機(jī)械設(shè)計第十三章1

1、第十三章第十三章 滾動軸承滾動軸承 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 凌丹凌丹 v軸承軸承 支承軸及軸上零件支承軸及軸上零件 保證軸的旋轉(zhuǎn)精度保證軸的旋轉(zhuǎn)精度 減少軸與支承之間減少軸與支承之間 的摩擦與磨損的摩擦與磨損 v與滑動軸承相比與滑動軸承相比 優(yōu)點：優(yōu)點：摩擦阻力小、啟摩擦阻力小、啟 動容易、效率高、潤滑動容易、效率高、潤滑 簡便、易于更換；簡便、易于更換； 缺點：缺點：抗沖擊能力差、抗沖擊能力差、 工作時有震動和噪聲、工作時有震動和噪聲、 有些場合不適用。有些場合不適用。 v設(shè)計時所要解決的主要問題設(shè)計時所要解決的主要問題 軸承本身的設(shè)計軸承本身的設(shè)計 根據(jù)工作條件，選擇類型及尺寸；根據(jù)工作

2、條件，選擇類型及尺寸； 軸承壽命校核軸承壽命校核 滾動軸承裝置的設(shè)計滾動軸承裝置的設(shè)計 與滾動軸承安裝、調(diào)整、潤滑、密封等有關(guān)與滾動軸承安裝、調(diào)整、潤滑、密封等有關(guān) 的零件組合方案的設(shè)計。的零件組合方案的設(shè)計。 本章內(nèi)容本章內(nèi)容 v概述概述 v滾動軸承的基本類型和及其代號滾動軸承的基本類型和及其代號 v滾動軸承的類型的選擇滾動軸承的類型的選擇 v滾動軸承的工作情況滾動軸承的工作情況 v滾動軸承壽命計算滾動軸承壽命計算 v軸承裝置的設(shè)計軸承裝置的設(shè)計 v例題例題 v內(nèi)圈內(nèi)圈1 1 v外圈外圈2 2 v滾動體滾動體3 3 v保持架保持架4 4 1. 1. 滾動軸承的基本結(jié)滾動軸承的基本結(jié) 構(gòu)構(gòu) 2

3、. 滾動軸承各部分的作用滾動軸承各部分的作用 v內(nèi)圈與軸頸配合；內(nèi)圈與軸頸配合； v外圈與軸承座孔配合；外圈與軸承座孔配合； v內(nèi)圈外表面和外圈內(nèi)表內(nèi)圈外表面和外圈內(nèi)表 面上有滾道，滾動體在面上有滾道，滾動體在 滾道上滾動。滾道上滾動。 v保持架均勻分隔各滾動保持架均勻分隔各滾動 體，避免各滾動體直接體，避免各滾動體直接 接觸造成嚴(yán)重磨損。接觸造成嚴(yán)重磨損。 保持架的功能保持架的功能 防止與滾動元件的直接接觸防止與滾動元件的直接接觸，使使 摩擦和熱量生成降到最低摩擦和熱量生成降到最低 引導(dǎo)滾動體在滾道上運轉(zhuǎn)引導(dǎo)滾動體在滾道上運轉(zhuǎn) 提供潤滑空間提供潤滑空間 在安裝或拆卸可分離軸承時在安裝或拆卸可

4、分離軸承時，固固 定滾動元件定滾動元件 3. 軸承各部分的材料軸承各部分的材料 v內(nèi)外圈、滾動體內(nèi)外圈、滾動體 強(qiáng)度高、耐磨的鉻錳高碳鋼。強(qiáng)度高、耐磨的鉻錳高碳鋼。 v保持架保持架 沖壓保持架和實體保持架沖壓保持架和實體保持架 沖壓保持架：低碳鋼板沖壓后鉚接或焊接。沖壓保持架：低碳鋼板沖壓后鉚接或焊接。 實體保持架：銅合金、鋁合金或塑料切削加工。實體保持架：銅合金、鋁合金或塑料切削加工。 4.常用滾動體的類型常用滾動體的類型 球形、圓柱形、鼓形、圓錐形、滾針形、球形、圓柱形、鼓形、圓錐形、滾針形、 非對稱球面非對稱球面 本章內(nèi)容本章內(nèi)容 v概述概述 v滾動軸承的基本類型和及其代號滾動軸承的基本

5、類型和及其代號 v滾動軸承的類型的選擇滾動軸承的類型的選擇 v滾動軸承的工作情況滾動軸承的工作情況 v滾動軸承壽命計算滾動軸承壽命計算 v軸承裝置的設(shè)計軸承裝置的設(shè)計 v例題例題 1、滾動軸承的主要類型、滾動軸承的主要類型 v按照滾動體的形狀按照滾動體的形狀 球軸承球軸承 滾子軸承滾子軸承 v按照承受載荷的方向按照承受載荷的方向 向心軸承：主要承受徑向載荷向心軸承：主要承受徑向載荷 推力軸承：主要承受軸向載荷推力軸承：主要承受軸向載荷 向心推力軸承：可以承受兩個方向的載荷。向心推力軸承：可以承受兩個方向的載荷。 滾動軸承的公稱接觸角滾動軸承的公稱接觸角 v滾動體與外圈接觸處的法線與軸承徑向平面

6、的夾角滾動體與外圈接觸處的法線與軸承徑向平面的夾角 稱為稱為公稱接觸角公稱接觸角，簡稱，簡稱接觸角接觸角a a。 軸線軸線 軸線軸線 軸線軸線 我國機(jī)械工業(yè)常用軸承我國機(jī)械工業(yè)常用軸承 v 1調(diào)心球軸承調(diào)心球軸承 v 2調(diào)心滾子軸承調(diào)心滾子軸承 v 3圓錐滾子軸承圓錐滾子軸承 v 5推力球軸承推力球軸承 v 6深溝球軸承深溝球軸承 v 7角接觸球軸承角接觸球軸承 v 8推力圓柱滾子軸承推力圓柱滾子軸承 v N圓柱滾子軸承圓柱滾子軸承 v NA滾針軸承滾針軸承 v NU 外球面軸承外球面軸承 2、各種滾動軸承的性能、各種滾動軸承的性能 調(diào)心球軸承調(diào)心球軸承 1 主要承受徑向載荷，也可同時承受少量

7、的主要承受徑向載荷，也可同時承受少量的 雙向的軸向載荷；雙向的軸向載荷； 外圈滾道為球面，具有自動調(diào)心性能。外圈滾道為球面，具有自動調(diào)心性能。 Fa Fr self-aligning ball bearing 調(diào)心滾子軸承調(diào)心滾子軸承 2 Fa Fr self-aligning roller bearing 圓錐滾子軸承圓錐滾子軸承 3 可同時可同時承受徑向載荷和單向軸向載荷，承載能力大承受徑向載荷和單向軸向載荷，承載能力大。 Fa Fr Taped roller bearing 推力球軸承推力球軸承 51（單列）、（單列）、52（雙向）（雙向） 只能承受軸向載只能承受軸向載 荷，載荷作用線荷

8、，載荷作用線 必須與軸線重合。必須與軸線重合。 Thrust Ball Bearing 軸圈軸圈 軸圈軸圈 座圈座圈 座圈座圈 座圈座圈 推力球軸承推力球軸承 51（單列）、（單列）、52（雙向）（雙向） 軸圈：與軸配合軸圈：與軸配合 座圈：與機(jī)座配合座圈：與機(jī)座配合 軸圈內(nèi)徑小于座圈內(nèi)徑。軸圈內(nèi)徑小于座圈內(nèi)徑。 深溝球軸承深溝球軸承 6 主要承受徑向載荷，能承受少量的軸向載荷主要承受徑向載荷，能承受少量的軸向載荷。大量生產(chǎn)，。大量生產(chǎn)， 價格最低。價格最低。 Fa Fr Deep Groove Ball Bearing 角接觸球軸承角接觸球軸承 7 可承受可承受徑向載荷和單向軸向徑向載荷和單

9、向軸向 載荷載荷。 一般成對使用，接觸一般成對使用，接觸 角越大，承受軸向載荷的能角越大，承受軸向載荷的能 力越高。力越高。 70000C a a =15=15 70000AC a a =25 70000B a a =40 Fa Angular Contact Bearing 推力圓柱滾子軸承推力圓柱滾子軸承 8 能承受能承受很大的單向軸向載荷很大的單向軸向載荷 Thrust Roller Bearing Thrust Roller Bearing Fa 軸向力的方向：由軸圈指向座圈。軸向力的方向：由軸圈指向座圈。 圓柱滾子軸承圓柱滾子軸承 N NNUNJ 只能承受徑向載荷只能承受徑向載荷。由

10、于滾動體與內(nèi)外圈是面接觸，承。由于滾動體與內(nèi)外圈是面接觸，承 載能力比深溝球軸承大。載能力比深溝球軸承大。 Cylindrical Roller Bearing Fr 滾針軸承滾針軸承 NA RNA 徑向尺寸很小、徑向尺寸很小、只能承受徑向載荷只能承受徑向載荷，承載能力高于，承載能力高于 圓柱滾子軸承和深溝球軸承。圓柱滾子軸承和深溝球軸承。 Needle Roller Bearing 滾針推力滾子軸承滾針推力滾子軸承 小小 結(jié)結(jié) v 球軸承與滾子軸承相比，球軸承與滾子軸承相比， 球軸承允許的極限轉(zhuǎn)速較高（球形滾動體的重量較輕）球軸承允許的極限轉(zhuǎn)速較高（球形滾動體的重量較輕） 滾子軸承承受的載荷

11、較大（滾子滾動體與內(nèi)外圈線接觸）。滾子軸承承受的載荷較大（滾子滾動體與內(nèi)外圈線接觸）。 v 下列軸承主要承受徑向載荷，能承受少量的雙向軸向載荷下列軸承主要承受徑向載荷，能承受少量的雙向軸向載荷 深溝球軸承深溝球軸承 調(diào)心球軸承調(diào)心球軸承 調(diào)心滾子軸承調(diào)心滾子軸承 v 下列軸承只能承受徑向載荷下列軸承只能承受徑向載荷 圓柱滾子軸承圓柱滾子軸承 滾針軸承滾針軸承 v 下列軸承能承受軸向（單向）和徑向的聯(lián)合載荷下列軸承能承受軸向（單向）和徑向的聯(lián)合載荷 角接觸球軸承角接觸球軸承 圓錐滾子軸承圓錐滾子軸承 v 下列軸承只能承受軸向載荷下列軸承只能承受軸向載荷 推力球軸承推力球軸承 推力圓柱滾子軸承推力

12、圓柱滾子軸承 3、滾動軸承的代號、滾動軸承的代號 v 代號：表示類型、結(jié)構(gòu)、尺寸、公差等級、技術(shù)性能等代號：表示類型、結(jié)構(gòu)、尺寸、公差等級、技術(shù)性能等特特 征征的產(chǎn)品代號。的產(chǎn)品代號。 前置前置 代號代號 基本代號基本代號 后置代號后置代號 （字母）或（字母）或 加數(shù)字加數(shù)字 數(shù)字?jǐn)?shù)字 字母字母 數(shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字 數(shù)數(shù) 字字 數(shù)數(shù) 字字 成套軸承分部件代號成套軸承分部件代號 類型代號類型代號 尺寸系列代號尺寸系列代號 內(nèi)徑系列代號內(nèi)徑系列代號 內(nèi)部結(jié)構(gòu)改變、公差內(nèi)部結(jié)構(gòu)改變、公差 等級及其他等級及其他 寬度或高度系寬度或高度系 列代號列代號 直徑系列代號直徑系列代號 類型代號類型代號 尺寸代號

13、尺寸代號 v尺寸系列代號由寬尺寸系列代號由寬( (高高) )度系列代號（基本代號左起度系列代號（基本代號左起 第位）和直徑系列代號第位）和直徑系列代號( (基本代號左起第位基本代號左起第位) )組組 合而成。合而成。 直徑與寬度系列直徑與寬度系列 直徑系列直徑系列 寬度系列寬度系列高度系列高度系列 尺寸系列尺寸系列 寬度系列寬度系列 直徑系列直徑系列 向心軸承和推力軸承的常用尺寸系列代號向心軸承和推力軸承的常用尺寸系列代號 直徑系列代號直徑系列代號 推力軸承推力軸承向心軸承向心軸承 0 1 (0) 0 (0) 1 10 11 20 21 10 11 2 3 4 特輕特輕 輕輕 中中 重重 (0

14、) 2 (0) 3 (0) 4 12 13 22 23 24 12 13 14 22 23 24 (0)1212 窄窄正常正常寬寬正常正常 尺寸系列代號尺寸系列代號 寬度系列代號寬度系列代號高度系列代號高度系列代號 內(nèi)徑代號內(nèi)徑代號 軸承公稱軸承公稱 內(nèi)徑內(nèi)徑 （mm） 內(nèi)徑代號內(nèi)徑代號示例示例 10 12 15 17 00 01 02 03 深溝球軸承深溝球軸承6201 01表示軸承內(nèi)徑為表示軸承內(nèi)徑為12mm 20480 軸承公稱內(nèi)徑除以軸承公稱內(nèi)徑除以5的商數(shù)，的商數(shù)， 商數(shù)為個位數(shù)時，則在商數(shù)商數(shù)為個位數(shù)時，則在商數(shù) 左邊補(bǔ)左邊補(bǔ)0 深溝球軸承深溝球軸承6205 05表示軸承內(nèi)徑為表示

15、軸承內(nèi)徑為25mm 軸承內(nèi)部結(jié)構(gòu)常用代號軸承內(nèi)部結(jié)構(gòu)常用代號 軸承類型軸承類型 代代 號號 含含 義義 示示 例例 B =40 7210B 角接觸球軸承角接觸球軸承 C =15 7210C AC =25 7210AC 圓錐滾子軸承圓錐滾子軸承 B 接觸角接觸角加大加大 32310B E 加強(qiáng)型加強(qiáng)型 N207E 后置代號后置代號 密封及防塵密封及防塵精度等級精度等級游隙組別游隙組別 代號代號含含 義義代號代號含義含義代號代號含義含義 N NR RS 2RS Z ZZ 外圈帶止動槽外圈帶止動槽 外圈帶止動槽及止外圈帶止動槽及止 動環(huán)動環(huán) 單面帶密封圈單面帶密封圈 兩面帶密封圈兩面帶密封圈 單面帶

16、防塵蓋單面帶防塵蓋 兩面帶防塵蓋兩面帶防塵蓋 P0 P6 P5 P4 P2 P0級精度，省級精度，省 略不寫略不寫 P6級精度級精度 P5級精度級精度 P4級精度級精度 P2級精度級精度 C2 C0 C3 C4 C5 C2組游隙組游隙 C0組游隙，省組游隙，省 略不寫略不寫 C3組游隙組游隙 C4組游隙組游隙 C5組游隙組游隙 內(nèi)部內(nèi)部 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 軸承后置代號排列順序軸承后置代號排列順序 后置代號組后置代號組 含含 義義 1 密封與防塵密封與防塵 套圈變形套圈變形 238 保持架保持架 及材料及材料 游隙游隙 軸承軸承 材料材料 公差公差 等級等級 配置配置其它其它 745 6 軸承游隙軸承游

17、隙 徑向游隙徑向游隙 軸向游隙軸向游隙 溫度對軸承游隙的影響溫度對軸承游隙的影響 游游 隙隙 壓縮壓縮 擴(kuò)擴(kuò) 張張 冷冷熱熱 安裝對軸承游隙的影響安裝對軸承游隙的影響 壓縮壓縮 擴(kuò)張擴(kuò)張 減小的減小的 徑向游隙徑向游隙 安裝游隙小安裝游隙小 于原始于原始游隙游隙 滾動軸承代號示例滾動軸承代號示例 1 6 2 2 03 軸承內(nèi)徑軸承內(nèi)徑 d=17 mm 直徑系列代號，直徑系列代號，2(輕輕)系列系列 寬度系列代號，寬度系列代號，2(寬寬)系列系列 深溝球軸承深溝球軸承 公差等級為公差等級為0級級; 游隙組為游隙組為0組；組； 7 (0) 3 12 AC / P6 公稱接觸角公稱接觸角 = =25

18、 軸承內(nèi)徑軸承內(nèi)徑 d=125=60 mm 直徑系列代號，直徑系列代號，3(中中)系列系列 寬度系列代號，寬度系列代號，0(窄窄)系列，代號為系列，代號為0，不標(biāo)出，不標(biāo)出 角接觸球軸承角接觸球軸承 公差等級公差等級6級級 游隙組為游隙組為0組；組； 滾動軸承代號示例滾動軸承代號示例 2 3 0 2 13 軸承內(nèi)徑軸承內(nèi)徑 d=65 mm 直徑系列代號，直徑系列代號，2(輕輕)系列系列 寬度系列代號，寬度系列代號，0(窄窄)系列系列 圓錐滾子軸承圓錐滾子軸承 公差等級為公差等級為0級級; 游隙組為游隙組為0組；組； 軸承的各部分尺寸軸承的各部分尺寸 軸承的各部分尺寸軸承的各部分尺寸 本章內(nèi)容本

19、章內(nèi)容 v概述概述 v滾動軸承的基本類型和及其代號滾動軸承的基本類型和及其代號 v滾動軸承的類型的選擇滾動軸承的類型的選擇 v滾動軸承的工作情況滾動軸承的工作情況 v滾動軸承壽命計算滾動軸承壽命計算 v軸承裝置的設(shè)計軸承裝置的設(shè)計 v例題例題 運行條件運行條件 現(xiàn)有空間現(xiàn)有空間 不對心不對心 速度速度 壽命壽命 負(fù)荷大小負(fù)荷大小/ /方方 向向/ /性質(zhì)性質(zhì) 13-3 滾動軸承類型的選擇滾動軸承類型的選擇 一、一、 考慮軸承的載荷考慮軸承的載荷 v 載荷大小載荷大小 滾子軸承滾子軸承 線接觸線接觸 承載能力強(qiáng)承載能力強(qiáng) 球軸承球軸承 點接觸點接觸 承載能力較低承載能力較低 v 載荷方向載荷方向

20、 純徑向載荷純徑向載荷： 深溝球軸承、圓柱滾子軸承或滾針軸承深溝球軸承、圓柱滾子軸承或滾針軸承 純軸向載荷純軸向載荷： 推力球軸承或推力滾子軸承推力球軸承或推力滾子軸承 徑向與軸向聯(lián)合載荷徑向與軸向聯(lián)合載荷： 角接觸軸承（角接觸球軸承、圓錐滾子軸承）角接觸軸承（角接觸球軸承、圓錐滾子軸承） 二、二、 軸承的轉(zhuǎn)速軸承的轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速過高轉(zhuǎn)速過高 溫度溫度 潤滑失效潤滑失效 滾動體回火或膠滾動體回火或膠 合破壞。合破壞。 極限轉(zhuǎn)速極限轉(zhuǎn)速-滾動軸承在一定載荷與潤滑條件下，允滾動軸承在一定載荷與潤滑條件下，允 許的最高轉(zhuǎn)速。具體可查閱設(shè)計手冊或軸承樣本。許的最高轉(zhuǎn)速。具體可查閱設(shè)計手冊或軸承樣本。 選用

21、原則：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；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，以選用超輕、特輕及輕系列的軸承；內(nèi)徑相同在高速時，以選用超輕、特輕及輕系列的軸承；內(nèi)徑相同 時，外徑越小，滾動體就越輕小，產(chǎn)生的離心慣性力也小；時，外徑越小，滾動體就越輕小，產(chǎn)生的離心慣性力也小； 3. 保持架的材料對軸承轉(zhuǎn)速影響極大，實體保持架比沖壓保保持架的材料對軸承轉(zhuǎn)速影響極大，實體保持架比沖壓保 持架允許有更高一些的轉(zhuǎn)速；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，若軸向載推力軸承的極限轉(zhuǎn)速很低，當(dāng)工作轉(zhuǎn)速高時，若軸向載

22、 荷不是十分大，可以采用角接觸球軸承來承受純軸向力；荷不是十分大，可以采用角接觸球軸承來承受純軸向力； 5. 若工作轉(zhuǎn)速超過了軸承樣本，可以用提高公差等級、適若工作轉(zhuǎn)速超過了軸承樣本，可以用提高公差等級、適 當(dāng)增大游隙、選用循環(huán)冷卻等方法。當(dāng)增大游隙、選用循環(huán)冷卻等方法。 v 調(diào)心軸承的外圈滾道表面是球面，能自動補(bǔ)調(diào)心軸承的外圈滾道表面是球面，能自動補(bǔ) 償兩滾道軸心線的角偏差，從而保證軸承正償兩滾道軸心線的角偏差，從而保證軸承正 常工作。常工作。 v 滾針軸承對軸線偏斜最為敏感，應(yīng)盡可能避滾針軸承對軸線偏斜最為敏感，應(yīng)盡可能避 免在軸線有偏斜的情況下使用。免在軸線有偏斜的情況下使用。 三、軸承

23、的調(diào)心性能三、軸承的調(diào)心性能 由于安裝原因造成由于安裝原因造成 軸承內(nèi)外圈中心線之間的相對傾斜角稱為軸承內(nèi)外圈中心線之間的相對傾斜角稱為 角偏差角偏差。各類軸承內(nèi)圈軸線相對于外圈軸線的角偏差限度不同。各類軸承內(nèi)圈軸線相對于外圈軸線的角偏差限度不同。 兩軸孔中心線相交兩軸孔中心線相交兩軸孔不同軸兩軸孔不同軸 軸發(fā)生撓曲變形軸發(fā)生撓曲變形 軸承選型舉例：軸承選型舉例： 1 1）直齒圓柱齒輪軸：）直齒圓柱齒輪軸： 2 2）斜齒輪、錐齒輪、蝸輪軸：）斜齒輪、錐齒輪、蝸輪軸： 3 3）懸臂圓錐齒輪軸：）懸臂圓錐齒輪軸： 4 4）蝸桿軸：）蝸桿軸： 本章內(nèi)容本章內(nèi)容 v概述概述 v滾動軸承的基本類型和及其

24、代號滾動軸承的基本類型和及其代號 v滾動軸承的類型的選擇滾動軸承的類型的選擇 v滾動軸承的工作情況滾動軸承的工作情況 v滾動軸承壽命計算滾動軸承壽命計算 v軸承裝置的設(shè)計軸承裝置的設(shè)計 v例題例題 FN0 FNiFNi 一、軸承工作時軸承元件上的載荷分布一、軸承工作時軸承元件上的載荷分布 徑向力徑向力Fr通過軸徑傳給向心軸承的通過軸徑傳給向心軸承的 內(nèi)圈，位于上半圈的滾動體不會受內(nèi)圈，位于上半圈的滾動體不會受 力（非承載區(qū)）；力（非承載區(qū)）； 下半圈的滾動體將此載荷傳到外圈下半圈的滾動體將此載荷傳到外圈 上（承載區(qū)）。上（承載區(qū)）。 向心軸承承受徑向載荷向心軸承承受徑向載荷 在處于在處于Fr作

25、用線上的接觸點處接觸載作用線上的接觸點處接觸載 荷最大，兩邊逐漸減小。荷最大，兩邊逐漸減小。 rN FF i = 徑向游隙的存在使實際承載區(qū)的范圍小于徑向游隙的存在使實際承載區(qū)的范圍小于180 游隙較小游隙較小游隙較大游隙較大 一、軸承工作時軸承元件上的載荷分布一、軸承工作時軸承元件上的載荷分布 二、滾動體的應(yīng)力變化情況二、滾動體的應(yīng)力變化情況 滾動體、動圈上確定點的應(yīng)力變化滾動體、動圈上確定點的應(yīng)力變化 H FNi t o 承載區(qū)固定圈上確定點的應(yīng)力變化承載區(qū)固定圈上確定點的應(yīng)力變化 H FNi t o 有載荷有載荷無載荷無載荷 接觸應(yīng)力為穩(wěn)定脈動循環(huán)接觸應(yīng)力為穩(wěn)定脈動循環(huán) 接觸應(yīng)力為周期性

26、非穩(wěn)定循環(huán)接觸應(yīng)力為周期性非穩(wěn)定循環(huán) F1 F2 F2 F3 F3 F Fr r a Fr 載荷作用中心載荷作用中心 可查軸承標(biāo)準(zhǔn)可查軸承標(biāo)準(zhǔn) Fn1 F1 Fd1 ir did FF FF = = Fd 內(nèi)部軸向力，是由于內(nèi)部軸向力，是由于 結(jié)構(gòu)原因而產(chǎn)生的附加內(nèi)部結(jié)構(gòu)原因而產(chǎn)生的附加內(nèi)部 軸向力。軸向力。其大小：其大?。翰楸?，查表，方方 向：向：如圖。如圖。 Fd Fd使內(nèi)外圈有分離趨勢，使內(nèi)外圈有分離趨勢， 向心推力軸承必須：向心推力軸承必須： 成對使用，對稱安裝。成對使用，對稱安裝。 三、派生軸向力的產(chǎn)生三、派生軸向力的產(chǎn)生 v角接觸向心軸承在承受徑向載荷時，要產(chǎn)生派生軸向力角接觸向心

27、軸承在承受徑向載荷時，要產(chǎn)生派生軸向力 Fd，F(xiàn)d的方向總是由的方向總是由外圈的寬邊指向窄邊外圈的寬邊指向窄邊。 v派生軸向力的大小取決于該軸承所受的徑向載荷和軸承派生軸向力的大小取決于該軸承所受的徑向載荷和軸承 的結(jié)構(gòu)。的結(jié)構(gòu)。 70000C = = 15a a rd eFF = = 70000AC = = 25a a rd FF68. 0= = 70000B = = 40a a rd FF14. 1= = 30000 Y F F r d 2 = = 派生軸向力的計算派生軸向力的計算 兩種安裝方式兩種安裝方式 簡圖：簡圖： 兩外圈寬邊相對兩外圈寬邊相對 兩外圈窄邊相對兩外圈窄邊相對 d d

28、F F d d FF 說說 明明 v 圓錐滾子軸承和角接觸球軸承總是在徑向和軸向載荷聯(lián)合作圓錐滾子軸承和角接觸球軸承總是在徑向和軸向載荷聯(lián)合作 用下工作。用下工作。 v 各滾動體外圈反力的軸向分量構(gòu)成軸承的派生軸向力，使外各滾動體外圈反力的軸向分量構(gòu)成軸承的派生軸向力，使外 圈與滾動體和內(nèi)圈組合體有分離的趨勢，即產(chǎn)生軸向竄動量。圈與滾動體和內(nèi)圈組合體有分離的趨勢，即產(chǎn)生軸向竄動量。 v 軸上的外部軸向載荷將阻止這種分離趨勢，減輕軸向竄動量，軸上的外部軸向載荷將阻止這種分離趨勢，減輕軸向竄動量， 并使下半圈盡可能多的滾動體受載。并使下半圈盡可能多的滾動體受載。 本章內(nèi)容本章內(nèi)容 v概述概述 v滾

29、動軸承的基本類型和及其代號滾動軸承的基本類型和及其代號 v滾動軸承的類型的選擇滾動軸承的類型的選擇 v滾動軸承的工作情況滾動軸承的工作情況 v滾動軸承壽命計算滾動軸承壽命計算 v軸承裝置的設(shè)計軸承裝置的設(shè)計 v例題例題 13.5 滾動軸承壽命的計算滾動軸承壽命的計算 v失效形式失效形式 v軸承壽命軸承壽命 v基本額定動載荷基本額定動載荷 v軸承壽命計算公式軸承壽命計算公式 v當(dāng)量動載荷的計算當(dāng)量動載荷的計算 v角接觸軸承軸向載荷的計算角接觸軸承軸向載荷的計算 v滾動軸承的靜載荷計算滾動軸承的靜載荷計算 一、失效形式 點蝕點蝕 v金屬疲勞：長時間的重復(fù)應(yīng)力金屬疲勞：長時間的重復(fù)應(yīng)力 v在使用時，

30、軸承材料受到循環(huán)的壓應(yīng)力在使用時，軸承材料受到循環(huán)的壓應(yīng)力 v即使是正確維護(hù)使用的軸承也會出現(xiàn)失效即使是正確維護(hù)使用的軸承也會出現(xiàn)失效 一、失效形式 v其它失效形式其它失效形式 永久變形永久變形 磨粒磨損磨粒磨損 膠合膠合 由于安裝時操作不當(dāng)、維護(hù)不當(dāng)。引起軸承元由于安裝時操作不當(dāng)、維護(hù)不當(dāng)。引起軸承元 件的破裂等其他失效形式。件的破裂等其他失效形式。 保持架與滾動體摩擦產(chǎn)生的磨損保持架與滾動體摩擦產(chǎn)生的磨損 外圈滾道塑性變形外圈滾道塑性變形 內(nèi)圈脹裂內(nèi)圈脹裂 內(nèi)圈滾道磨損內(nèi)圈滾道磨損 安裝不當(dāng)占軸承提前失效原因的安裝不當(dāng)占軸承提前失效原因的16% 潤滑不當(dāng)占軸承提前失效原因的潤滑不當(dāng)占軸承提

31、前失效原因的36% 潤滑不當(dāng)包括以下三種類型潤滑不當(dāng)包括以下三種類型: 1、填充量錯誤、填充量錯誤: 過多過多 過少過少 2、潤滑脂的選型錯誤、潤滑脂的選型錯誤: 性能質(zhì)量達(dá)不到要求性能質(zhì)量達(dá)不到要求 不能適應(yīng)實際的應(yīng)用需要不能適應(yīng)實際的應(yīng)用需要 3、污染、污染: 雜質(zhì)混入潤滑脂中雜質(zhì)混入潤滑脂中 操作不當(dāng)操作不當(dāng)(工作環(huán)境臟污工作環(huán)境臟污) 滾動軸承的設(shè)計準(zhǔn)則滾動軸承的設(shè)計準(zhǔn)則 中、高速下運轉(zhuǎn)的軸承中、高速下運轉(zhuǎn)的軸承(n10 r/min) 按疲勞強(qiáng)度進(jìn)行按疲勞強(qiáng)度進(jìn)行 設(shè)計。即保證軸承在規(guī)定的壽命期內(nèi)不發(fā)生疲勞點蝕。設(shè)計。即保證軸承在規(guī)定的壽命期內(nèi)不發(fā)生疲勞點蝕。 對于轉(zhuǎn)速很低（對于轉(zhuǎn)速很

32、低（n 10r/min)或在一定角度內(nèi)緩慢擺動或在一定角度內(nèi)緩慢擺動 的軸承的軸承按靜強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計，即保證軸承在工作中不發(fā)按靜強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計，即保證軸承在工作中不發(fā) 生超過允許的塑性變形。生超過允許的塑性變形。 高速下運轉(zhuǎn)的軸承高速下運轉(zhuǎn)的軸承除按疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計外，還應(yīng)校除按疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計外，還應(yīng)校 核極限轉(zhuǎn)速。核極限轉(zhuǎn)速。 二、軸承的壽命 軸承中任一元件出現(xiàn)點蝕疲勞破壞之前所經(jīng)歷軸承中任一元件出現(xiàn)點蝕疲勞破壞之前所經(jīng)歷 的轉(zhuǎn)數(shù)（以的轉(zhuǎn)數(shù)（以10106 6轉(zhuǎn)為單位）或在某一轉(zhuǎn)速下工作的轉(zhuǎn)為單位）或在某一轉(zhuǎn)速下工作的 總小時數(shù)，稱為總小時數(shù)，稱為軸承的壽命軸承的壽命。 最低壽命：過于保守最低壽

33、命：過于保守 最長壽命：不安全最長壽命：不安全 計算時，若按計算時，若按 采用采用。 軸承的基本額定壽命 基本額定壽命基本額定壽命L10 ：一批相同的軸承，在相同的條：一批相同的軸承，在相同的條 件下運轉(zhuǎn)，其中件下運轉(zhuǎn)，其中90%的軸承不發(fā)生點蝕以前能運轉(zhuǎn)的軸承不發(fā)生點蝕以前能運轉(zhuǎn) 的轉(zhuǎn)數(shù)（以的轉(zhuǎn)數(shù)（以106轉(zhuǎn)為單位）或在一定轉(zhuǎn)速下工作的轉(zhuǎn)為單位）或在一定轉(zhuǎn)速下工作的 總小時數(shù)總小時數(shù)Lh。 物理意義：物理意義： 1）對一批軸承而言：指）對一批軸承而言：指90%軸承能達(dá)到或超過的壽命。軸承能達(dá)到或超過的壽命。 2）對一個具體軸承而言：該軸承能達(dá)到或超過該壽命的概）對一個具體軸承而言：該軸承能達(dá)

34、到或超過該壽命的概 率為率為90%。 表表13-3 軸承預(yù)期壽命軸承預(yù)期壽命Lh的參考值的參考值 使使 用用 場場 合合 不經(jīng)常使用的儀器和設(shè)備不經(jīng)常使用的儀器和設(shè)備 3003000 Lh /單位：單位：h 短時間或間斷使用，中斷時不致引起嚴(yán)重后果短時間或間斷使用，中斷時不致引起嚴(yán)重后果 30008000 間斷使用，中斷時會引起嚴(yán)重后果間斷使用，中斷時會引起嚴(yán)重后果 800012000 每天每天8h工作的機(jī)械工作的機(jī)械 1200020000 每天每天24h連續(xù)工作的機(jī)械連續(xù)工作的機(jī)械 4000060000 每天每天24h連續(xù)工作的機(jī)械連續(xù)工作的機(jī)械 ,中斷時會引起嚴(yán)重后果中斷時會引起嚴(yán)重后果

35、100000200000 v基本額定動載荷：使軸承的基本額定壽命達(dá)到基本額定動載荷：使軸承的基本額定壽命達(dá)到106轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 時，軸承所承受的載荷，用字母時，軸承所承受的載荷，用字母C表示。表示。 對向心軸承對向心軸承 徑向基本額定動載荷徑向基本額定動載荷 Cr 對推力軸承對推力軸承 軸向基本額定動載荷軸向基本額定動載荷 Ca 對向心角接觸軸承對向心角接觸軸承載荷的徑向分量。載荷的徑向分量。 v不同型號的軸承有不同的基本額定動載荷，表征了不同型號的軸承有不同的基本額定動載荷，表征了 不同型號軸承承受載荷能力的大小。不同型號軸承承受載荷能力的大小。 三、三、 軸承的基本額定動載荷軸承的基本額定動載荷

36、0 1 2 3 4 5 10 15 L (106) 29.5 25 20 15 10 5 P KN 通過試驗得出如圖所示通過試驗得出如圖所示6208軸承的載荷軸承的載荷壽命曲線。壽命曲線。 曲線上對應(yīng)于曲線上對應(yīng)于 Lh=106 的載荷為的載荷為: 29.5KN。 四、四、 滾動軸承的壽命計算公式滾動軸承的壽命計算公式 載荷載荷-壽命曲線的公式：壽命曲線的公式： r P C L 6 10 10 = = P 當(dāng)量動載荷當(dāng)量動載荷 N h P C n Lh = 60 106 基本額定基本額定 壽命壽命 軸承轉(zhuǎn)速，軸承轉(zhuǎn)速， r/min 當(dāng)量動載當(dāng)量動載 荷，荷，N 基本額定動載荷，查基本額定動載荷

37、，查 機(jī)械零件設(shè)計手冊機(jī)械零件設(shè)計手冊 1 6 10 60 = h Ln PC 預(yù)期壽命，預(yù)期壽命， 查表查表 基本額定動載基本額定動載 荷計算值荷計算值 工作溫度高于工作溫度高于120C時時 h P Cf n Lr P Cf L t h t = = = = 60 10 10 6 6 10 引入溫度系數(shù)引入溫度系數(shù)ft（ 表表134） 軸承工作溫度軸承工作溫度 （） 120125150200250300 ft10.950.900.800.700.60 修正后的計算公式：修正后的計算公式： 五、滾動軸承的當(dāng)量動載荷五、滾動軸承的當(dāng)量動載荷 v滾動軸承的基本額定動載荷是在一定試驗條件下滾動軸承的基

38、本額定動載荷是在一定試驗條件下 確定的。確定的。 v將工作中的實際載荷換算為與基本額定動載荷條將工作中的實際載荷換算為與基本額定動載荷條 件相同的當(dāng)量動載荷件相同的當(dāng)量動載荷P才能進(jìn)行計算軸承壽命。才能進(jìn)行計算軸承壽命。 v當(dāng)量動載荷當(dāng)量動載荷P是一個假想的載荷是一個假想的載荷。在當(dāng)量動載荷。在當(dāng)量動載荷P 作用下的軸承的壽命與工作中實際載荷作用下的作用下的軸承的壽命與工作中實際載荷作用下的 壽命相同。壽命相同。 ar FYFXP = = 對只能承受徑向載荷的向心軸承，如圓柱滾子軸承、對只能承受徑向載荷的向心軸承，如圓柱滾子軸承、 滾針軸承，滾針軸承， P=Fr，即即Y=0。 對只能承受純軸向

39、力的推力軸承：對只能承受純軸向力的推力軸承： P = Fa 即即X=0 五、滾動軸承的當(dāng)量動載荷五、滾動軸承的當(dāng)量動載荷 軸承類型軸承類型Fa/FreFa/Fre 判斷判斷 系數(shù)系數(shù)e 名稱名稱代號代號XYXY 調(diào)心球軸承調(diào)心球軸承100001Y10.65Y2 調(diào)心滾子軸承調(diào)心滾子軸承200001Y10.67Y2 圓錐滾子軸承圓錐滾子軸承30000100.40Ye 表表 13-5 動載荷系數(shù)動載荷系數(shù) X、Y 五、滾動軸承的當(dāng)量動載荷五、滾動軸承的當(dāng)量動載荷 軸承類型軸承類型相對軸向載相對軸向載 荷荷 Fa/FreFa/Fre判斷系數(shù)判斷系數(shù) e 名稱名稱代號代號Fa/C0XYXY 深溝球深溝

40、球 軸承軸承 60000 0.025 0.040 0.070 0.130 0.250 0.500 100.56 2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.22 0.24 0.27 0.31 0.37 0.44 角接觸角接觸 球軸承球軸承 70000C a=15 0.015 0.029 0.058 0.087 0.120 0.170 100.44 1.47 1.40 1.30 1.23 1.16 1.02 0.38 0.40 0.43 0.46 0.47 0.50 五、滾動軸承的當(dāng)量動載荷五、滾動軸承的當(dāng)量動載荷 考慮到工作中的沖擊和振動會使軸承壽命降低，考慮到工作中的沖擊和振動會使軸

41、承壽命降低， 為此又引進(jìn)載荷系數(shù)為此又引進(jìn)載荷系數(shù)fP )( arP YFXFfP = = 載荷系數(shù)載荷系數(shù) fP 載荷性質(zhì)載荷性質(zhì)載荷系數(shù)載荷系數(shù)舉例舉例 無沖擊或輕微沖無沖擊或輕微沖 擊擊 1.01.2電機(jī)、汽輪機(jī)、通風(fēng)機(jī)、水泵等電機(jī)、汽輪機(jī)、通風(fēng)機(jī)、水泵等 中等沖擊或中等中等沖擊或中等 慣性力慣性力 1.21.8 機(jī)床、車輛、動力機(jī)械、起重機(jī)、造紙機(jī)、選機(jī)床、車輛、動力機(jī)械、起重機(jī)、造紙機(jī)、選 礦機(jī)、冶金機(jī)械、卷揚(yáng)機(jī)械等礦機(jī)、冶金機(jī)械、卷揚(yáng)機(jī)械等 強(qiáng)大沖擊強(qiáng)大沖擊1.83.0碎石機(jī)、軋鋼機(jī)、鉆探機(jī)、振動篩等碎石機(jī)、軋鋼機(jī)、鉆探機(jī)、振動篩等 六、六、 軸承徑向載荷和軸向載荷的確定軸承徑向載

42、荷和軸向載荷的確定 徑向載荷徑向載荷Fr是外界作用在軸上的徑向載荷在各軸是外界作用在軸上的徑向載荷在各軸 承上產(chǎn)生的徑向支反力。承上產(chǎn)生的徑向支反力。 即：該軸承的即：該軸承的水平面內(nèi)的支反力水平面內(nèi)的支反力與與垂直面內(nèi)的支反垂直面內(nèi)的支反 力力的矢量和，近似認(rèn)為支反力的作用點位于的矢量和，近似認(rèn)為支反力的作用點位于軸承寬軸承寬 度的中點處度的中點處。 2. 軸向載荷的確定軸向載荷的確定 v軸向載荷并不完全由外界作用在軸上的軸向作用軸向載荷并不完全由外界作用在軸上的軸向作用 力產(chǎn)生。力產(chǎn)生。 深溝球軸承的軸向載荷由作用在軸上的總軸向深溝球軸承的軸向載荷由作用在軸上的總軸向 力力Fae決定決定, Fae 指向的軸承指向的軸承Fa= Fae ，另一軸承，另一軸承 所受軸向力為零；所受軸向力為零； 角接觸球軸承和圓錐滾子軸承軸向力由外界作用在角接觸球軸承和圓錐滾子軸承軸向力由外界作用在 軸上的總軸向力和派生軸向力的平衡條件決定。軸上的總軸向力和派生軸向力的平衡條件決定。 例題例題 v 某軸由一對代號為某軸由一對代號為6210深溝球軸承支承，已知，軸受徑向外深溝球軸承支承，已知，軸受徑向外 載荷載荷FR15000N，軸向外載荷，軸向外載荷Fae1500N ，求兩軸承的軸，求兩軸承的軸 向載荷向載荷Fa 。 0 1 = = a FNFa1500 2 = = 例題例題 v 一農(nóng)用水泵，決定