第13章 滾動(dòng)軸承-第八版

第13章滾動(dòng)軸承§13-1概述§13-2滾動(dòng)軸承的類型、特點(diǎn)和代號(hào)§13-3滾動(dòng)軸承類型的選擇

第四篇軸系零、部件§13-4滾動(dòng)軸承負(fù)荷分析、失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則§13-5滾動(dòng)軸承壽命計(jì)算§13-6滾動(dòng)軸承靜載荷計(jì)算§13-7軸承裝置的設(shè)計(jì)

第十三章滾動(dòng)軸承§13-1概述（工程應(yīng)用）§13-1概述

工程應(yīng)用虛擬演示§13-1概述（工程應(yīng)用）§13-1概述

§13-1概述（工程應(yīng)用）§13-1概述

§13-1概述（組成、材料）§13-1概述滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件。

內(nèi)圈外圈滾動(dòng)體保持架各類滾動(dòng)體§13-1概述（材料、特點(diǎn)）§13-1概述

特點(diǎn)：旋轉(zhuǎn)精度高；摩擦小，啟動(dòng)靈活；載荷，轉(zhuǎn)速，工作溫度適用范圍廣；標(biāo)準(zhǔn)化程度高，互換性好，成本較低。材料：內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體——滾動(dòng)軸承鋼（如：GCr15等），淬火后>HRC60～65。保持架——較軟材料（如：低碳鋼、銅合金、鋁合金、塑料等）?！?3-2滾動(dòng)軸承的類型、特點(diǎn)和代號(hào)§13-2滾動(dòng)軸承的類型、特點(diǎn)和代號(hào)

一.類型和特點(diǎn)按承載的方向向心軸承——主要承受徑向載荷Fr推力軸承——只能承受軸向載荷Fa向心推力軸承——能同時(shí)承受Fr和Fa接觸角α——滾動(dòng)體與外圈滾道接觸區(qū)中點(diǎn)的法線與半徑方向的夾角。α=0α=900§13-2（調(diào)心球軸承1類）§13-2滾動(dòng)軸承的類型、特點(diǎn)和代號(hào)

1.調(diào)心球軸承——類型代號(hào)1,結(jié)構(gòu)代號(hào)10000按軸承的結(jié)構(gòu)形式不同分類：承載：Fr，F(xiàn)a（雙向，不大）轉(zhuǎn)速：中偏斜角：大（20～30）應(yīng)用：多支點(diǎn)，軸剛性差§13-2（調(diào)心滾子軸承2類）

承載：Fr，F(xiàn)a（雙向，不大）轉(zhuǎn)速：低偏斜角：大（10～2.50）應(yīng)用：多支點(diǎn)，軸剛性差2.調(diào)心滾子軸承推力調(diào)心滾子軸承2類2000029000①調(diào)心滾子軸承②推力調(diào)心滾子軸承承載：Fr，F(xiàn)a（單向，很大）轉(zhuǎn)速：低偏斜角：大（1.50～2.50）應(yīng)用：承受以軸向載荷為主的徑向、軸向聯(lián)合載荷?！?3-2（3、5類）

3.圓錐滾子軸承——3類承載：Fr，F(xiàn)a（單向）轉(zhuǎn)速：中偏斜角：很?。?’）應(yīng)用：同時(shí)受較大的Fr和Fa外圈可分離，安裝時(shí)可調(diào)整游隙成對(duì)使用4.推力球軸承雙向推力球軸承5類5100052000承載：Fa轉(zhuǎn)速：低§13-2（6、7類）

5.深溝球軸承——6類承載：Fr，F(xiàn)a（不大，雙向），不耐沖擊轉(zhuǎn)速：高偏斜角：?。?’～16’）應(yīng)用：高速，載荷平穩(wěn)，軸剛性大承載：Fr，F(xiàn)a（單向）轉(zhuǎn)速：高偏斜角：小（2’～10’）

應(yīng)用：旋轉(zhuǎn)精度高，載荷大成對(duì)使用70000C：α=15070000AC：α=25070000B：α=400

Fa6.角接觸球軸承——7類§13-2（8、9、N類）

7.推力圓柱滾子軸承——8類承載：Fa（大，單向）轉(zhuǎn)速：低偏斜角：不允許（≈0）

應(yīng)用：Fa大，低速承載：只能承受Fr（大）,耐沖擊

轉(zhuǎn)速：高偏斜角：很?。?’～4’）應(yīng)用：Fr大，軸剛性大內(nèi)圈或外圈可分離8.圓柱滾子軸承——N類

推力圓錐滾子軸承——9類§13-2（NA、U類）9.滾針軸承——NA類承載：Fr（較大）轉(zhuǎn)速：低偏斜角：很小

應(yīng)用：Fr大，徑向尺寸受限制，低速§13-2（小結(jié)）小結(jié)：調(diào)心球軸承調(diào)心滾子軸承圓錐滾子軸承推力球軸承深溝球軸承角接觸球軸承推力圓柱滾子軸承圓柱滾子軸承滾針軸承1235678NNA§13-2（內(nèi)徑代號(hào)）二、代號(hào)前置代號(hào)

基本代號(hào)后置代號(hào)

軸承的分

部件代號(hào)內(nèi)

部

結(jié)

構(gòu)

代

號(hào)密

封

與

防

塵

結(jié)

構(gòu)

代

號(hào)保

持

架

及

其

材

料

代

號(hào)特

殊

軸

承

材

料

代

號(hào)公

差

等

級(jí)

代

號(hào)游

隙

代

號(hào)多

軸

承

配

置

代

號(hào)其

它

代

號(hào)五四三二一類

型

代

號(hào)尺寸系

列代號(hào)內(nèi)

徑

代

號(hào)寬

度

系

列

代

號(hào)直

徑

系

列

代

號(hào)GB/T272規(guī)定了滾動(dòng)軸承代號(hào)由三部分組成：◆內(nèi)徑代號(hào)：00～99代號(hào)0001020304～96內(nèi)徑d10121517代號(hào)×5如：08表示軸承內(nèi)徑d=5×08=40mm?！?3-2（尺寸系列、類型代號(hào)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號(hào)）◆類型代號(hào)◆尺寸系列代號(hào):表示相同內(nèi)徑但外徑和寬度不同的軸承。直徑系列代號(hào)0、1——特輕系列2——輕系列3——中系列4——重系列寬度系列代號(hào)：一般正常寬度為0，可不標(biāo)。尺寸承載能力但對(duì)于2類和3類應(yīng)標(biāo)出“0”?！魞?nèi)部結(jié)構(gòu)代號(hào)：表示同類軸承的不同內(nèi)部結(jié)構(gòu)。70000C：α=15070000AC：α=25070000B：α=400§13-2（公差等級(jí)、游隙代號(hào)）§13-2滾動(dòng)軸承的類型、特點(diǎn)和代號(hào)◆公差等級(jí)代號(hào)：五級(jí):/P2、/P4、/P5、/P6(/P6x)、/P0（普通級(jí),不標(biāo)）◆游隙代號(hào)：六組:/C1、/C2、/C0（0組,不標(biāo)）、/C3、/C4、/C5高級(jí)低級(jí)游隙值：小

大

§13-2（公差等級(jí)、游隙代號(hào)）§13-2滾動(dòng)軸承的類型、特點(diǎn)和代號(hào)例：6210

d=50mm輕系列正常寬度深溝球軸承0級(jí)公差（普通級(jí)）,0組游隙7309C/P5d=45mm中系列正常寬度角接觸球軸承5級(jí)公差α=15030212d=60mm輕系列正常寬度圓錐滾子軸承0級(jí)公差（普通級(jí)），0組游隙§13-3滾動(dòng)軸承類型的選擇§13-3滾動(dòng)軸承類型的選擇一.載荷方向大小輕、中——球軸承重——滾子軸承受純Fr——6、N、NA受純Fa——5、8受Fr+不大的Fa——6、70000C受Fr+較大的Fa——3、70000AC、70000B、

6+5、N+8性質(zhì)平穩(wěn)——球軸承沖擊——滾子軸承§13-3滾動(dòng)軸承類型的選擇二.轉(zhuǎn)速三.剛度和調(diào)心性要求§13-3滾動(dòng)軸承類型的選擇尺寸四.其它徑向受限制——滾針軸承，特輕、輕系列軸向受限制——窄系列便于裝拆——內(nèi)（外）圈可分離，3、

N類；經(jīng)濟(jì)§13-4滾動(dòng)軸承負(fù)荷分析、失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則§13-4滾動(dòng)軸承負(fù)荷分析、失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則一.負(fù)荷分析1.向心軸承——主要承受Fr,不大的Fa若僅受Fa——各滾動(dòng)體平均受載若僅受Fr——承載區(qū)內(nèi)滾動(dòng)體受載一般承載區(qū)小于半圈FN0FNi受力最大滾動(dòng)體的載荷球軸承滾子軸承受Fr+Fa——隨Fa增大，承載區(qū)增大§13-4（負(fù)荷分析）2.向心推力軸承支反力的作用點(diǎn)——離軸承小口端面a處a僅受外載荷FrFr——軸作用于軸承的力FrFiFriFdiFi——某一滾動(dòng)體對(duì)軸的反作用力Fdi——由Fr派生的軸向力Fd方向：小口指向大口迫使內(nèi)外圈分離軸承應(yīng)成對(duì)使用承載區(qū)Fd僅受外載荷Fre一般按半圈受載計(jì)算，見P322/表13-7圓錐滾子軸承角接觸球軸承70000C(α=15o)70000AC(α=25o)70000B(α=40o)Fd=Fr／(2Y)Fd=eFrFd=0.68FrFd=1.14Fr§13-4（負(fù)荷分析）受外載荷Fr+Fa承載區(qū)FrFiFriFdiFa§13-4（應(yīng)力分析）二.軸承各元件應(yīng)力分析——脈動(dòng)循環(huán)§13-4（失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則）§13-4滾動(dòng)軸承負(fù)荷分析、失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則三.失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則失效形式點(diǎn)蝕——接觸疲勞失效——壽命計(jì)算塑變——受靜載或沖擊——靜強(qiáng)度計(jì)算磨粒磨損或膠合——潤(rùn)滑不良或高速

——改善潤(rùn)滑，校核極限轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)準(zhǔn)則一般軸承——額定壽命計(jì)算低速、重載軸承——靜強(qiáng)度計(jì)算高速軸承——額定壽命計(jì)算，校核極限轉(zhuǎn)速§13-5滾動(dòng)軸承壽命計(jì)算一.實(shí)際壽命和平均壽命實(shí)際壽命平均壽命——可靠度R<40%二.基本額定壽命和基本額定動(dòng)載荷基本額定壽命——一批相同的軸承，在相同的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，其中90%不發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕時(shí)，轉(zhuǎn)過(guò)的總轉(zhuǎn)數(shù)或工作小時(shí)數(shù)?；绢~定動(dòng)載荷C——基本額定壽命L10=106轉(zhuǎn)時(shí)，軸承承受的載荷。(查手冊(cè)）L10（r），Lh（h），可靠度R=90%PL10§13-5（壽命計(jì)算）三.壽命計(jì)算當(dāng)工作溫度>1200C時(shí),引入溫度系數(shù)ft,見P320/表13-4。

當(dāng)載荷P=C時(shí)，L10=106r當(dāng)載荷P≠C時(shí)，L10=？C106疲勞曲線方程：壽命指數(shù)球軸承ε=3滾子軸承ε=10/3§13-5（當(dāng)量動(dòng)載荷）四.當(dāng)量動(dòng)載荷P的計(jì)算手冊(cè)中C由實(shí)驗(yàn)測(cè)得，其中加載條件：向心軸承——C是純徑向載荷Cr推力軸承——C是純軸向載荷Ca向心推力軸承——半圈受載，C指載荷的徑向分量Cr實(shí)際載荷當(dāng)量動(dòng)載荷P轉(zhuǎn)換條件基本額定動(dòng)載荷C性質(zhì)相同轉(zhuǎn)換條件：壽命計(jì)算

當(dāng)量動(dòng)載荷P的計(jì)算方法：e——軸向載荷影響系數(shù)（或判別系數(shù)、臨界系數(shù)）五.Fr和Fa的計(jì)算1.Fr的計(jì)算注意：①支點(diǎn)位置；②若是空間力系時(shí)，分別求水平面Fr1H、Fr2H垂直面Fr1V、Fr2VFreFte§13-5（Fa的計(jì)算）2.Fa的計(jì)算向心軸承Fae軸承1軸承2Fa1=FaeFa2=0向心推力軸承FreFreFr1Fr2Fd1Fd2(P322)軸有向左移的趨勢(shì)軸承1被壓緊，軸承2被放松軸承1受的軸向力增大為Fd1+Fd1’當(dāng)Fae+Fd2>Fd1時(shí)根據(jù)軸的靜力平衡條件：Fd1+Fd1’=Fae+Fd2軸承1的軸向力：Fa1=Fae+Fd2Fd1’軸承2的軸向力：Fa2=Fd2結(jié)論被壓緊的軸承：Fa=除去本身派生的軸向力后，其它軸向力的代數(shù)和被放松的軸承：Fa=本身派生的軸向力當(dāng)Fae+Fd2<Fd1時(shí)軸有向右移的趨勢(shì)2緊1松Fa2=Fd1-FaeFa1=Fd1Fd1’§13-5（Fa的計(jì)算）當(dāng)Fae+Fd1>Fd2時(shí)2緊1松Fa2=Fae+Fd1若軸承反裝：Fa1=Fd1當(dāng)Fae+Fd1<Fd2時(shí)1緊2松Fa2=Fd2Fa1=Fd2-Fae注意：①Fd的方向；②正確判斷壓緊和放松的軸承?！?3-5（不同可靠度）§13-5滾動(dòng)軸承壽命計(jì)算六.不同可靠度時(shí)滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算可靠度／%909596979899LnL10L5L4L3L2L1a11.00.620.530.440.30.21可靠度不為90%時(shí)的額定壽命修正系數(shù)a1(GB/T6391-1995)（P325）

額定靜載荷C0——使受載最大的滾動(dòng)體與滾道接觸中心處引起的接觸應(yīng)力達(dá)到一定值的載荷?！?3-6滾動(dòng)軸承靜載荷計(jì)算§13-6滾動(dòng)軸承靜載荷計(jì)算當(dāng)量靜載荷P0——是一個(gè)假想載荷，在P0作用下受載最大的滾動(dòng)體與滾道接觸中心處引起的接觸應(yīng)力與實(shí)際載荷作用下相同。滾子軸承——4000MPa球軸承——4200MPa靜強(qiáng)度條件：§13-7滾動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)§13-7軸承裝置的設(shè)計(jì)1.雙支點(diǎn)各單項(xiàng)固定（全固式）一.軸承的配置結(jié)構(gòu)，力的傳遞應(yīng)用于短軸（l≤400mm），溫升不高時(shí)。軸承與端蓋間應(yīng)留間隙Δ，用墊片調(diào)整。Δ§13-7（全固式）正裝（面對(duì)面）反裝（背靠背）2.一支點(diǎn)雙向固定，另一支點(diǎn)游動(dòng)（固游式）

固定端游動(dòng)端1深溝球軸承深溝球軸承2深溝球軸承圓柱滾子軸承3成對(duì)角接觸球軸承深溝球軸承4成對(duì)圓錐滾子軸承圓柱滾子軸承5深溝球軸承和推力球軸承深溝球軸承2.一支點(diǎn)雙向固定，另一支點(diǎn)游動(dòng)（固游式）結(jié)構(gòu)，力的傳遞應(yīng)用于長(zhǎng)軸，溫升較高時(shí)固定端——內(nèi)外圈雙向固定，承受雙向軸向力游動(dòng)端——保證軸能自由伸縮不可分離型：內(nèi)圈雙向固定，外圈不固定可分離型：內(nèi)外圈雙向固定支反力大的軸承作固定端角接觸軸承不能作游動(dòng)端固定端成對(duì)使用軸承的固定§13-7（兩端游動(dòng)，軸承配合，裝拆，調(diào)整）3.兩端游動(dòng)二.軸承的配合滾動(dòng)軸承內(nèi)圈與軸——特殊的基孔制j6，k6，m6，n6滾動(dòng)軸承外圈與外殼孔——基軸制G7，H7，J7注意：配合的標(biāo)注方法三.軸承的裝拆四.調(diào)整軸承游隙軸上零件位置

軸承安裝尺寸§13-7（提高軸系剛度）§13-7軸承裝置的設(shè)計(jì)五.提高軸系的剛度提高機(jī)座的剛度提高軸的剛度lllll’l’§13-7（潤(rùn)滑與密封）目的：飛濺潤(rùn)滑方法：油潤(rùn)滑、脂潤(rùn)滑。V齒>2m/s軸承采用油潤(rùn)滑V齒<2m/s軸承采用脂潤(rùn)滑六.潤(rùn)滑與密封1.潤(rùn)滑§13-7（密封）§13-7軸承裝置的設(shè)計(jì)目的：防止?jié)櫥托孤?，防止灰塵等雜物進(jìn)入。密封裝置：接觸式和非接觸式。2.密