潘存云教授研制第六節(jié)、滾動(dòng)軸承的類型選擇滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)零件，要求設(shè)計(jì)者應(yīng)能在機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)使用的要求較合理地選擇滾動(dòng)軸承的類型與規(guī)格。一、滾動(dòng)軸承選擇的一般過(guò)程根據(jù)載荷性質(zhì)選擇軸承的類型和直徑系列按軸徑確定軸承內(nèi)徑不進(jìn)行承載能力驗(yàn)算NYEND合格嗎？校核承載能力Y有嚴(yán)格要求嗎？N潘存云教授研制潘存云教授研制1、軸承的載荷由于結(jié)構(gòu)不同，各類軸承的使用性能也不相同，現(xiàn)說(shuō)明如下。二、滾動(dòng)軸承選擇應(yīng)考慮的問(wèn)題載荷方向向心軸承用于受徑向力Fr潘存云教授研制潘存云教授研制1、軸承的載荷二、滾動(dòng)軸承選擇應(yīng)考慮的問(wèn)題載荷方向向心軸承用于受徑向力向心推力軸承用于承受徑向力和周向力聯(lián)合作用FaFr潘存云教授研制推力軸承1、軸承的載荷二、滾動(dòng)軸承選擇應(yīng)考慮的問(wèn)題載荷方向向心軸承用于受徑向力推力軸承用于受軸向力向心推力軸承用于承受徑向力和周向力聯(lián)合作用Fa載荷大?。阂话悖簼L子軸承≈(1.5~3)球軸承當(dāng)d≤20mm時(shí)，兩者承載能力接近，宜采用球軸承。大載荷采用滾子軸承因滾子軸承與角接觸球軸承可以同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷。

在同樣的外形尺寸下，滾子軸承的承載能力大于球軸承。承受徑向載荷為主；0?<α<45?

45?<α<90?

承受軸向載荷為主；α=0?

α=90?

滾動(dòng)體為滾子，則只能承受徑向載荷；若滾動(dòng)體為球，可承受一定的軸向載荷。只能承受軸向載荷。2、

軸承的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速過(guò)高

溫度↑

潤(rùn)滑失效

滾動(dòng)體回火或膠合破壞。極限轉(zhuǎn)速——滾動(dòng)軸承在一定載荷與潤(rùn)滑條件下，允許的最高轉(zhuǎn)速。具體可查閱設(shè)計(jì)手冊(cè)或軸承樣本。選用原則：(1)球軸承比滾子軸承的極限轉(zhuǎn)速高，應(yīng)優(yōu)先選用球軸承；(2)在高速時(shí)，以選用超輕、特輕及輕系列的軸承；內(nèi)徑相同時(shí)，外徑越小，滾動(dòng)體就越輕小，產(chǎn)生的離心慣性力也小，；潘存云教授研制調(diào)心軸承3、軸承的調(diào)心行性能影響軸承正常運(yùn)轉(zhuǎn)。角偏差↑

可采用調(diào)心軸承。滾針軸承對(duì)軸線傾斜最敏感，應(yīng)盡可能避免在軸線有傾斜的情況下使用。軸承由于安裝誤差或軸的變形等都會(huì)引起內(nèi)外圈中心線發(fā)生相對(duì)傾斜。其傾斜角稱為角偏差。(3)保持架的材料對(duì)軸承轉(zhuǎn)速影響極大，實(shí)體保持架比沖壓保持架允許有更高一些的轉(zhuǎn)速；(4)推力軸承的極限轉(zhuǎn)速很低，當(dāng)工作轉(zhuǎn)速高時(shí)，若軸向載荷不是十分大，可以采用角接觸球軸承來(lái)承受純軸向力；(5)若工作轉(zhuǎn)速超過(guò)了軸承樣本，可以用提高公差等級(jí)、適當(dāng)增大游隙、選用循環(huán)冷卻等方法。θ潘存云教授研制潘存云教授研制Fr一、滾動(dòng)體的受力分析受純徑向載荷Fr時(shí)，上半圈滾動(dòng)體不受力；下半圈各滾動(dòng)體受力大小方向均不同?？梢詫?dǎo)出

z為滾動(dòng)體的總數(shù)。所有水平分力相互抵銷，鉛垂分力與外載荷平衡。受純軸向載荷時(shí)，各滾動(dòng)體受力相同；徑向載荷的分布Fmax滾動(dòng)體的應(yīng)力變化情況潘存云教授研制滾動(dòng)體、動(dòng)圈上確定點(diǎn)的應(yīng)力變化σHFNito固定圈上確定點(diǎn)的應(yīng)力變化σHFNito有載荷無(wú)載荷δ0第七節(jié)滾動(dòng)軸承的失效形式、壽命計(jì)算和靜強(qiáng)度計(jì)算二、失效形式疲勞破壞塑性變形工作過(guò)程中，滾動(dòng)體相對(duì)內(nèi)外圈不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，因此滾動(dòng)體和滾道接觸表面受脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，產(chǎn)生疲勞點(diǎn)蝕。當(dāng)軸承轉(zhuǎn)速很低或間歇擺動(dòng)時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生疲勞損壞。但很大的靜載荷或沖擊載荷作用下，會(huì)使?jié)L道和滾動(dòng)體產(chǎn)生永久變形，從而使軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生劇烈振動(dòng)和噪音而失效。早期磨損膠合內(nèi)外圈和保持架破裂維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng)而造成。設(shè)計(jì)：潘存云2051015501000R(%)軸承的壽命曲線L/(1×10-6r)對(duì)一組同一型號(hào)的軸承，由于材料、熱處理和工藝等很多隨機(jī)因素的影響，即使在相同條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，壽命也不一樣，有的甚至相差幾十倍。因此，對(duì)一個(gè)具體的軸承，很難預(yù)知其確切的壽命。實(shí)驗(yàn)表明：壽命與可靠性有關(guān)。如圖三、軸承壽命定義：軸承在一定條件下，其中任何零件出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕之前的總轉(zhuǎn)數(shù)稱為：可靠度：一組相同軸承能達(dá)到或超過(guò)規(guī)定壽命的百分比.基本額定壽命：一組同一型號(hào)軸承，在同一運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，其可靠度R為90%時(shí)的壽命.換句話說(shuō)對(duì)于單個(gè)軸承而言，其損壞的可能性只有90%壽命為1百萬(wàn)轉(zhuǎn)時(shí).可靠度為90%，壽命為5百萬(wàn)轉(zhuǎn)時(shí).可靠度只有50%，軸承壽命即10%的軸承發(fā)生點(diǎn)蝕破壞，而90%軸承不發(fā)生點(diǎn)蝕破壞前的轉(zhuǎn)數(shù)L10(單位106轉(zhuǎn)）或者工作小時(shí)數(shù)Lh作為軸承的壽命基本額定動(dòng)載荷：基本額定壽命為L(zhǎng)10=1（106轉(zhuǎn)）時(shí)，軸承所能承受的極限載荷C。.向心軸承記為：Cr，可查表推力軸承記為：Ca軸承預(yù)期壽命Lh的參考值使用場(chǎng)合不經(jīng)常使用的儀器和設(shè)備500Lh/h

短時(shí)間或間斷使用，中斷時(shí)不致引起嚴(yán)重后果3000~8000間斷使用，中斷時(shí)會(huì)引起嚴(yán)重后果8000~12000每天8h工作的機(jī)械12000~20000每天24h連續(xù)工作的機(jī)械40000~60000四、壽命計(jì)算公式載荷—壽命曲線載荷—壽命曲線的公式：ε——壽命指數(shù)球軸承ε=3滾子軸承ε=10/30123451015L∞(106)29.5252015105PKNP——當(dāng)量動(dòng)載荷溫度系數(shù)ft

軸承工作溫度/℃

溫度系數(shù)ft

≤12025020015012530010.950.900.700.800.60

載荷系數(shù)fP

載荷性質(zhì)無(wú)沖擊或輕微沖擊中等沖擊強(qiáng)烈沖擊fP1.0~1.21.2~1.81.8~3.0軸承預(yù)期壽命Lh的參考值使用場(chǎng)合不經(jīng)常使用的儀器和設(shè)備500Lh/h

短時(shí)間或間斷使用，中斷時(shí)不致引起嚴(yán)重后果3000~8000間斷使用，中斷時(shí)會(huì)引起嚴(yán)重后果8000~12000每天8h工作的機(jī)械12000~20000每天24h連續(xù)工作的機(jī)械40000~60000五、當(dāng)量動(dòng)載荷的計(jì)算滾動(dòng)軸承的基本動(dòng)載荷是在一定的實(shí)驗(yàn)條件下確定的。對(duì)于向心軸承是指軸承承受純徑向載荷；對(duì)于推力軸承是指承受中心軸向載荷。實(shí)際情況可能既受徑向載荷又有軸向載荷，則必須將實(shí)際載荷換算成與實(shí)驗(yàn)條件相同的載荷后，才能和基本額定動(dòng)載荷進(jìn)行比較。換算后的載荷是一種假定載荷，稱為當(dāng)量載荷。含義：當(dāng)量動(dòng)載荷是一種考慮徑向載荷與軸向載荷雙重影響，經(jīng)換算后的假想載荷。其效果與某一個(gè)基本額定動(dòng)載荷相當(dāng)。計(jì)算公式：P=XFr+Y

FaX——徑向動(dòng)載荷系數(shù)；Y——軸向動(dòng)載荷系數(shù)。向心軸承：P=Fr推力軸承：P=Fa向心軸承當(dāng)量載荷系數(shù)X、Y的值軸承類型深溝球軸承0.0140.192.3Fa

C0

eFa/Fr>eFa/Fr

≤eXYXY0.0280.221.990.0560.261.710.0840.281.550.110.300.561.4510………………0.0150.381.470.0290.401.400.0580.231.300.0870.461.23α=15?0.120.470.441.1910………………角接觸球軸承α=25?—0.680.410.8710α=40?—1.140.350.5710圓錐滾子軸承(單列)—1.5tanα0.40.4cotα10調(diào)心球軸承(雙列)—1.5tanα0.650.65cotα10(單列)設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云六、角接觸向心軸承軸向載荷的計(jì)算1、派生軸向力Fr由于α的存在，即使在徑向載荷的作用下，其接觸力可分解為徑向和軸向兩個(gè)分量。Fi=F’i+F”iF’iF”iα總軸向力F’=∑F’i派生軸向力方向：由軸承外圈寬邊指向窄邊。派生軸向力的作用點(diǎn)：滾動(dòng)體與外圈作用點(diǎn)的法線與軸線的交點(diǎn)。Fi角接觸向心球軸承

軸承類型角接觸向心球軸承F’eFr

0.68Fr1.14Fr圓錐滾子軸承α=15?α=25?α=40?Fr/(2Y)Y是的軸向系數(shù)>eFrFa——派生軸向力F’的近似值可按如下近似公式計(jì)算第i個(gè)滾動(dòng)體為使內(nèi)部軸向力平衡，以免軸串動(dòng)，這種軸承應(yīng):成對(duì)使用，對(duì)稱安裝。下面分兩個(gè)軸承面對(duì)面或背對(duì)背安裝兩種情況進(jìn)行詳細(xì)分析設(shè)計(jì)：潘存云a1a2O1O212外圈窄邊相對(duì)安裝(正裝)設(shè)計(jì)：潘存云a2a1O1O212外圈寬邊相對(duì)安裝(反裝)設(shè)計(jì)：潘存云a1a2O1O2121.若FA+F’2>F’1壓緊端：Fa1=FA+F’2

放松端：Fa2=F’2

2.若FA+F’2<F’1放松端：Fa1=F’1

壓緊端：Fa2=F’1-FAFA外圈窄邊相對(duì)安裝(正裝)結(jié)論：放松端軸承的軸向載荷=內(nèi)部軸向力壓緊端軸承的軸向載荷=其余軸向力的代數(shù)和本身除外軸承2(放松端)承受的軸向載荷：F’2Fr2F’1Fr1由于軸承1的右端已固定，軸不能向右移動(dòng)，軸承1被壓緊。由平衡條件得軸承1(壓緊端)承受的軸向載荷：則軸承2被壓緊。由平衡條件得：2、角接觸軸承軸向力計(jì)算Fr設(shè)計(jì)：潘存云a2a1O1O212外圈寬邊相對(duì)安裝(反裝)FAF’2Fr2F’1Fr1反裝時(shí)選左邊的軸承為1，右邊的軸承為2。1.若

FA+F’2>F’1

則有：結(jié)論與正裝相同！壓緊端：Fa1=FA+F’2

放松端：Fa2=F’2

2.若FA+F’2<F’1

,則有：放松端：Fa1=F’1

壓緊端：Fa2=F’1-FA結(jié)論：放松端軸承的軸向載荷=內(nèi)部軸向力壓緊端軸承的軸向載荷=其余軸向力的代數(shù)和本身除外Fr總結(jié)動(dòng)載荷：壽命計(jì)算X、Y值計(jì)算查表P=XFr+Y

FaFr：外載荷計(jì)算支撐的約束反力Fa根據(jù)有無(wú)派生軸向力計(jì)算校核軸承壽命選擇軸承尺寸選擇的過(guò)程由力分析確定軸承所承受的Fr與Fa計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P=XFr+YFa明確軸承的工作轉(zhuǎn)速n與預(yù)計(jì)壽命Lh計(jì)算軸承應(yīng)滿足的基本額定動(dòng)載荷由軸承樣本（手冊(cè)）查取合適的軸承七、滾動(dòng)軸承的靜承載能力在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)每一種規(guī)格的滾