第十一章 軸承(滾動軸承)

第11章滾動軸承一、滾動軸承的構造§11.4滾動軸承的構造、類型及性能特點◆滾動軸承一般由內圈、外圈、滾動體和保持架組成。1-外圈、2-內圈（高強度、耐磨 含鉻軸承鋼），3-滾動體，4-保持架（軟鋼、銅合金或塑料）滾動軸承的構造內圈裝在軸徑上，與軸一起轉動。外圈裝在機座的軸承孔內，一般不轉動。內外圈上設置有滾道，當內外圈之間相對旋轉時，滾動體沿著滾道滾動。保持架使?jié)L動體均勻分布在滾道上，減少滾動體之間的碰撞和磨損。常見的滾動體有六種形狀，一種是球形，五種是滾子?！?1.4滾動軸承的構造、類型及性能特點球形滾子—圓柱、鼓形、 圓錐、滾針

球軸承——承載能力低，極限轉速高滾子軸承——承載能力高，極限轉速低在外廓尺寸相同的條件下，滾子軸承比球軸承的承載能力和耐沖擊能力都好，但球軸承摩擦小、高速性能好。公稱接觸角α—滾動體與外圈接觸處的法線與垂直于軸承軸線的徑向平面間的夾角。二、滾動軸承的分類及性能特點1.按所能承受載荷的方向或公稱接觸角的不同：向心軸承：主要用于承受徑向載荷；推力軸承：主要用于承受軸向載荷；1向心軸承(a=0o)深溝球軸承:6類→nlim最高、價廉,優(yōu)先采用受力類型:Fr,不大的Fa(雙向)圓柱滾子軸承:N類→承載力較大受力類型:

很大的Fr,不能承受軸向力Fa滾針軸承:NA類→內外圈可分離,徑向尺寸小受力類型:

很大的Fr,不能承受軸向力Fa2調心軸承(a=0o)調心球軸承:1類→調心性能最好受力類型：Fr,不大的Fa(雙向)調心滾子軸承:2(3)類→調心性能好、承載力較大受力類型：Fr,不大的Fa(雙向)3向心推力軸承(0o＜a<90o)角接觸球軸承:７類，a＝15o、25o、40o受力類型：Fr,單向Fa圓錐滾子軸承：3類受力類型：Fr,單向Fa4推力軸承(a=90o)推力球軸承:

5類受力類型：只承受軸向(Fa)單列：承受單向軸向力雙列：承受雙向軸向力向心軸承徑向接觸軸承：公稱接觸角α=0°，主要承受徑向載荷，可承受較小的軸向載荷。向心角接觸軸承：公稱接觸角α=0°～45°，同時承受徑向載荷和軸向載荷。推力軸承推力角接觸軸承：公稱接觸角α=45°～90°，主要承受軸向載荷，可承受較小的軸向載荷。軸向接觸軸承：公稱接觸角α=90°，只能承受軸向載荷。接觸角越大，軸承承受軸向載荷的能力也越大§11.5滾動軸承的代號

滾動軸承的類型和尺寸很多，為了便于設計、生產(chǎn)和選用，國家標準規(guī)定了其代號。一般用途的滾動軸承代號由基本代號、前置代號和后置代號構成，其排列順序為:前置代號基本代號后置代號尺寸系列代號分部件代號類型代號內徑代號直徑系列代號寬度系列代號內部結構代號密封與防塵代號公差等級代號。。。字母21345字母(+數(shù)字)★類型代號（查表11.4.2）

類型代號用數(shù)字或字母表示。注：類型代號為0時省去★尺寸系列代號（查表11.5.2）

由滾動軸承的寬（高）度系列代號和直徑代號組合而成。直徑系列代號在右，寬度系列代號在左。

尺寸系列是指同一內徑的軸承具有不同的外徑和寬度，因而有不同的承載能力?！飪葟较盗写枺ú楸?1.5.3）★前置和后置代號

前置、后置代號是軸承在結構形狀、尺寸、公差、技術要求等有改變時，在其基本代號左、右添加的補充代號，其編制規(guī)則及代號含義可查閱有關標準.

前置代號用字母表示，后置代號用字母（或數(shù)字）表示。在一般情況下，滾動軸承的代號僅用基本代號來表示。7212C舉例6305(/P0)7211C/P5深溝球軸承直徑系列為3(中),寬度系列為0(不標)內徑d=25mm0級精度(不標)角接觸球軸承直徑系列為2(輕)寬度系列為0(不標)

內徑d=60mma=15o5級精度接觸角15內徑55mm正常寬度、輕系列角接觸球軸承

試說明軸承代號61208、7315AC/P5、7206CJ/P63的含義。解：①61208——表示內徑為40mm，輕直徑系列，正常寬度結構的深溝球軸承，0級公差，0組游隙；②7315AC/P5——表示內徑為75mm，中系列角接觸球軸承，接觸角為250，5級公差，0組游隙。③7206CJ/P63——表示內徑30mm的輕窄系列角接觸球軸承，α=15°，6級公差等級，3組徑向游隙，J則表示酚醛膠布實體保持架。選用原則：滾動軸承的選用，首先是軸承類型的選擇。正確地選擇出合適的軸承類型，首先必須熟悉各類軸承的特點，然后考慮機械設備對軸承的要求，包括工作載荷、轉速、壽命、旋轉性能等方面的要求，選擇軸承類型總的原則是：選擇軸承性能特點與要求相符合的類型。1、球軸承比滾子軸承的極限轉速高，應優(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?。?、保持架的材料對軸承轉速影響極大，實體保持架比沖壓保持架允許有更高一些的轉速；4、推力軸承的極限轉速很低，當工作轉速高時，若軸向載荷不是十分大，可以采用角接觸球軸承來承受純軸向力；5、若工作轉速超過了軸承樣本，可以用提高公差等級、適當增大游隙、選用循環(huán)冷卻等方法。內、外滾道與滾動體之間的間隙稱為游隙，即為當一個座圈固定時，另一座圈沿徑向或間隙或軸向的最大移動量。

1.失效形式滾動軸承的失效形式主要有三種：疲勞點蝕、塑性變形和磨損11.6滾動軸承的壽命計算(1)疲勞點蝕滾動軸承工作過程中，滾動體相對內圈(或外圈)不斷地轉動，因此滾動體與滾道接觸表面受變應力。此變應力可近似看作載荷按脈動循環(huán)變化。由于脈動接觸應力的反復作用，首先在滾動體或滾道的表面下一定深度處產(chǎn)生疲勞裂紋，繼而擴展到接觸表面，形成疲勞點蝕，致使軸承不能正常工作。通常，疲勞點蝕是滾動軸承的主要失效形式。

(2)永久變形軸承在很大的靜載荷或沖擊載荷作用下，會使軸承滾道和滾動體接觸處產(chǎn)生永久變形(滾道表面形成變形凹坑)，從而使軸承在運轉中產(chǎn)生劇烈振動和噪聲，以致軸承不能正常工作。(3)磨損在滾動軸承內部，滾動體與套圈之間，以及保持架與滾動體或套間之間均存在著滑動，從而引起軸承磨損。在多塵或密封不好及潤滑不良條件下，滾動軸承中易侵入磨料性物質，從而引起磨粒磨損，高速時還會因磨損引起表面發(fā)熱，產(chǎn)生粘著磨損、膠合甚至使?jié)L動體回火，結果造成軸承元件工作表面的表層質量惡化、旋轉精度下降、振動和噪音增加。軸承的其他失效形式還有腐蝕、銹蝕和由于安裝、使用、維護不當造成元件的破裂等。2.滾動軸承的壽命計算滾動軸承的壽命是指軸承的滾動體或套圈首次出現(xiàn)點蝕之前，軸承的轉數(shù)或相應的運轉小時數(shù)。顯然，通常談的滾動軸承壽命是指滾動軸承的疲勞壽命。與一般結構件的疲勞壽命一樣，滾動軸承的疲勞壽命的離散性也是相當大的（見右圖）。

基本額定壽命：具有90％可靠度時軸承的壽命，用L10表示。

基本額定動載荷：使軸承的基本額定壽命恰好為106轉時，軸承所能承受的載荷值，用字母C表示。軸承的壽命/（106r）滾動軸承尺寸的選擇4在進行軸承壽命計算時，應把作用在軸承上的實際載荷轉換為與確定軸承C值的載荷條件相一致當量動載荷（用字母P表示）。各類軸承的當量動載荷可按下式計算：式中：Fr與Fa分別為軸承實際承受的徑向載荷與軸向載荷X、Y分別為軸承的徑向動載荷系數(shù)與軸向動載荷系數(shù)對于向心軸承，當Fa/Fr>e時，可由表11.16.2查出X和Y的數(shù)值；當Fa/Fr<e時，軸向力的影響可以忽略不計(這時表中Y=0,X=1)。e值列于軸承標準中。向心軸承只承受徑向載荷時

P＝Fr

推力軸承(α=90°)只能承受軸向載荷，其軸向當量動載荷為

P=Fa軸承的配合與裝拆1滾動軸承的配合內圈與軸頸：采用基孔制外圈與座孔：采用基軸制選擇的原則：緊些的配合旋轉精度高、振動小轉動套圈、速度高、受載大、工作溫度變化大——選較緊的配合（過盈配合）不動套圈、常拆軸承——選較松的配合（間隙配合）2滾動軸承的裝拆要求：容易裝拆；裝拆時不被損壞，也不能損壞其他零件

——安裝力或拆卸力不要通過滾動體傳遞軸肩高度應低于內圈厚度→拆卸時不損壞軸肩開槽軸承內圈Ｒ＞軸肩處ｒ安裝軸承軸段不宜過長→易裝易拆三、軸承的潤滑與密封1潤滑目的：減少摩擦磨損、冷卻、吸振、防銹方式：脂；浸油、滴油、噴油、油霧浸油潤滑時，油面不高于最下方滾動體的中心2密封目的：防塵、防水、防止?jié)櫥瑒┝魇Х绞剑?接觸式密封：毛氈圈、O形密封圈、唇形密封圈、機械密封（端面密封）2非接觸式密封：縫隙密封、離心式密封（甩油密封）、迷宮密封、螺旋密封1接觸式密封毛氈圈唇形密封圈2非接觸式密封離心式密封（甩油密封）縫隙密封迷宮密封為保證軸承在機器中正常工作，除合理選擇軸承類型、尺寸外，還應正確進行軸承的組合設計，處理好軸承與其周圍零件之間的關系。也就是要解決軸承的軸向位置固定、軸承與其他零件的配合、間隙調整、裝拆和潤滑密封等一系列問題。一、軸承的固定1.兩端固定如圖16-12a所示，使軸的兩個支點中每一個支點都能限制軸的單向移動，兩個支點合起來就限制了軸的雙向移動，這種固定方式稱為兩端固定。4.滾動軸承的組合設計它適用于工作溫度變化不大的短軸，考慮到軸因受熱而伸長，在軸承蓋與外圈端面之間應留出熱補償間隙c,c=0.2~0.3mm。另外還有兩支點均采用角接觸球軸承及圓錐滾子軸承支承的雙支點單向固定結構。2.一端固定、一端游動這種固定方式是在兩個支點中使一個支點雙向固定以承受軸向力，另一個支點則可作軸向游動。可作軸向游動的支點稱為游動支點，顯然它不能承受軸向載荷。當支承跨距較大(l>350mm)、工作溫度較高(△t≥50℃)時，軸受熱伸長量較大，必須給軸系以熱膨脹的余地，以免軸承被卡死，同時又要保證軸系相對固定以實現(xiàn)其正確的工作位置，應采用一端雙向固定，另一支點游動的配置型式。固定端可采用單個深溝球軸承、兩個角接觸球軸承或圓錐滾子軸承組合及向心軸承與推力軸承組合等，要求軸承的內、外圈都要固定，以便能承受雙向軸向載荷，保證軸系固定。游動端既可采用深溝球軸承這樣的內、外圈不可分離的軸承，也可采用內、外圈可分離的圓柱滾子軸承或滾針軸承。當采用內、外圈不可分離的軸承時，只需固定軸承內圈，而讓外圈可以在軸承座孔內自由游動(圖16-13a)

；當采用內、外圈可分離的軸承時，軸承的內、外圈均需固定，此時靠滾子與套圈間的游動來保證軸的自由伸縮(圖b)。如下是幾種常見的一端固定、一端游動的配置。有時為了滿足某種特殊需要還采用兩端游動的配置形式。如人字齒輪傳動，大齒輪設計成兩端單向固定式結構，由于人字齒輪本身的相互軸向限位作用，小人字齒輪軸系的軸向位置被限定了，不必再另外考慮其軸向固定問題，為了防止齒輪被卡死或人字齒輪兩側受力不均，此時可采用兩端均為圓柱滾子軸承的兩端游動式配置。二、軸承組合的調整

1.軸承間隙的調整軸承間隙的調整方法有：1)靠加減軸承蓋與機座間墊片厚度進行調整（圖16-14a）2)利用螺釘1通過軸承外圈壓蓋3移動外圈位置進行調整（圖16-14b），調整之后，用螺母2鎖緊防松。2.軸承的預緊滾動軸承的旋轉精度主要取決于軸承裝置的剛性大小。為了提高軸承裝置的剛性，對于成對并列安裝使用的角接觸球軸承和圓錐滾子軸承，常采用預緊軸承。所謂預緊，是指在安裝時用某種方法使軸承中產(chǎn)生并保持一個相當大的軸向力，以消除軸承的軸向游隙，并使?jié)L動體與內、外圈接觸處產(chǎn)生初始預變形。預緊的目的是：①提高支承剛性；②減少振動和噪音；③提高旋轉精度。預緊力可以利用金屬墊片（圖16-15a）、磨窄套圈（圖16-15b）、用螺紋端蓋推壓軸承外圈（用于圓錐滾子軸承）或利用彈簧推壓外圈（如圖所示）等方法獲得。由于預緊，軸承的載荷增大，預緊量過大，軸承在工作時的磨損和發(fā)熱也大大增加，使軸承壽命相應降低，因此軸承是否采用預緊應按照需要決定。同時要嚴格控制預緊力，必要時應通過試驗確定。3.

軸承組合位置的調整①載荷方向不變時，對于內圈回轉而外圈固定不動的軸承，軸承內孔與軸頸之間必須選過盈配合，如k6、m6、n6，外徑與軸承座孔之間可選間隙配合，如G7、H7、J