機(jī)械設(shè)計(jì)之軸承

項(xiàng)目11軸承下圖所示為減速器低速軸（階梯軸）的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中③軸段、⑦軸段安裝有軸承用來支持軸的旋轉(zhuǎn)，圖中④軸端、①軸端安裝工作零件齒輪與聯(lián)軸器。日常生活中的自行車就有前輪軸、后輪軸、中軸和腳蹬子軸等。圖11-1減速器低速軸軸承返回目錄11-2滾動(dòng)軸承11-3滑動(dòng)軸承按摩擦性質(zhì)，軸承可分為滾動(dòng)軸承（上圖）與滑動(dòng)軸承（下圖）。按所受載荷方向的不同，又可分為承受徑向載荷的向心軸承和承受軸向載荷的推力軸承。滾動(dòng)軸承具有摩擦力矩小，易起動(dòng)，載荷、轉(zhuǎn)速及工作溫度的適用范圍較廣，軸向尺寸小，潤滑、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。滾動(dòng)軸承已標(biāo)準(zhǔn)化，由專業(yè)工廠大批生產(chǎn)，在機(jī)械中應(yīng)用非常廣泛。11.1軸承的功用和特點(diǎn)點(diǎn)擊播放點(diǎn)擊播放軸承返回目錄11.2滾動(dòng)軸承的構(gòu)造及類型11.4滾動(dòng)軸承基本結(jié)構(gòu)如右圖所示，滾動(dòng)軸承一般由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體及保持架等四部分組成。通常內(nèi)圈用過盈配合與軸頸裝配在一起，外圈則以較小的間隙配合裝在軸承座孔內(nèi)，內(nèi)、外圈的一側(cè)均有滾道，工作時(shí)，內(nèi)、外圈作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，滾動(dòng)體可在滾道內(nèi)滾動(dòng)。為防止?jié)L動(dòng)體相互接觸而增加摩擦，常用保持架將滾動(dòng)體均勻地分開。軸承11.5滾動(dòng)體的形狀圓柱滾子球圓錐滾子滾針長圓柱滾子鼓形滾子滾動(dòng)體的形狀有球形、圓柱形、圓錐形、鼓形、滾針形等多種,如右圖所示。軸承

滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈、外圈和滾動(dòng)體均采用強(qiáng)度高、耐磨性好的鉻錳高碳鋼制造，常用材料有GCr15、GCr15SiMn

等。淬火后硬度可達(dá)60HRC以上。保持架多用低碳鋼或銅合金制造，也可采用塑料或其他材料。滾動(dòng)軸承的類型如下所述：

l）按滾動(dòng)體形狀，滾動(dòng)軸承可分為球軸承和滾子軸承兩大類。2）按滾動(dòng)軸承所承受載荷的方向不同，滾動(dòng)軸承可分為以承受徑向載荷為主的向心軸承和以承受軸向載荷為主的推力軸承兩類。軸承11-6滾動(dòng)軸承的接觸角3）接觸角是滾動(dòng)軸承的一個(gè)重要參數(shù)。接觸角越大，承受軸向載荷的能力也越大。按接觸角分，公稱接觸角α＝O的稱為徑向接觸向心軸承（如深溝球軸承、圓柱滾子軸承）；公稱接觸角O°＜α≤45°的稱為角接觸向心軸承（如角接觸球軸承、圓錐滾子軸承）；公稱接觸角α=90°的稱為軸向推力軸承。軸承11-7滾動(dòng)軸承的軸心線傾斜4）由于軸的安裝誤差或軸的變形等都會(huì)引起內(nèi)、外圈軸心線發(fā)生相對(duì)傾斜，其傾斜角用θ表示（見右圖）。當(dāng)內(nèi)、外圈傾斜角過大時(shí)，可采用外滾道為球面的調(diào)心軸承，這類軸承能自動(dòng)適應(yīng)兩套圈軸心線的偏斜。滾動(dòng)軸承已完全標(biāo)準(zhǔn)化，由專業(yè)化工廠生產(chǎn)，故本章只介紹滾動(dòng)軸承的類型、代號(hào)、選擇方法及壽命計(jì)算等問題。軸承返回目錄前置代號(hào)基本代號(hào)后置代號(hào)規(guī)定了滾動(dòng)軸承代號(hào)。滾動(dòng)軸承代號(hào)由基本代號(hào)、前置代號(hào)及后置代號(hào)構(gòu)成，其排列順序如右圖所示：基本代號(hào)的組成軸承代號(hào)的組成11.3滾動(dòng)軸承的代號(hào)1.基本代號(hào)基本代號(hào)用來表示軸承的基本類型、結(jié)構(gòu)和尺寸，其組成如右圖所示。軸承調(diào)心球軸承是一種帶球面外滾道的雙列球軸承，它具有自動(dòng)調(diào)心性，可以自動(dòng)補(bǔ)償由于軸的撓曲和殼體變形而引起的同軸度誤差。主要承受徑向載荷，也可以承受不大的軸向載荷，允許角偏差＜2°～3°，適用于多支點(diǎn)傳動(dòng)軸、剛性較小的軸以及難以對(duì)中的軸，如右圖所示。圖11-10調(diào)心球軸承1105實(shí)物圖類型代號(hào)--11）調(diào)心球軸承點(diǎn)擊播放軸承調(diào)心滾子軸承是兩列對(duì)稱布置的球面滾子，滾子在外圈內(nèi)球面滾道里可以自由調(diào)位，可以補(bǔ)償軸變形和軸承座的不對(duì)中的誤差。允許角偏差＜1°～2.5°，承載能力比調(diào)心球軸承大，常用于其他種類型軸承不能勝任的重載情況，如軋鋼機(jī)、大功率減速器、吊車車輪等,如右圖所示。圖11-11調(diào)心滾子軸承22211實(shí)物圖類型代號(hào)--22）調(diào)心滾子軸承點(diǎn)擊播放軸承類型代號(hào)--2推力調(diào)心滾子軸承是由下支撐滾道、上支撐滾道與保持架和滾動(dòng)體味一體的幾部分組成。主要承受軸向載荷；承載能力比推力球軸承大得多，并能承受一定的徑向載荷。下滾道為球形滾道，能自動(dòng)調(diào)心，允許角偏差＜3

。，極限轉(zhuǎn)速較推力球軸承高；適用于重型機(jī)床、大型立式電動(dòng)機(jī)軸的支承等，如圖右所示。圖11-11推力調(diào)心滾子軸承29418軸承實(shí)物圖軸承簡圖3）推力調(diào)心滾子軸承點(diǎn)擊播放軸承類型代號(hào)--3圓錐滾子軸承的外圈是傾斜的，內(nèi)圈與保持架、滾動(dòng)體為一整體，內(nèi)、外圈可以分離，軸向和徑向間隙容易調(diào)整?？赏瑫r(shí)承受徑向載荷和較大的單向軸向載荷，承載能力高，常用于斜齒輪軸、錐齒輪軸和蝸桿減速器軸、汽車的前后軸以及機(jī)床主軸的支承等。允許角偏差2′，一般成對(duì)使用，如右圖所示。圖11-13圓錐滾子軸承30204實(shí)物圖4）圓錐滾子軸承點(diǎn)擊播放軸承類型代號(hào)--5推力球軸承分為：51000型用于承受單向軸向載荷，52000型用于承受雙向軸向載荷。推力球軸承只能承受軸向載荷，不能承受徑向力，不宜在高速下工作，常用于起重機(jī)吊鉤、蝸桿軸和立式車床主軸的支承等，如右圖所示。51314軸承52314軸承圖11-14推力球軸承5）推力軸承點(diǎn)擊播放點(diǎn)擊播放軸承類型代號(hào)--6滾動(dòng)軸承一般由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體及保持架等四部分組成，主要承受徑向載荷，也能承受一定的軸向載荷，極限轉(zhuǎn)速較高，當(dāng)量摩擦因數(shù)最小，高轉(zhuǎn)速時(shí)可用來承受不大的純軸向載荷，允許角偏差<2′～10′，承受沖擊能力差，適用于剛性較大的軸上，常用于機(jī)床齒輪箱、小功率電機(jī)與普通民用設(shè)備等，如右圖所示。圖11-15深溝球軸承（6224）實(shí)物圖軸承簡圖6）深溝球軸承點(diǎn)擊播放軸承類型代號(hào)--7角接觸球軸承的基本結(jié)構(gòu)和深溝球軸承幾乎一樣，只是軸承的外圈一個(gè)方向是傾斜的，有一個(gè)接觸角，可承受單向軸向載荷和徑向載荷，接觸角α越大，承受軸向載荷的能力也越大，通常應(yīng)成對(duì)使用。高速時(shí)用它代替推力球軸承較好。適用于剛性較大、跨距較小的軸，如斜齒輪減速器和蝸桿減速器中軸的支承等。允許角偏差＜2′～10‘，如右圖所示。圖11-16角接觸球軸承（7224）實(shí)物圖軸承簡圖7）角接觸球軸承點(diǎn)擊播放軸承類型代號(hào)—N、NU、NJ圓柱滾子軸承的外圈的內(nèi)滾道是平的，內(nèi)圈與保持架、滾動(dòng)體為一整體，內(nèi)、外圈可以分離，裝拆方便?？沙惺茌^大的徑向載荷，不能承受軸向載荷。承載能力比深溝球軸承大，能承受較大的沖擊載荷。適用于剛性較大、對(duì)中良好的軸，常用于大功率電機(jī)、人字齒輪減速器等。圖11-17單列圓柱滾子軸承N213實(shí)物圖軸承簡圖8）圓柱滾子軸承點(diǎn)擊播放軸承類型代號(hào)—NA圖11-18滾子軸承(NA4904)實(shí)物圖軸承簡圖

滾針軸承的結(jié)構(gòu)與組成和圓柱滾子軸承類似，不同的是把圓柱滾子換成滾針，有的軸承還沒有保持架。該軸承的結(jié)構(gòu)類型較多，有的就只有保持架和滾針，而沒有內(nèi)、外圈。徑向承受載荷能力較大，不能承受軸向力。一般用于對(duì)軸承外徑有嚴(yán)格要求的場合，如右圖所示。9）滾針軸承點(diǎn)擊播放軸承寬（高）度系列對(duì)比6020562205

尺寸系列代號(hào)由軸承的寬（高）度系列代號(hào)和直徑系列代號(hào)組合而成。對(duì)于同一內(nèi)、外徑的軸承，根據(jù)不同的工作條件可做成不同的寬（高）度，如右圖所示，稱為寬（高）度系列（對(duì)于向心軸承表示寬度系列，對(duì)于推力軸承則表示高度系列），用基本代號(hào)右起第四位數(shù)字表示，其代號(hào)見下表。1）寬（高）度系列代號(hào)

點(diǎn)擊播放軸承當(dāng)寬度系列代號(hào)為O時(shí)，在軸承代號(hào)中通常省略，但在調(diào)心軸承和圓錐滾子軸承代號(hào)中不可省略。軸承的寬（高)系列代號(hào)軸承對(duì)于同一內(nèi)徑的軸承，由于工作所需承受負(fù)荷大小不同，壽命長短不同，必須采用大小不同的滾動(dòng)體，因而使軸承的外徑和寬度隨著改變，這種內(nèi)徑相同而外徑不同的變化稱為直徑系列，用基本代號(hào)右起第三位數(shù)字表示，其代號(hào)見下表。右圖所示是不同直徑系列深溝球軸承的外徑和寬度對(duì)比。直徑系列對(duì)比6205640563052）直徑系列代號(hào)點(diǎn)擊播放軸承滾動(dòng)軸承的直徑系列代號(hào)軸承組合排列時(shí)，寬（高）度系列在前，直徑系列在后，詳見下表。滾動(dòng)軸承尺寸系列代號(hào)軸承內(nèi)徑代號(hào)表示軸承內(nèi)徑尺寸的大小，用基本代號(hào)右起第一、第二位數(shù)字表示，常用內(nèi)徑尺寸代號(hào)見下表

。3）內(nèi)徑代號(hào)滾動(dòng)軸承常用內(nèi)徑代號(hào)軸承

滾動(dòng)軸承基本代號(hào)一般由五個(gè)數(shù)字或字母加四個(gè)數(shù)字組成，當(dāng)寬度系列為“

0”時(shí)，可省略。例如：軸承內(nèi)徑代號(hào)：d=08×5=40mm尺寸系列代號(hào)：（0）2，寬度系列0（代號(hào)中省略），直徑系列2（輕）軸承類型代號(hào)：深溝球軸承軸承內(nèi)徑代號(hào)：d=04×5=20mm尺寸系列代號(hào)：直徑系列2（輕）尺寸系列代號(hào)：寬度系列0（窄）軸承類型代號(hào)：角接觸球軸承軸承軸承內(nèi)徑代號(hào)：d=11×5=60mm尺寸系列代號(hào)：直徑系列3（中）尺寸系列代號(hào)：寬度系列2（寬）軸承類型代號(hào)：圓柱滾子軸承軸承（1）前置代號(hào)前置代號(hào)表示成套軸承分部件，用字母表示，例如：L表示可分離軸承的可分離內(nèi)圈或外圈，K表示滾子和保持架組件等。（2）后置代號(hào)后置代號(hào)是軸承在結(jié)構(gòu)形狀、尺寸公差、技術(shù)要求等方面有改變時(shí)，在基本代號(hào)右側(cè)添加的補(bǔ)充代號(hào)。一般用字母（或加數(shù)字）表示，與基本代號(hào)相距半個(gè)漢字距。后置代號(hào)共分八組，例如，第一組是內(nèi)部結(jié)構(gòu)，表示內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化情況，現(xiàn)以角接觸球軸承的接觸角變化為例，說明其標(biāo)注含義：①角接觸球軸承，公稱接觸角α=40°，代號(hào)標(biāo)注：7210B②角接觸球軸承，公稱接觸角α=25°，代號(hào)標(biāo)注：7210AC

③角接觸球軸承，公稱接觸角α＝15°，代號(hào)標(biāo)注：7005C軸承返回目錄l）軸承工作載荷的大小、方向和性質(zhì)。2）軸承轉(zhuǎn)速的高低。3）軸頸和安裝空間允許的尺寸范圍。4）對(duì)軸承提出的特殊要求。1.選擇軸承類型應(yīng)考慮的因素11.4滾動(dòng)軸承類型的選擇軸承2.滾動(dòng)軸承選擇的一般原則l）球軸承與同尺寸和同精度的滾子軸承相比，它的極限轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)精度較高，因此更適用于高速或旋轉(zhuǎn)精度要求較高的場合。

2）滾子軸承比同尺寸的球軸承的承載能力大，承受沖擊載荷的能力也較高，因此適用于重載及有一定沖擊載荷的地方。3）非調(diào)心的滾子軸承對(duì)于軸的撓曲敏感，因此這類軸承適用于剛性較大的軸和能保證嚴(yán)格對(duì)中的地方。軸承4）各類軸承內(nèi)、外圈軸線相對(duì)偏轉(zhuǎn)角不能超過許用值，否則會(huì)使軸承壽命降低，故在剛度較差或多支點(diǎn)軸上，應(yīng)選用調(diào)心軸承。5）推力軸承的極限轉(zhuǎn)速較低，因此在軸向載荷較大和轉(zhuǎn)速較高的裝置中，應(yīng)采用角接觸球軸承。6）當(dāng)軸承同時(shí)受較大的徑向和軸向載荷且需要對(duì)軸向位置進(jìn)行調(diào)整時(shí)，宜采用圓錐滾子軸承。7）當(dāng)軸承的軸向載荷比徑向載荷大很多時(shí)，采用向心和推力兩種不同類型軸承的組合來分別承擔(dān)軸向和徑向載荷，其效果和經(jīng)濟(jì)性都比較好。8）考慮經(jīng)濟(jì)性，球軸承比滾子軸承價(jià)格便宜；公差等級(jí)越高，價(jià)格越貴。軸承返回目錄滾動(dòng)軸承壽命計(jì)算是保證軸承在一定載荷條件和工作期限內(nèi)不發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕失效。1.壽命滾動(dòng)軸承任一滾動(dòng)體或內(nèi)外圈滾道出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕前所經(jīng)歷的總轉(zhuǎn)數(shù)，或在某一給定的恒定轉(zhuǎn)速下的工作小時(shí)數(shù)稱為軸承的壽命。2.基本額定壽命一批同樣型號(hào)的軸承，在相同的工作條件下，由于制造精度、材料均質(zhì)程度的不同，壽命并不相同，甚至?xí)嗖顢?shù)十倍?；绢~定壽命是指一批同型號(hào)的軸承，在相同的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，當(dāng)有10％的軸承發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕，而90％的軸承未發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕前所運(yùn)轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)(L10）或在給定轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)的總工作時(shí)數(shù)（Lh10），其可靠度為90％?；绢~定壽命和基本額定動(dòng)載荷11.6滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算軸承3.基本額定動(dòng)載荷軸承的基本額定壽命為一百萬（106）轉(zhuǎn)時(shí)所能承受的最大載荷稱為基本額定動(dòng)載荷，用C表示?；绢~定動(dòng)載荷是衡量軸承承載能力的主要指標(biāo)，對(duì)于主要承受徑向載荷的向心軸承為徑向基本額定動(dòng)載荷Cr

，對(duì)于主要承受軸向載荷的推力軸承為軸向基本額定動(dòng)載荷Ca

。各種軸承的基本額定動(dòng)載荷值可在有關(guān)軸承標(biāo)準(zhǔn)或機(jī)械手冊(cè)中查得。軸承

在高速、重載、高精密度和結(jié)構(gòu)要求剖分或大直徑和很小直徑的場合，尤其是在低速、有較大沖擊的機(jī)械中（如水泥攪拌機(jī)、破碎機(jī)等）不便使用滾動(dòng)軸承，應(yīng)使用滑動(dòng)軸承。滑動(dòng)軸承一般由軸承座、軸瓦（或軸套）、潤滑裝置和密封裝置等部分組成。滑動(dòng)軸承根據(jù)承受載荷方向的不同可分為向心滑動(dòng)軸承和推力滑動(dòng)軸承兩類。向心滑動(dòng)軸承只能承受徑向載荷。它有整體式和對(duì)開式兩種形式。11.10滑動(dòng)軸承軸承右圖所示為典型的整體式滑動(dòng)軸承，它由軸和軸套組成。整體式滑動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，成本低，常用于低速、輕載、間歇工作而不需要經(jīng)常裝拆的場合。它的缺點(diǎn)是軸只能從軸承的端部裝入，裝拆不便；軸瓦磨損后，軸與孔之間的間隙無法調(diào)整。

圖11-35整體式滑動(dòng)軸承1.整體式滑動(dòng)軸承軸承2.對(duì)開式滑動(dòng)軸承右圖所示為典型的對(duì)開式滑動(dòng)軸承。它由軸承座，軸承蓋，剖分的上軸瓦和下軸瓦以及雙頭螺柱等組成。這種軸承的軸瓦采用對(duì)開式，在分合面上配置有調(diào)整墊片，當(dāng)軸瓦磨損后，可適當(dāng)調(diào)整墊片或?qū)S瓦分合面進(jìn)行刮削、研磨等切削加工來調(diào)