滚动轴承的类型、结构、特点、代号及应用，掌握带式传输机中齿轮减速器内的轴承常用类型、特点轴的用途、类型及设计要求；能够进行滚动轴承的组合设计。社会能力培养学生求知欲、合作能力及协调能力。方法能力让学生掌握职业教育学习方法、课外观察方法、引导学生提问，启发学生提问及自学的方法。主要知识点1、滑动轴承的类型、特点及应用2、滚动轴承的结构、类型和代号3、滚动轴承的组合设计4、带式传输机中齿轮减速器内的轴承常用类型、特点的概述及材料学习方法联系实际，注意观察，查找资料，多做练习，总结分析，注意积累工具材料轴承的实物或模型、拆装工具、设计说明书书写纸、绘图工具、设计工具书、图册教学步骤1、任务导入2、综合应用认知实践3、完成任务所需带传动的理论知识点4、对任务的决策计划5、任务的实施6、完成任务的检查与评价课时12第2页/共71页

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8-1、任务导入：如图8-1所示的带式传输机中减速器内的轴承选用。设计要求与数据：原动机为Y112M-4异步电动机，其额定功率P=4kW，满载转速n1=1440r/min，从动轮转速n2=450r/min，一班制工作，载荷变动较小，要求中心距a≤550mm。设计内容：确定轴承的类型和尺寸、轴承的寿命计算、编写设计说明书图8-1第3页/共71页

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8-2、轴承的综合应用认知实践轴承的概述及材料1、轴承的功用

轴承的功用是支承轴及轴上零件，保持轴的旋转精度，减少转轴与支承之间的摩擦和磨损，并承受载荷。2、轴承的分类

轴承分类滑动轴承径向滑动轴承推力滑动轴承滚动轴承向心轴承推力轴承第4页/共71页

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3、轴承的材料

常用轴承材料金属材料轴承合金铜合金铸铁铝基合金多孔质金属材料多孔铁多孔质青铜非金属材料酚醛树脂尼龙聚四氟乙烯第5页/共71页学习情境8带式传输机中齿轮减速器内的轴承选用

一、滑动轴承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

滑动轴承按摩擦（润滑）状态可分为液体摩擦（润滑）轴承和非液体摩擦（润滑）轴承。1、概述8-3、完成任务所需的理论知识点第6页/共71页学习情境8带式传输机中齿轮减速器内的轴承选用

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。第7页/共71页学习情境8带式传输机中齿轮减速器内的轴承选用

2、滑动轴承的结构（1）整体式滑动轴承

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，只能更换轴套第8页/共71页学习情境8带式传输机中齿轮减速器内的轴承选用

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（2）剖分式滑动轴承（对开式滑动轴承）

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，又能调整间隙，克服了整体式轴承的缺点，得到了广泛的应用。第10页/共71页学习情境8带式传输机中齿轮减速器内的轴承选用

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（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13页/共71页学习情境8带式传输机中齿轮减速器内的轴承选用

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（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15页/共71页学习情境8带式传输机中齿轮减速器内的轴承选用

3、轴瓦的结构

轴瓦应具有一定的强度和刚度，要固定可靠，润滑良好，散热容易，便于装拆和调整。常用的轴瓦有整体式和剖分式两种结构整体式轴承采用整体式轴瓦，整体式轴瓦又称为轴套剖分式轴承采用剖分式轴瓦第16页/共71页学习情境8带式传输机中齿轮减速器内的轴承选用

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。为了使轴承衬与轴瓦基体结合牢固，可在轴瓦基体内表面或侧面制出沟槽。第17页/共71页学习情境8带式传输机中齿轮减速器内的轴承选用

油孔和油沟的开设原则油沟形式（非承载区）

（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18页/共71页学习情境8带式传输机中齿轮减速器内的轴承选用

4、轴瓦的结构主要失效形式胶合疲劳破坏

磨损密封不可靠、润滑剂不清洁或多尘环境下工作时，轴承易产生磨粒磨损。在转速高，发热量过大时，轴瓦可能产生塑性变形，致使轴承不能正常工作而失效。在载荷作用下，被支承轴和轴瓦接触处将产生接触应力。当接触应力循环次数达到一定数值后，轴瓦表面将形成疲劳点蚀，使轴承失去工作能力，即失效。第19页/共71页学习情境8带式传输机中齿轮减速器内的轴承选用

二、滚动轴承1、滚动轴承的结构常见的滚动轴承一般由两个套圈（即内圈、外圈）、滚动体和保持架等基本元件组成

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特点第25页/共71页

学习情境8带式传输机中齿轮减速器内的轴承选用滚动轴承的材料

滚动轴承的内外圈和滚动体应具有较高的硬度和接触疲劳强度、良好的耐磨性和冲击韧性。一般用特殊轴承钢制造，常用材料有GCrl5、GCrl5SiMn、GCr6、GCr9等，经热处理后硬度可达60-65HRC。滚动轴承的工作表面必须经磨削抛光，以提高其接触疲劳强度。保持架多用低碳钢板通过冲压成形方法制造，也可采用有色金属或塑料等材料。

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2、滚动轴承的特性和类型（1）、滚动轴承的几个基本特性（a）接触角

滚动轴承中滚动体与外圈接触处的法线和垂直于轴承轴心线平面的夹角α，称为接触角。

α越大，轴承承受轴向载荷的能力越大。第27页/共71页学习情境8带式传输机中齿轮减速器内的轴承选用

（b）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（c）偏位角

轴承内、外圈轴线相对倾斜时所夹锐角，称为偏位角。能自动适应偏位角的轴承，称为调心轴承

（d）极限转速在一定载荷和润滑条件下，允许的最高转速第28页/共71页

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（2）、滚动轴承的类型（a）接轴承所能承受的载荷方向或公称接触角α分类：向心轴承；推力轴承第29页/共71页

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（b）、按滚动体种类分类：1、球轴承2、滚子轴承（c）、按滚动体的列数，滚动轴承又可分为单列、双列及多列滚动轴承。（d）、按工作时能否调心可分为调心轴承和非调心轴承。调心轴承允许的偏位角大。第30页/共71页

学习情境8带式传输机中齿轮减速器内的轴承选用轴承类型轴承类型简图类型代号

标准号

特性调心

球轴承1GB/T281主要承受径向载荷，也可同时承受少量的双向轴向载荷。外圈滚道为球面，具有自动调心性能，适用于弯曲刚度小的轴。调心滚

子轴承2GB/T288用于承受径向载荷，其承载能力比调心球轴承大，也能承受少量的双向轴向载荷。具有调心性能，适用于弯曲刚度小的轴。圆锥滚

子轴承3GB/T297能承受较大的径向载荷和轴向载荷。内外圈可分离，故轴承游隙可在安装时调整，通常成对使用，对称安装。双列深

沟球轴承4-主要承受径向载荷，也能承受一定的双向轴向载荷。它比深沟球轴承具有更大的承载能力。常用滚动轴承的类型、代号及特性第31页/共71页

学习情境8带式传输机中齿轮减速器内的轴承选用推力

球轴承单向5(5100)

GB/T301只能承受单向轴向载荷，适用于轴向力大而转速较低的埸合。双向5(5200)

GB/T301可承受双向轴向载荷，常用于轴向载荷大、转速不高处。深沟

球轴承6

GB/T276主要承受径向载荷，也可同时承受少量双向轴向载荷。摩擦阻力小，极限转速高，结构简单，价格便宜，应用最广泛。角接触

球轴承7GB/T292能同时承受径向载荷与轴向载荷，接触角a有15°、25°、40°三种。适用于转速较高、同时承受径向和轴向载荷的场合。推力圆柱滚子轴承8GB/T4663只能承受单向轴向载荷，承载能力比推力球轴承大得多，不允许轴线偏移。适用于轴向载荷大而不需调心的场合。圆柱滚

子轴承外圈无挡边圆柱滚子轴

承NGB/T283只能承受径向载荷，不能承受轴向载荷。承受载荷能力比同尺寸的球轴承大，尤其是承受冲击载荷能力大。第32页/共71页

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（3）、滚动轴承的代号基本代号前置代号基本代号后置代号字母字母和数字内部结构改变密封、防尘与外部形状改变保持架结构、材料改变公差等级和游隙其它××

×××类宽直内型度径径代系系代号列列号代代号号

字母和数字表示轴承的分部件表示轴承的类型与尺寸等主要特征表示轴承的精度与材料的特征第33页/共71页学习情境8带式传输机中齿轮减速器内的轴承选用

①、基本代号（1）轴承类型：基本代号左起第一位

轴承类型代号轴承类型代号双列角接触球轴承0深沟球轴承6调心球轴承1角接触球轴承7调心滚子轴承和推力调心滚子轴承2推力圆柱滚子轴承8圆锥滚子轴承3圆柱滚子轴承N双列深沟球轴承4外球面球轴承U推力球轴承5四点接触球轴承QJ滚针轴承NA第34页/共71页

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（2）尺寸系列：基本代号左起二、三位

左起第二位：宽度系列——指内径相同，对向心轴承配有不同的宽度尺寸；对推力轴承配有不同的高度尺寸。801234567912特窄窄正常宽特宽特低低正常向心轴承宽度增加推力轴承高度增加宽度系列代号：一般窄系列为“0”，通常不标注。但对圆锥滚子轴承(3类)和调心滚子轴承(2类)不能省略“0”。左起第三位：直径系列——指内径相同，配有不同的外径系列。789012345

超轻特轻轻中重特重直径增加第35页/共71页学习情境8带式传输机中齿轮减速器内的轴承选用

（3）轴承的内径——基本代号左起四、五位数字轴承公称内径/mm内径代号示例0.6到10（非整数）直接用公称内径毫米数表示，在其与尺寸系列代号之间用“/”分开深沟球轴承618/2.5d=2.5mm1到9（整数）直接用公称内径毫米数表示，对深沟球轴承及角接触球轴承7、8、9直径系列，内径与尺寸系列代号之间用“/”分开深沟球轴承625618/5d=5mm10到1710

12

151700010203深沟球轴承6200d=10mm20到480（22，28，32除外）直接用公称内径毫米数表示，但在内径与尺寸系列代号之间用“/”分开调心滚子轴承230/500d=500mm深沟球轴承62/22d=22mm大于和等于500以及22，28，32直接用公称内径毫米数表示，但在内径与尺寸系列代号之间用“/”分开调心滚子轴承230/500d=500mm深沟球轴承62/22d=22mm第36页/共71页

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②、前置代号

——表示轴承的分部件，用字母表示L——可分离轴承的可分离内圈或外圈如LN207K——轴承的滚动体与保持架组件K81107R——不带可分离内圈或外圈的轴承，如RNU207NU——表示内圈无档边的圆柱滚子轴承WS、GS——分别为推力圆柱滚子轴承的轴圈和座圈，如WS81107、GS81107。③、后置代号——轴承的结构、公差、游隙及材料的特殊要求（1）内部结构代号

（2）密封、防尘与外部形状变化代号（3）轴承的公差等级（4）轴承的径向游隙（5）保持架代号第37页/共71页学习情境8带式传输机中齿轮减速器内的轴承选用

6308：6─深沟球轴承，3─中系列，08─内径d=40mm，公差等级为0级，游隙组为0组；6103：6─深沟球轴承，1─特轻系列，03─内径d=17mm，公差等级为0级，游隙组为0组；7214AC/P4：7─角接触球轴承，2─轻系列，14─内径d=70mm，公差等级为4级，游隙组为0组，公称接触角α=25°；30213：3─圆锥滚子轴承，2─轻系列，13─内径d=65mm，0─窄系列(0不可省略)，公差等级为0级，游隙组为0组。例：第38页/共71页

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3、滚动轴承类型的选择

选择依据：工作载荷、轴承的转速、调心性能、允许的空间、装调性能、经济性1）n高，载荷小，旋转精度高→球轴承

n低，载荷大，或冲击载荷→滚子轴承

2）主要受Fr→向心轴承（径向接触轴承）主要受Fa，n不高时→推力轴承（轴向接触轴承）

n高时→角接触球轴承或深沟球轴承同时受Fr和Fa均较大时——角接触球轴承7类（n较高时）

——圆锥滚子轴承3类（n较低时）Fr较大，Fa较小时——深沟球轴承Fa较大，Fr较小——深沟球轴承+推力球轴承推力角接触轴承第39页/共71页

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3）要求n<nlim——极限转速球轴承极限转速高滚子轴承极限转速低推力轴承极限转速低4）轴的刚性较差，轴承孔不同心——调心轴承5）便于装拆和间隙调整——内、外圈可分离的轴承6）3、7两类轴承应成对使用，对称安装7）旋转精度较高时——较高的公差等级和较小的游隙8）优先考虑用普通公差等级的深沟球轴承（经济性）9)要求支承刚度高时——滚子轴承10）轴向尺寸受到限制---窄或特窄的轴承径向尺寸受到限度---滚动体较小的轴承。径向尺寸小而载荷又大---滚针轴承。第40页/共71页

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4、滚动轴承的工作能力计算（1）、滚动轴承工作时的受力分析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受载荷最大的滚动体所受的载荷为F0=（5/Z）Fr第41页/共71页

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滚动体与旋转套圈受周期性变化的脉动循环接触应力作用，固定套圈上A点受最大的稳定脉动循环接触应力作用滚动体,内圈——不稳定脉动循环变应力

固定套圈——稳定的脉动循环变应力第42页/共71页

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（2）、滚动轴承的失效形式1)疲劳点蚀

在载荷作用下，滚动体和内外圈接触处将产生接触应力。当接触应力循环次数达到一定数值后，内外圈滚道或滚动体表面将形成疲劳点蚀，使轴承失去工作能力，即失效。第43页/共71页学习情境8带式传输机中齿轮减速器内的轴承选用

2)塑性变形

在过大的静载荷或冲击载荷作用下，滚动体和内外圈滚道可能产生塑性变形，致使轴承不能正常工作而失效。第44页/共71页

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3)磨损

轴承在密封不可靠、润滑剂不清洁或多尘环境下工作时，轴承易产生磨粒磨损。

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正常工作条件下的滚动轴承，绝大多数是因为疲劳点蚀而失效，所以滚动轴承应进行接触疲劳寿命计算。第46页/共71页

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（3）、计算准则1）对于一般转速（nlim>n>10r/min）的轴承，疲劳点蚀为其主要的失效形式，应进行寿命计算。2）对于低速（n≤10r/min）重载或大冲击条件下工作的轴承，其主要失效形式为塑性变形，应进行静强度计算。3）对于高转速的轴承，除疲劳点蚀外，胶合、磨损也是重要的失效形式，因此除应进行寿命计算外，还要校验其极限转速。第47页/共71页

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（4）、基本额定寿命和基本额定动载荷1）轴承寿命在一定载荷作用下，滚动轴承运转到任一滚动体或套圈滚道上出现疲劳点蚀前，两套圈相对运转的总转数（圈数）或工作的小时数，称为轴承寿命。2）基本额定寿命一批相同的轴承，在同样的受力、转速等常规条件下运转，其中有10%的轴承发生疲劳点蚀破坏（90%的轴承未出现点蚀破坏）时，一个轴承所转过的总转（圈）数或工作的小时数称为轴承的基本额定寿命。用符号L10（106r）或Lh（h）表示第48页/共71页

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3）基本额定动载荷

基本额定动载荷是指基本额定寿命为L10=106r时，轴承所能承受的最大载荷，用字母C表示。对于向心轴承，基本额定动载荷是指径向载荷，用Cr表示；对于推力轴承是指轴向载荷，以Ca表示。基本额定动载荷越大，其承载能力也越大。不同的型号基本额定动载荷C可以查手册4）当量动载荷

轴承的基本额定动载荷C是在一定的试验条件下确定的。轴承实际载荷决定了轴承的寿命。引入一假想载荷——当量动载荷P。如果作用在轴承上的实际载荷是径向载荷Fr和轴向载荷Fa的复合作用时，为了计算轴承寿命时能与基本额定动载荷作等价比较，需将实际工作载荷转化为等效的当量动载荷P。在当量动载荷P作用下的寿命与实际工作载荷条件下的寿命相同。第49页/共71页

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当量动载荷P的计算公式如下：①向心轴承（"6"类、"1"类、"2"类）当Fa/Fr≤e时，

P=fpFr当Fa/Fr>e时，

P=fp(XFr+YFa)式中,fP为载荷系数；X、Y分别为径向载荷系数和轴向载荷系数；e为轴向载荷影响系数，见左表。②圆柱滚子轴承（"N"类）圆柱滚子轴承一般只能承受径向载荷，当量动载荷为

P=fpFr③推力轴承推力轴承只能承受轴向载荷，当量动载荷为

P=fpFa载荷性质

举例fP无冲击或轻微冲击

电机、汽轮机、通风机、水泵

1.0～1.2中等冲击机床、车辆、内燃机、冶金机械、起重机械、减速器

1.2～1.8

强大冲击轧钢机、破碎机、钻探机、剪床1.8～3.0第50页/共71页

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5）、滚动轴承的寿命计算公式滚动轴承的基本额定寿命（以下简称为寿命）与承受的载荷有关。其方程为：基本额定寿命L10

与载荷P的关系曲线ε对于球轴承为3，滚子轴承为10/3轴承的工作温度/0C100

125150175200225250300fT1

0.950.900.850.800.750.700.60第51页/共71页

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6）角接触轴承的轴向载荷计算(对于角接触球轴承“7”和圆锥滚子轴承“3”的轴向力求法)①角接触轴承的内部轴向力

角接触轴承存在着接触角α，所以载荷作用中心不在轴承的宽度中点，而与轴心线交于O点。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第52页/共71页

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②角接触轴承的轴向力Fa

的计算为了使角接触轴承能正常工作，一般这种轴承都要成对使用，并将两个轴承对称安装。为外圈窄边相对安装称为正装或面对面安装两外圈宽边相对安装称为反装或背对背安装第53页/共71页

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两种情况：Ⅰ：

则轴有右移的趋势，此时轴承Ⅱ由于被端盖顶住而压紧（简称紧端）；而轴承Ⅰ则被放松（称松端）。

由此得两轴承所受的实际轴向载荷分别为：轴承Ⅰ(松端)轴承Ⅱ(紧端)第54页/共71页学习情境8带式传输机中齿轮减速器内的轴承选用

Ⅱ：

轴有左移的趋势，此时轴承Ⅰ由于被端盖顶住而压紧（简称紧端），而轴承Ⅱ则被放松(称松端)。轴承Ⅱ(松端)轴承Ⅰ(紧端)+FS1+FX=FS2第55页/共71页学习情境8带式传输机中齿轮减速器内的轴承选用

由以上分析，可得出角接触轴承的实际轴向载荷的计算方法要点：

1）根据轴承的安装方式，确定内部轴向力的大小及方向；

2）判断全部轴向载荷合力的方向，确定被压紧的轴承(紧端)及被放松的轴承(松端)；

3）“紧端”轴承所受的实际轴向载荷，应为除了自身内部轴向力之外，其它所有轴向力的代数和；

“松端”轴承所受的实际轴向载荷，等于自身内部轴向力。第56页/共71页学习情境8带式传输机中齿轮减速器内的轴承选用

5、滚动轴承的组合设计1）、滚动轴承的轴向固定①两端固定式(图中调整垫片可移动）第57页/共71页学习情境8带式传输机中齿轮减速器内的轴承选用

②一端固定、一端游动第58页/共71页学习情境8带式传输机中齿轮减速器内的轴承选用

③两端游动第59页/共71页学习情境8带式传输机中齿轮减速器内的轴承选用

④单个轴承的轴向定位与固定外圈与座孔孔用弹性挡圈轴承外圈止动槽内嵌入止动环固定轴承端盖轴承座孔凸肩螺纹环内圈与轴轴肩轴用弹性挡圈轴端档圈+紧固螺钉圆螺母+止动垫圈开口圆锥紧定套+圆螺母和止动垫圈第60页/共71页学习情境8带式传输机中齿轮减速器内的轴承选用

6、轴承组合的调整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；（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，