軸承的選擇與設(shè)計(jì)概要

2.軸承的轉(zhuǎn)速若軸承的尺寸和精度相同，則球軸承的極限轉(zhuǎn)速比滾子軸承高，所以當(dāng)轉(zhuǎn)速較高且旋轉(zhuǎn)精度要求較高時(shí)，應(yīng)選用球軸承.推力軸承的極限轉(zhuǎn)速低。當(dāng)工作轉(zhuǎn)速較高，而軸向載荷不大時(shí)，可采用角接觸球軸承或深溝球軸承。對(duì)高速回轉(zhuǎn)的軸承，為減小滾動(dòng)體施加于外圈滾道的離心力，宜選用外徑和滾動(dòng)體直徑較小的軸承。一般應(yīng)保證軸承在低于極限轉(zhuǎn)速條件下工作。若工作轉(zhuǎn)速超過(guò)軸承的極限轉(zhuǎn)速，可通過(guò)提高軸承的公差等級(jí)、適當(dāng)加大其徑向游隙等措施來(lái)滿足要求。3.調(diào)心性能軸承內(nèi)、外圈軸線間的偏移角應(yīng)控制在極限值之內(nèi)，否則會(huì)增加軸承的附加載荷而降低其壽命。對(duì)于剛度差或安裝精度差的軸系，軸承內(nèi)、外圈軸線間的偏位角較大，宜選用調(diào)心類軸承。如調(diào)心球軸承（1類）、調(diào)心滾子軸承（2類）等。4.允許的空間當(dāng)軸向尺寸受到限制時(shí)，宜選用窄或特窄的軸承。當(dāng)徑向尺寸受到限制時(shí)，宜選用滾動(dòng)體較小的軸承。如要求徑向尺寸小而徑向載荷又很大時(shí)，可選用滾針軸承。6.經(jīng)濟(jì)性在滿足使用要求的情況下應(yīng)盡量選用價(jià)格低廉的軸承。一般情況下球軸承的價(jià)格低于滾子軸承。軸承的精度等級(jí)越高，其價(jià)格也越高。5.裝調(diào)性能圓錐滾子軸承（3類）和圓柱滾子軸承（N類）的內(nèi)外圈可分離，裝拆比較方便。在同尺寸和同精度的軸承中深溝球軸承的價(jià)格最低。同型號(hào)、尺寸，不同公差等級(jí)的深溝球軸承的價(jià)格比約為P0∶P6∶P5∶P4∶P2≈1∶1.5∶2∶7∶10。如無(wú)特殊要求，應(yīng)盡量選用普通級(jí)精度軸承，只有對(duì)旋轉(zhuǎn)精度有較高要求時(shí)，才選用精度較高的軸承。除此之外，還可能有其他各種各樣的要求，如軸承裝置整體設(shè)計(jì)的要求等。因此設(shè)計(jì)時(shí)要全面分析比較，選出最合適的軸承。一、滾動(dòng)軸承內(nèi)、外圈的軸向定位§15—7滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)正確選用軸承類型和型號(hào)之后，為了保證軸與軸上旋轉(zhuǎn)零件正常運(yùn)行，還應(yīng)解決軸承組合的結(jié)構(gòu)問(wèn)題，其中包括，軸承組合的軸向固定，軸承與相關(guān)零件的配合，間隙調(diào)整、裝拆、潤(rùn)滑等一系列問(wèn)題。表15-9滾動(dòng)軸承內(nèi)圈的軸向固定方法

表15-10滾動(dòng)軸承外圈的軸向固定方法

(a)彈性擋圈和軸肩(b)軸端端蓋和軸肩(c)圓螺母和軸肩(d)圓螺母和止推墊圈1.滾動(dòng)軸承內(nèi)圈軸向緊固常用方法。(a)彈性擋圈緊固 (b)止動(dòng)環(huán)緊固2.滾動(dòng)軸承外圈軸向緊固常用方法(c)端蓋緊固(d)螺紋環(huán)緊固二、軸系的固定1、兩端單向固定正常的滾動(dòng)軸承支承應(yīng)使軸能正常傳遞載荷而不發(fā)生軸向竄動(dòng)及軸受熱膨脹后卡死等現(xiàn)象。常用的滾動(dòng)軸承支承結(jié)構(gòu)型式有三種：軸的兩個(gè)軸承分別限制一個(gè)方向的軸向移動(dòng)，這種固定方式稱為兩端單向固定?？紤]到軸受熱伸長(zhǎng)，對(duì)于深溝球軸承可在軸承蓋與外圈端面之間，留出熱補(bǔ)償間隙c＝0．2～0．3mm。間隙量的大小可用一組墊片來(lái)調(diào)整。這種支承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝調(diào)整方便，它適用于工作溫度變化不大的短軸。2、一端雙向固定，一端游動(dòng)一端支承的軸承，內(nèi)、外圈雙向固定，另一端支承的軸承可以軸向游動(dòng)。雙向固定端的軸承可承受雙向軸向載荷，游動(dòng)端的軸承端面與軸承蓋之間留有較大的間隙。以適應(yīng)軸的伸縮量，這種支承結(jié)構(gòu)適用于軸的溫度變化大和跨距較大的場(chǎng)合。3、兩端游動(dòng)兩端游動(dòng)支承結(jié)構(gòu)的軸承，分別不對(duì)軸作精確的軸向定位。兩軸承的內(nèi)、外圈雙向固定，以保證軸能作雙向游動(dòng)。兩端采用圓柱滾子軸承支承，適用于人字齒輪主動(dòng)軸。但與其嚙合的另一軸系必須兩端固定。1、滾動(dòng)軸承與軸和座孔的配合軸承內(nèi)圈與軸js6，j6，k6，m6，n6G7，H7，JS7，J7軸承外圈與軸承座孔基孔制：松→緊基軸制：松→緊滾動(dòng)軸承配合是指內(nèi)圈與軸頸、外圈與外殼孔的配合。內(nèi)孔與軸的配合采用基孔制，外徑與外殼孔的配合采用基軸制。三、配合5）與空心軸配合的軸承應(yīng)取較緊的配合。

滾動(dòng)軸承配合的選擇原則：1）轉(zhuǎn)動(dòng)圈比不動(dòng)圈配合松一些2）高速、重載、有沖擊、振動(dòng)時(shí)，配合應(yīng)緊一些，載荷平穩(wěn)時(shí)，配合應(yīng)松一些3）旋轉(zhuǎn)精度要求高時(shí)，配合應(yīng)緊一些4）常拆卸的軸承或游動(dòng)套圈應(yīng)取較松的配合四.滾動(dòng)軸承的安裝與拆卸

軸承內(nèi)圈與軸頸配合較緊，對(duì)于小尺寸的軸承，一般可用壓力直接將軸承的內(nèi)圈壓入軸頸。對(duì)于尺寸較大的軸承，可先將軸承放在溫度為80-100℃的熱油中加熱，使內(nèi)孔脹大，然后用壓力機(jī)裝在軸頸上。拆卸軸承時(shí)應(yīng)使用專用工具。為便于拆卸，設(shè)計(jì)時(shí)軸肩高度不能大于內(nèi)圈高度。

滾動(dòng)軸承的裝拆要求：1）壓力應(yīng)直接加于配合較緊的套圈上2）不允許通過(guò)滾動(dòng)體傳遞裝拆力3）要均勻施加裝拆力§滾動(dòng)軸承失效形式、壽命

計(jì)算和靜強(qiáng)度計(jì)算一、滾動(dòng)軸承的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則(1)疲勞破壞(點(diǎn)蝕)(2)塑性變形←疲勞接觸應(yīng)力→←ｎ極低、Ｆ較大→靜強(qiáng)度計(jì)算(3)磨損潤(rùn)滑不良，雜質(zhì)、灰塵的侵入→暫無(wú)公式壽命計(jì)算1.疲勞點(diǎn)蝕安裝潤(rùn)滑和維護(hù)良好2.塑性變形轉(zhuǎn)速很低或作間歇擺動(dòng)3.磨損潤(rùn)滑不良、密封不嚴(yán)、多塵條件二、軸承的壽命計(jì)算

軸承中任一元件出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕前,一個(gè)套圈相對(duì)另一套圈的轉(zhuǎn)數(shù)或工作小時(shí)數(shù)。指一批相同的軸承,在相同工作條件下，有90％的軸承沒(méi)有發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕前的轉(zhuǎn)數(shù)或總工作小時(shí)數(shù)。1.軸承壽命：含義：⑴一批軸承中有90％的壽命將比其基本額定壽命長(zhǎng)；⑵一個(gè)軸承在基本額定壽命期內(nèi)正常工作的概率有90％，失效率為有10％2.基本額定壽命Ｌ10：（一）壽命計(jì)算中的基本概念額定動(dòng)載荷：當(dāng)軸承額定壽命為10６轉(zhuǎn)時(shí)，軸承能承受的最大載荷，用C表示。3.滾動(dòng)軸承的額定動(dòng)載荷C=｛Cr——徑向載荷或分量Ca——軸向載荷（二）滾動(dòng)軸承壽命的計(jì)算公式軸承壽命曲線：CC1234=25.6L10式中：n——轉(zhuǎn)速r／minε——壽命指數(shù)（球軸承ε＝３;滾子軸承ε＝10/3）Ｐ——當(dāng)量動(dòng)載荷假定的載荷→與實(shí)際載荷相當(dāng)高溫下軸承C值將減小，引入溫度系數(shù)ft表14—13（轉(zhuǎn)）(h)（三）當(dāng)量動(dòng)載荷Ｐ軸承壽命計(jì)算公式P＝fP（XFr＋YFa）X、Y－徑向、軸向載荷系數(shù)查表(15-14)ｆP－載荷系數(shù)，查表(15-12)Fr、Fa－軸承的徑向、軸向力（注意區(qū)別軸上載荷）①查判斷系數(shù)e→┌深溝球軸承—按f0Fa/C0rf0=14.7查e└角接觸球軸承—按Fa/C0查e

(Ｃ０－軸承的額定靜載荷）②判Fa/Fr與e的關(guān)系→定X、YFa/Fr≤e－軸向力較小,可忽略不計(jì),只計(jì)Ｒ→Ｐ＝fPＲ即：X=1,Y=0－軸向力較大,要計(jì)即：X≠1,Y≠0Fa/Fr＞e只能承受純徑向載荷的軸承（N、NA類）：P＝fPFr設(shè)計(jì)軸承的基本方法：⑴由工作條件定軸承類型→×0000⑵由結(jié)構(gòu)定軸承直徑→×00××⑶初選型號(hào)→×××××→查C、C0⑷驗(yàn)算壽命：計(jì)算軸承載荷→查e、X、Y→計(jì)算P→計(jì)算Lh

→分析軸承是否合格只能承受純軸向載荷的軸承（5類）：P＝fPFa例１：已知齒輪軸采用一對(duì)6211軸承，已知軸承載荷Ｒ1=3500Ｎ，F(xiàn)a1=1606Ｎ，R2=2500Ｎ，F(xiàn)a2=０fP＝1.2，試求P1、P2。解：查得：C0=29200Ｎ①查e：②求X、Y:f0Fa1/C0=14.7×1606/29200=0.8085→e1在0.26-0.28之間,插值得e1=0.27Fa1/R1=1606/3500=0.459＞e

X1=0.56,Y1=1.7∵Fa2=0X2=1,Y2=0③求Ｐ:

P1=fP(X1R1+Y1Fa1)=1.2(0.56×3500+1.7×1606)=5628Ｎ

P2=fPR2=1.2×2500=3000Ｎ

∵P1＞P2∴１軸承危險(xiǎn)，計(jì)算1的壽命三.軸承的軸向載荷Fa

1.徑向軸承－(6、1、2類)Fae1212FaeFd2.角接觸軸承(3、7類)└一端固定、一端游動(dòng)Fa1=Fae,Fa2=0Fae指向者受力Fa1=0,Fa2=Fae(1)派生軸向力Fd∵＞０，∴在Ｒ作用下→Fd→內(nèi)外圈分離→∴成對(duì)使用Fd的大小→查表┌兩端固定→→固定端受力(2)安裝型式（成對(duì)使用）角接觸軸承應(yīng)成對(duì)使用→以抵消派生軸向力和避免軸產(chǎn)生軸向竄動(dòng)①正安裝（X型、面對(duì)面）→兩軸承外圈的窄邊相對(duì)→Ｆd面對(duì)面跨距減少②反安裝（O型、背對(duì)背）→兩軸承外圈的寬邊相對(duì)→Ｆd背對(duì)背跨距增大Fd1Fd2Fd1Fd2說(shuō)明：軸承支點(diǎn)（壓力中心）偏移，但為方便計(jì)算，仍取軸承寬度中點(diǎn)為支點(diǎn)(3)角接觸軸承的軸向載荷Fa1、Fa2軸向載荷┌軸上外載荷Fae→Fa＝？└軸承的派生軸向力Fd分析：Fd1+Fae與Fd2比較FaeFd1Fd2S2⑴當(dāng)Fd1+Fae＞Fd2⑵當(dāng)Fd1+Fae＜Fd2→┌Fa1=└Fa2=→右邊壓緊→S2→Fd1+Fae＝Fd2+S2

Fd1

Fd2＋S2＝Fd1＋Fae→Fd1+Fae＋S1＝Fd2左邊壓緊→S1∴┌Fa1＝└Fa2＝Fd1＋S1＝Fd2－FaeFd2S1FaeFd1Fd2FaeFd1Fd2⑴當(dāng)Fd1+Fae＞Fd2⑵當(dāng)Fd1+Fae＜Fd2

右邊壓緊左邊壓緊計(jì)算軸向載荷的方法:①畫安裝簡(jiǎn)圖→標(biāo)明軸承的派生軸向力Fd方向②計(jì)算Fd1、Fd2③根據(jù)Fd1、Fae、Fd2三者的關(guān)系判斷壓緊、放松端

壓緊端=除本身的派生軸向力外其余軸向力之和放松端=本身的派生軸向力Fd2Fd1Fae21R2R1右邊壓緊左邊壓緊判斷壓緊、放松端時(shí)要注意正、反裝例２:一對(duì)反裝7312AC軸承,R1＝5000N,R2＝8000N，F(xiàn)ae＝2000N，由1軸承指向2軸承，求Fa1、Fa2。解：①畫安裝簡(jiǎn)圖→Fd2與Fae同向求Fd1，F(xiàn)d2②求Fa1，F(xiàn)a2∵Fd2＋Fae＝5440＋2000＝7440N＞Fd1＝3400NFa1＝Fd2＋Fae＝7440NFa12＝Fd2＝5440NFd1＝0.68R1＝0.68×5000＝3400NFd2＝0.68R2＝0.68×8000＝5440NFd1Fd2Fae12R1R2軸承1被壓緊軸承2被放松四.軸承壽命計(jì)算步驟求R1、R2例３:接上題,如果n＝960r/min,fP＝1.2,求軸承壽命?！驠a1、Fa2→求P1、P2→求Lh(C′)解：查得7212AC軸承的C＝42800N，e＝0.68Fa1／R1＝7440／5000＝1.488＞eX1＝0.41，Y1＝0.87P1＝fP(X1R1＋Y1A1)＝1.2(0.41×5000＋0.87×74