1、滾動軸承,概述 滾動軸承的主要類型及其代號 滾動軸承類型的選擇 滾動軸承類型的工作情況 滾動軸承尺寸的選擇 軸承裝置的設(shè)計,1 概述,軸承的功用和分類 1功用：用于支承軸，并且實現(xiàn)軸的旋轉(zhuǎn)運動（承受 載荷和相對運動） 2根據(jù)摩擦性質(zhì)分為 -滑動摩擦軸承（滑動軸承） -滾動摩擦軸承（滾動軸承）,外圈,內(nèi)圈,保持架,滾動體,1、滾動軸承的基本結(jié)構(gòu) 小型部件：由外圈、內(nèi)圈、滾動體和保持架等組成，外圈與 軸承座裝配，內(nèi)圈與軸頸裝配，隨軸旋轉(zhuǎn)。 滾動體：實現(xiàn)滾動摩擦，減小零件磨損，常見滾動體； 保持架：把各滾動體分開，保持滾動體在內(nèi)、外圈之間作有 規(guī)律運動。,內(nèi)圈、外圈、滾動體：軸承鉻鋼，硬度60 HR

2、C 保持架：低碳鋼、銅、鋁、塑料。,2、設(shè)計時所要解決的主要問題 軸承本身設(shè)計（主要任務(wù)）：根據(jù)工作條件，選擇類型及尺寸； 滾動軸承的組合設(shè)計（裝置設(shè)計） 軸承組合：指與滾動軸承安裝、調(diào)整、潤滑、密封等有關(guān) 的零件組合； 組合設(shè)計：考慮以上問題所進行的設(shè)計。,2 滾動軸承的主要類型及其代號,2.1 滾動軸承的主要類型、性能與特點 常用標(biāo)準(zhǔn)滾動軸承的名稱、代號及性能特點：,1,4,2,3,5,NA,N,29,6,7,1、按承受載荷方向分類 向心軸承：主要承受徑向載荷Fr 深溝球軸承（6） 圓柱滾子軸承（N） 調(diào)心球軸承（1） 推力軸承：只能承受軸向載荷Fa 推力球軸承（5） 向心推力軸承：Fr

3、+ Fa 角接觸球軸承（7） 圓錐滾子軸承（3）,2、向心推力軸承的主要參數(shù) 接觸角：向心推力軸承滾動體與外圈接觸處的法線與半徑方向的夾角。 是固有特性，反映軸承承受軸向載荷的能力，承載能力。 載荷角：軸承實際承受的徑向載荷Fr 與軸向載荷Fa的合力與半徑方向的夾角。它反映了軸承承受軸向載荷的能力。,滾動軸承的代號（GB/T27293） 前置代號 基本代號 后置代號 分部件： 五 四 三 二 一 公差材料 內(nèi)圈 類型 內(nèi)徑20480 特殊結(jié)構(gòu) 外圈 直徑系列2輕3中4重 C15 AC25 保持架 寬度系列多數(shù)正常系列可不標(biāo) B 40 滾動體 公差/P2、4、5、6、6x、0 游隙/C1、2、0

4、、3、4、5 例：7211C/P5 角接觸球軸承、正常寬度、輕系列、直徑55mm、接觸角15、 5級公差、0組游隙。,2.2 滾動軸承的代號,尺寸系列代號,軸承類型代號,后置代號,內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號 表示同一類型軸承的不同內(nèi)部結(jié)構(gòu)，用字母緊跟著基本代號表示。,圓錐滾子軸承 =10 18 30000 大錐角圓錐滾子軸承 =27 30 30000B,角接觸球軸承 =15 70000C =25 70000AC =40 70000B,公差等級代號 軸承的公差等級分為 6 個級別，依次由高級到低級。 2 級 / P2 4 級 / P4 5 級 / P5 6 級 / P6 6x 級 / P6x 僅適用于圓錐滾子

5、軸承 0 級 / P0 普通級，不標(biāo)出,游隙代號 軸承徑向游隙系列分為 6 個組別，游隙依次由小到大 。 1 組 / C1 2 組 / C2 0 組 常用的游隙組別，不標(biāo)出 3 組 / C3 4 組 / C4 5 組 / C5,前置代號 為軸承分部件代號，用字母表示。 如：用 L 表示可分離軸承的可分離套圈；K 表示軸承的滾動體與保持架組件等等。 代號舉例：,表示內(nèi)徑為50 mm，輕系列，角接觸球軸承，正常寬度，接觸角 =15，5 級公差，0組游隙。,6308,表示內(nèi)徑為40mm，中系列，深溝球軸承，正常寬度系列，正常結(jié)構(gòu)，0 級公差，0 組游隙。,7210C/ P5,3 滾動軸承類型的選擇,

6、依據(jù)：工作條件（載荷大小、方向及性質(zhì)）； 轉(zhuǎn)速的高低； 調(diào)心性能的要求； 安裝、拆卸要求； 經(jīng)濟性要求； 其它要求。,一、軸承的載荷 1、載荷方向：若承受純徑向載荷，宜選用向心軸承，如深溝球軸承“6”、圓柱滾子軸承“N”或滾針軸承“NA”； 只承受純軸向載荷：選推力軸承，如“5”； 既承受徑向載荷Fr，又承受軸向載荷Fa： Fa/Fr較?。哼x用深溝球軸承“6”或接觸角較小的角接 觸球軸承“7”或圓錐滾子軸承“3”； Fa/Fr較大：選用較大的“7”、“3”，或在一個支承同時 用一個向心和推力軸承配合。 2、載荷大小和性質(zhì) 載荷較小（中等、輕）、且平穩(wěn)：宜選用球軸承（點接 觸）； 載荷較大，有沖

7、擊、振動時，宜選用滾子軸承（線接 觸）。,二、軸承的轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速不太高時，轉(zhuǎn)速對軸承類型的選擇影響不大； 每一類軸承都通過實驗確定了在一定條件下的極限轉(zhuǎn)速，因此軸承的實際工作轉(zhuǎn)速必須低于極限轉(zhuǎn)速； 球軸承的極限轉(zhuǎn)速較高，高速時，應(yīng)優(yōu)先選用球軸承； 轉(zhuǎn)速高、載荷小，宜選用較小直徑的球軸承（因為較小直徑的球軸承，它們的滾動體較小，工作時離心力較?。?； 轉(zhuǎn)速高、載荷大，可采用同一支承同時用2個球軸承。,三、調(diào)心性能 當(dāng)軸的中心與支座孔的中心不同心時，或軸因受力變形時，軸承內(nèi)圈中心線與外圈中心線會產(chǎn)生偏位角，容易造成滾動體工作不正常，甚至卡住。這時宜采用有一定調(diào)心性能的調(diào)心球軸承如“1”類或調(diào)心滾子軸承

8、如“2”。,四、安裝、拆卸要求 1若進行軸向安裝，軸承座沒有剖分面時，應(yīng)優(yōu)先選用內(nèi)、外圈可分離的軸承，如圓柱滾子軸承“N”類和圓錐滾子軸承“3”類； 2若軸較大，且軸承安裝在軸的中部，可采用帶錐孔的軸承。,五、經(jīng)濟性要求 在保證軸承工作性能要求的前提下，為使成本降低，一般優(yōu)先采用球軸承、向心軸承。（球軸承比滾子軸承的價格低，向心推力軸承價格比向心軸承高。） 六、其它要求 1對外廓尺寸要求 若要求徑向尺寸較小，宜采用小直徑系列軸承或滾針軸承；若要求軸向尺寸較小時，宜采用窄寬度系列軸承。 2剛度要求 在相同載荷下，采用滾子軸承（線接觸）的剛度比球軸承（點接觸）的剛度高。 3軸承游動 當(dāng)一根軸的兩個

9、支承距離較遠(yuǎn)，或工作前后有較大的溫差時，為適應(yīng)軸和外殼不同熱膨脹的影響，防止軸承卡死，只需把一端的軸承軸向固定，而另一端的軸承使之可以軸向游動。 游動軸承：深溝球軸承“6”和圓柱滾子軸承“N”；向心推力軸承“7”和“3”類不能作游動軸承。,4選用向心推力軸承“3”或“7”類，應(yīng)考慮成對使用。 正裝：面對面安裝； 反裝：背靠背安裝。 成對使用原因：向心推力軸承均有接觸角，當(dāng)只有徑向載荷作用時，軸承內(nèi)部會產(chǎn)生一個派生軸向力S，使得滾動體、內(nèi)圈和軸沿軸向移動，造成承受載荷的滾動體數(shù)目減小，因而軸承承載能力減小，因此應(yīng)采用成對向心推力軸承，以便平衡派生軸向力，提高軸承承載能力。,4 滾動軸承的工作情況

10、,4.1 軸承工作時軸承元件上的載荷分布,向心軸承中徑向載荷的分布圖,軸承元件上的載荷及應(yīng)力變化圖,5.1 滾動軸承的失效形式及其基本額定壽命 失效形式：滾動體或內(nèi)、外圈滾道上的點蝕破壞。 1疲勞點蝕：安裝得當(dāng)、設(shè)計合理、潤滑、密封良好，n10r/min的軸承主要是疲勞點蝕破壞； 2塑性變形：不轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)得很慢，n10r/min，承受較大載荷的軸承，主要是塑性變形破壞； 3磨損：維護、保養(yǎng)不好的軸承，會造成滾動體和滾道過度磨損； 4安裝不當(dāng)，會引起內(nèi)、外圈、保持架的斷裂。,5 滾動軸承尺寸的選擇,外圈膠合,內(nèi)圈點蝕,內(nèi)圈斷裂,內(nèi)圈深度點蝕,滾動軸承的計算準(zhǔn)則 1當(dāng)n10r/min時，用接觸疲勞強度

11、準(zhǔn)則（或疲勞壽命準(zhǔn)則）； 2當(dāng)n10r/min時，用靜強度準(zhǔn)則，通過靜強度計算，選擇軸承尺寸。 注：高速軸承，壽命計算，校驗極限轉(zhuǎn)速。 幾個重要的概念,1軸承的壽命：軸承在運轉(zhuǎn)時，其中任一元件出現(xiàn)疲勞點蝕前所經(jīng)歷的轉(zhuǎn)數(shù)（以106r為單位）或工作小時數(shù)。 2基本額定壽命L10 一批相同型號的軸承，在相同運轉(zhuǎn)條件下，其中有10%的軸承出現(xiàn)疲勞點蝕時，軸承所經(jīng)歷的轉(zhuǎn)數(shù)為該批軸承的基本額定壽命L10. 物理意義：表示軸承達到基本額定壽命時，出現(xiàn)疲勞點蝕的概率為10%。 3預(yù)期計算壽命Lh 4基本額定動載荷C 使軸承的基本額定壽命恰好為106轉(zhuǎn)時，軸承所能承受的載荷值，用字母C表示。 C反映了軸承承載能

12、力的大小，即承受外載荷的極限值（不同型號軸承的C不同，C值查標(biāo)準(zhǔn)，C是通過大量的試驗確定）。,C的確定（與外載荷性質(zhì)有關(guān)） 對向心軸承：指的是純徑向載荷，徑向基本額定動載荷Cr； 對推力軸承：指的是純軸向載荷，軸向基本額定動載荷Ca； 對向心推力軸承：指的是使套圈間產(chǎn)生純徑向位移的載荷的徑向分量。 確定C的試驗條件 內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)、外圈固定，壽命為106r，不發(fā)生點蝕破壞的概率為90%、載荷平穩(wěn)，正常溫度t=1250C。 注：在較高溫度下工作的軸承（t1250C時），應(yīng)引入溫度系數(shù)ft修正基本額定動載荷。 式中 Ct為高溫軸承的基本額定動載荷， ft為溫度系數(shù)。,5.2 滾動軸承的當(dāng)量動載荷 1、定

13、義 為了計算軸承壽命，須將實際載荷換算成當(dāng)量動載荷P，它是一個與實際載荷效果相當(dāng)?shù)募傧胼d荷（在P作用下，軸承的壽命與實際載荷作用下相同）。 2、當(dāng)量動載荷P的確定 對于向心軸承“N”、“NA”，P=Fr 對于推力軸承“5”，P=Fa 對于“3”、“7”類向心推力軸承及“6”類深溝球軸承、調(diào)心軸承如“1”、“2”等， 式中 X、Y分別為徑向、軸向動載荷系數(shù)。 引入載荷系數(shù)fP，則,5.3 滾動軸承壽命的計算公式 1目的 已知軸承的型號、P、n等，求軸承的實際壽命Lh； 已知軸承的轉(zhuǎn)速n、P、預(yù)期計算壽命Lh，求選用具有多大的基本額定動載荷C的軸承。 2壽命計算公式 第一類問題計算公式 式中 為試

14、驗常數(shù)， 對于球軸承=3， 滾子軸承=10/3； 公式的物理意義：已知型號的軸承，在一定工作條件下的實際壽命。,第二類問題的計算公式 公式的物理意義：表明在一定工作條件下以及預(yù)定壽命，應(yīng)選用多大基本額定動載荷的軸承。 3說明 計算實際壽命時，應(yīng)使 選擇軸承型號時，應(yīng)使計算基本額定動載荷值小于等于從標(biāo)準(zhǔn)中選取型號軸承的基本額定動載荷，即 若LhC表，可采用下述方法： a改變軸承系列； b改變軸承類型（把球軸承改為滾子軸承），若還不滿足要求，應(yīng)加大軸頸。,5.4 滾動軸承的疲勞壽命與可靠度 1）根據(jù)某一可靠度R下的軸承預(yù)期壽命L(1-R)，計算滾動軸承相應(yīng)的基本額定壽命L10（即可靠度為90%時的

15、壽命），其計算式為 L10=L(1-R)/1 式中1為滾動軸承壽命的可靠性系數(shù)。 1的計算式為 1=(lnR/ln0.9)1/m 式中R為設(shè)計要求的軸承的可靠度； M為威布爾分布的形狀參數(shù)，大量的統(tǒng)計資料表明，球軸承：m=10/9；滾子軸承：m=3/2；圓錐滾子軸承：m=4/3。 求出L10后，從軸承手冊或樣本中選擇軸承型號，其額定壽命值L10應(yīng)大于L10。,2）根據(jù)某一可靠度下的軸承預(yù)期壽命L(1-R)，計算相應(yīng)的額定動載荷C。 L（1-R）=1(C/P) 相應(yīng)的額定動載荷 C=QPL1/(1-R) 式中Q額定動載荷的可靠性修正系數(shù)，按下式計算： Q=(ln0.9/lnR)1/m 式中，指數(shù)

16、1/（m）：球軸承為3/10；滾子軸承為1/5；圓錐滾子軸承為9/40。 當(dāng)可靠度R已確定時，求出相應(yīng)的額定動載荷C值，再根據(jù)C值從軸承手冊中選擇軸承型號，應(yīng)滿足CC。,5.5 向心推力軸承的載荷計算 Fr1、Fr2為外界作用到軸上的徑向力Fr在各軸承上產(chǎn)生的徑向載荷， Fa的確定： 對深溝球軸承“6”、調(diào)心球軸承“1”和調(diào)心滾子軸承“2”： Fa=A（A外界作用到軸上的軸向作用力） 對于向心推力軸承“3”和“7”類，應(yīng)考慮A和派生軸向力S及一對軸承的布置方式來確定Fa。 1Fr1、Fr2的確定 根據(jù)力的徑向平衡條件，當(dāng)Fr的大小、作用點已知時，F(xiàn)r1、Fr2可確定。,2Fa的確定 方法：確定

17、軸承派生軸向力的大小、方向S1、S2； S大小的確定，參考表11.9。 S方向的確定：始終指向外圈厚度較小的一邊。 根據(jù)A及S的大小和方向，確定軸上合力的指向，然后判斷哪個軸承被壓緊，哪個軸承被放松。,以軸和與其相配合的軸承內(nèi)圈為分離體，如達到軸向平衡時，應(yīng)滿足： 當(dāng) ，有兩種情況： 當(dāng) 時，則軸有向左竄動的趨勢，相當(dāng)于軸承1被“壓緊”，軸承2被“放松”。 確定Fa: 當(dāng) ，軸承1被“壓緊”，軸承2被“放松” 當(dāng) ，軸承1被“放松”，軸承2被“壓緊”,小結(jié)：先通過派生軸向力及外加軸向載荷的計算與分析，判定被“放松”或被“壓緊”的軸承；然后確定被“放松”軸承的軸向力僅為其本身派生的軸向力，被“壓

18、緊”軸承的軸向力則為除去本身派生的軸向力后其余各軸向力的代數(shù)和。 3P的確定 取P=Pmax(P1，P2) 4軸承的壓力中心 對“6”類深溝球軸承，支點在軸承寬度中點； 對向心推力軸承，支點在壓力中心； 滑動軸承：當(dāng)B/d1時，e=0.5B；當(dāng)B/d1，取e=0.5d，但不小于（0.250.35）B。 對于調(diào)心軸承，e=0.5B。,5.6 滾動軸承的靜載荷 1、基本額定靜載荷 基本額定靜載荷C0（Cor，Coa） 2、當(dāng)量靜載荷 當(dāng)量靜載荷P0 式中 X0、Y0分別為當(dāng)量靜載荷的徑向、軸向載荷系數(shù)，其值可查軸承手冊。,3、靜載荷校核計算 按軸承靜載能力選擇軸承 C0S0P0 式中 S0為靜強度

19、安全系數(shù)。 注：若軸承轉(zhuǎn)速n10r/min，應(yīng)按壽命選擇軸承； 若軸承n10r/min，應(yīng)按靜強度選擇軸承； 對高速、重載或有沖擊、振動載荷的場合，應(yīng)按動載荷選擇軸承，再按靜強度進行校核； 轉(zhuǎn)速較高軸承，還應(yīng)校核極限轉(zhuǎn)速，即n工nlim（工作時實際轉(zhuǎn)速小于等于軸承極限轉(zhuǎn)速）。,例：圖示斜齒輪軸系，兩端正裝兩個圓錐滾子軸承，軸頸d0=30-35mm； 齒輪分度圓直徑d=45mm，F(xiàn)t=3000N， Fre=1200N， A=900N；n=385rpm，中等沖擊載荷；計算軸承壽命。,1.計算徑向載荷 垂直面支反力 RVI=397.5N， RV2=802.5N 水平面支反力 RH1= RH2=150

20、0H,解：選取軸承型號“3206” C=24.8kN，e=0.36，Y=1.7,50,50,Rv1,Rv2,RH1,RH2,Fre,A,Ft,Fre,A,Ft,則徑向載荷 Fr1=R1=1552N，F(xiàn)r2=R2=1701N,軸承放松 ： Fa1=S1=456N 軸承壓緊： Fa2 = A +S1=1356N,3.計算當(dāng)量動載荷,R1,R2,A=900N,S1,S2,P1=fPFr1=1.51552=2328N P2=fP (X Fr2 +YFa2 ) =1.5 (0.4 1701+1.7 1356)=4478N,2.計算軸向載荷 由手冊選軸承型號“3206” C=24.8kN，e=0.36，Y

21、=1.7,4.計算壽命,6 軸承裝置的設(shè)計,1、滾動軸承的配置 軸系應(yīng)有確定的位置，防止軸向竄動；防止溫升后卡死；軸承游隙的調(diào)整。常用的軸承配置有： （1）雙支點單向固定（兩端單向固定） 以一個軸承的外側(cè)端面限制一個方向移動，另一軸承外側(cè)端面限制另一個方向移動，通過預(yù)留間隙適應(yīng)軸的熱伸長。,深溝球軸承也可作雙支點單向固定的支承 通過調(diào)整端蓋與外殼之間墊片的厚度，使軸承外圈與端蓋之間留有很小的軸向間隙，以適當(dāng)補償軸熱伸長。,（2）單支點雙向固定（一端雙向固定，一端游動） 特點：一軸承外圈兩側(cè)固定限制軸兩方向移動，稱為固定支承，另一支承作為游動支承。 注意點：用在跨距L400mm，溫度升高較大的場

22、合； 固定支承的內(nèi)、外圈的內(nèi)外側(cè)均應(yīng)固定，固定支承的類型，隨Fa/Fr增大，依次采用“6”“7”“3”向心軸承與推力軸承的組合。,游動支承類型，采用深溝球軸承“6”和圓柱滾子軸承“N”和滾針軸承“NA”，固定方式： 使用“6”時，內(nèi)、外圈不可分離，只需固定內(nèi)圈（內(nèi)、外側(cè)均應(yīng)固定； 使用“N”和“NA”時，內(nèi)、外圈可分離，內(nèi)、外圈的內(nèi)、外側(cè)均應(yīng)固定。 “3”和“7”類軸承不能作游動支承。,（3）兩端游動支承 人字齒輪的軸,2、滾動軸承的配合 軸承的配合是指內(nèi)圈與軸頸及外圈與外殼孔之間的配合。 考慮的問題： 1承載情況： 載荷、沖擊振動越大，選緊配合；徑向載荷方向不變時，內(nèi)圈與軸的配合應(yīng)選緊配合，當(dāng)徑向載荷方向經(jīng)常變化時，外圈與支承孔的配合應(yīng)選緊配合。 2工作溫度 內(nèi)圈溫度高于軸的溫度時，應(yīng)選緊配合；外圈溫度高于支座孔的溫度時，應(yīng)選松配合。 3從轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)精度 轉(zhuǎn)速、精度高，應(yīng)選緊配合。 4拆裝要求：配合應(yīng)松。 5游動要求：應(yīng)選松配合。 內(nèi)圈與軸配合常用：n6、m6、k6（基孔制）；外圈與支座孔配合：J7、H7（基軸制）；游動圈配合G7。,3、支承部分的剛性和同心度 剛性：跨距盡量小，懸臂短； 支承座加筋、加