第十三章 滾動軸承.ppt

1、第十三章 滾動軸承,本章教學(xué)內(nèi)容,本章基本要求,要求熟悉滾動軸承的類型和特點，滾動軸承的失效形式及計算準(zhǔn)則； 學(xué)會根據(jù)實際情況選擇滾動軸承類型和型號； 學(xué)會滾動軸承的組合設(shè)計； 了解滾動軸承的固定、潤滑和密封； 了解滑動軸承的特點和應(yīng)用。,1.滾動軸承的類型、代號及選用 2.滾動軸承的失效形式及計算準(zhǔn)則 3.滾動軸承的組合類型及其應(yīng)用特點； 4.滾動軸承的的潤滑及密封；,13.1 滾動軸承的構(gòu)造及基本類型,一、滾動軸承的構(gòu)造,滾動軸承是由內(nèi)圈、外圈、滾動 體和保持架四個基本元件及附屬 元件組成。,功用：支承軸及軸上零件，保持軸的旋轉(zhuǎn)精度，減少轉(zhuǎn)軸與支承之間的摩擦和磨損。,滾動軸承材料主要采用接

2、觸強度高的鉻錳合金鋼制造，如滾動軸承鋼GCr9、GCr15、GCr15SiMn等。,特點：滾動軸承具有摩擦阻力小、啟動靈敏、效率高、旋轉(zhuǎn)精度高、潤滑簡便和裝拆方便等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于各種機器和機構(gòu)中。滾動軸承為標(biāo)準(zhǔn)零部件，由軸承廠批量生產(chǎn)，設(shè)計者可以根據(jù)需要直接選用。,二、滾動軸承的類型,1.按公稱接觸角分類 公稱接觸角：是指垂直于軸芯線的平面與經(jīng)軸承套圈或墊圈傳給滾動體的合力作用線之間的夾角。 根據(jù)其所受載荷方向或公稱接觸角地不同， 滾動軸承可分為以下幾種：,（1）向心軸承：主要承受徑向載荷 向心軸承又分為： 1）徑向接觸軸承：公稱接觸角=0， 主要承受徑向載荷 2）向心角接觸軸承：公稱接觸

3、角045， 可同時承受軸向載荷和徑向載荷。,（2）推力軸承：主要承受軸向載荷，也能承受不大的徑向載荷 推力軸承可分為： 1）軸向接觸軸承：公稱接觸角=90，主要承受軸向載荷 2）推力角接觸軸承：公稱接觸角4590， 可同時承受軸向載荷和徑向載荷。,2.根據(jù)滾動體的形狀分類，滾動軸承分為： 球軸承和滾子軸承。,3.按調(diào)心性分類：,1）剛性軸承：指軸承的內(nèi)外圈軸線之間的允許偏斜角很小或 等于零。,2）調(diào)心軸承：指軸承的內(nèi)外圈軸線之間的允許偏斜角較大。,4.綜合分類：,00000,10000,角接觸,20000,30000,40000,51000,52000,60000,70000,80000,深溝

4、球軸承,雙列深溝球軸承,調(diào)心球軸承,圓錐滾子軸承,調(diào)心滾子軸承,圓柱滾子軸承,單向推力球軸承,推力圓柱滾子軸承,角接觸球軸承,13.2 滾動軸承的代號,前置代號基本代號后置代號,基本代號：表示軸承的基本類型、結(jié)構(gòu)和尺寸，是軸承代號的基礎(chǔ)。基本代號由軸承類型代號、尺寸代號及內(nèi)徑代號構(gòu)成。,前置和后置代號：軸承在結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、公差、技術(shù)要求有改變時，在其基本代號前后添加的代號。其代號及含義參見有關(guān)手冊。,（1）類型代號:,（2）尺寸系列代號:,軸承尺寸系列代號由軸承的寬度系列代號和直徑系列代號組合而成。組合排列時，寬度系列在前，直徑系列在后。由兩位數(shù)字組成。,前一位數(shù)字表示向心軸承的寬度或推力軸

5、承的高度；后一數(shù)字表示軸承的外徑。 兩者組合后表示，同一內(nèi)徑軸承具有不同的外徑和寬度。,如向心軸承的直徑 系列代號為： 7表示超特輕； 8、9表示超輕； 0、1表示特輕； 2表示輕； 3表示中； 4表示重； 5表示特重。,寬度系列代號為： 0表示窄型； 1表示正常； 2表示寬； 3、4、5、6 表示特寬。,基本代號一般由五個數(shù)字（或字母加四個數(shù)字）組成。 當(dāng)寬度系列為0時可省略。如6200, 02為尺寸系列代號。,(3)內(nèi)徑代號:,內(nèi)徑代號由數(shù)字組成， 它表示軸承公稱內(nèi)徑的大小。 對于常用的內(nèi)徑為20480（22 mm 、28 mm 、32 mm除外）mm的軸承，其內(nèi)徑代號一般是用內(nèi)徑尺寸除以

6、5的商數(shù)表示，即內(nèi)徑數(shù)字5； 內(nèi)徑為10 mm 、12 mm 、15 mm和17 mm的軸承內(nèi)徑代號分別為00、01、02、03； 內(nèi)徑為22 mm 、28 mm 、32 mm和尺寸500 mm的軸承，其內(nèi)徑代號直接用內(nèi)徑毫米數(shù)表示。,2前置、后置代號 前置、后置代號是表示軸承在結(jié)構(gòu)、公差、及材料等有特殊要求時，在其基本代號左右兩邊添加的補充代號。其排列見參見GB/T272-1993。,13.3、滾動軸承類型的選擇計算,在機械設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)軸承的工作載荷條件（如載荷的大小、性質(zhì)、轉(zhuǎn)速和調(diào)心性要求等）、軸承的安裝、拆卸和成本等選擇軸承的類型。 1、載荷條件：是指載荷的方向、大小和性質(zhì)，是選擇軸承

7、的重要依據(jù)。 （1）工作載荷為徑向時，可選用向心軸承中的徑向接觸軸承，如60000、N0000。 （2）工作載荷為軸向時，可選用推力軸承，如50000、80000中的軸向接觸球軸承和推力圓柱磙子軸承。 （3）當(dāng)軸承的徑向和軸向都有工作載荷時，宜選用角接觸軸承，如轉(zhuǎn)速高，宜選用70000，如轉(zhuǎn)速不高，宜選用30000。,（4）當(dāng)軸承的徑向載荷比軸向載荷大得多且轉(zhuǎn)速較高時，常 選用向心軸承，如60000型或70000型。,一、滾動軸承類型的選擇,（5）當(dāng)軸承的軸向載荷比徑向載荷大得多且轉(zhuǎn)速不高時，常用推力軸承與向心軸承的組合，如50000型與N0000型或60000型的組合，以分別承受軸向和徑向載

8、荷。 （6）軸承的工作載荷較大或有沖擊時，應(yīng)選用線接觸的滾子軸承。,2、調(diào)心性條件 當(dāng)軸的工作發(fā)生偏斜較大現(xiàn)象時，宜選用調(diào)心軸承，如10000、20000或29000。若偏斜較小，則可選用允許偏斜較小的剛性軸承。,10000軸承,3、轉(zhuǎn)速條件 球軸承的極限轉(zhuǎn)速比滾子軸承的高，因此當(dāng)軸的轉(zhuǎn)速較高時，宜選用球軸承。對于高速、輕載的場合，可選用超輕、特輕或輕系列軸承；對于低速、重載的場合，可選用重、特重系列的軸承。 4、安裝、調(diào)整條件 外圈可分離的軸承（如N0000、30000型）。在安裝和拆卸時較為方便。 5、成本條件 一般情況下，球軸承比滾子軸承的價格便宜。,二、滾動軸承的失效形式和設(shè)計準(zhǔn)則,一

9、、滾動軸承的失效形式 滾動軸承的失效主要發(fā)生在各元件的接觸面上。失效形式有磨損、接觸疲勞破壞、塑性變形等。 （1）磨損:開式傳動或潤滑不良時，滾動體的表面與內(nèi)外圈滾道的工作面會產(chǎn)生磨損。 （2）接觸疲勞破壞：軸承工作時，滾動體和內(nèi)外圈之間產(chǎn)生相對運動，在載荷作用下，滾動體與內(nèi)外圈滾道接觸時，產(chǎn)生循環(huán)變化的接觸應(yīng)力，從而使各元件發(fā)生接觸疲勞破壞。 （3）塑性變形：低速或間歇擺動軸承，滾道和滾動體會出現(xiàn)不均勻的永久塑性變形凹坑，增大摩擦，降低運轉(zhuǎn)精度。,二、滾動軸承的設(shè)計準(zhǔn)則,（1）對于在潤滑良好的閉式傳動中作回轉(zhuǎn)運動的滾動軸承，其最主要的失效形式是接觸疲勞破壞，故通常對軸承進(jìn)行壽命計算，當(dāng)載荷較

10、大或有沖擊載荷時，有時還要進(jìn)行靜強度計算。 （2）對于作低速回轉(zhuǎn)運動的軸承或擺動軸承，因回轉(zhuǎn)次數(shù)少，主要失效形式是塑性變形，因而要進(jìn)行靜強度計算。 （3）對于作高速回轉(zhuǎn)運動的軸承，主要失效形式是由于發(fā)熱而引起的磨損和燒傷，除要壽命計算外，還應(yīng)驗算極限轉(zhuǎn)速；對于潤滑不良的滾動軸承，磨損也是其主要的失效形式，所以也要應(yīng)驗算極限轉(zhuǎn)速。,另外還有因安裝、拆卸、維護(hù)不當(dāng)引起的元件斷裂、銹蝕、化學(xué)腐蝕等失效形式。,三、 滾動軸承的特性與疲勞壽命計算 滾動軸承壽命計算的目的：是防止軸承在預(yù)期工作時間內(nèi)產(chǎn)生疲勞點蝕破壞。 （一）滾動軸承的特性 1、壽命：滾動軸承的內(nèi)、外圈或滾動體中任一元件的材料首次出現(xiàn)疲勞點

11、蝕擴展跡象之前，內(nèi)外圈之間相對運轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù) 或在某一給定的恒定轉(zhuǎn)速下的運轉(zhuǎn)小時數(shù)稱為軸承的壽命。 2、基本額定壽命：是指一批相同型號的軸承，在相同的條件下運轉(zhuǎn)時，其中90的軸承不發(fā)生疲勞點蝕失效前所轉(zhuǎn)過的總轉(zhuǎn)數(shù)（L10)或在一定的轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)的總小時數(shù)(Lh10) 。 3、基本額定動載荷：就是使軸承的基本額定壽命恰好為一百萬次時，軸承所能承受的最大載荷值。對于向心軸承指純徑向載荷，對于推力軸承指純軸向載荷。,4、額定靜載荷：軸承受載后，承受載荷最大的滾動體與滾道接觸處產(chǎn)生的接觸應(yīng)力（該盈利會使永久塑性變形量之和為滾動體直徑的萬分之一）未規(guī)定的最大允許值時，軸承所承受的載荷。 5、剛度：指軸承在外

12、載荷作用下，滾動體與滾道的彈性接觸變形引起的內(nèi)外圈之間的相對位移的性能。 （二）當(dāng)量動載荷 當(dāng)量動載荷：是一種假想載荷，在它的作用下，滾動軸承的壽命與實際復(fù)合載荷作用下的壽命相同。當(dāng)量動載荷P的一般計算公式為； PXFt十YFa 滾動軸承的基本額定動載荷,是在一定的載荷條件下確定的，實際上，許多軸承工作時會同時承受徑向載荷和軸向載荷的復(fù)合作用。因此，在進(jìn)行軸承壽命計算時，必須把實際載荷轉(zhuǎn)化為與基本額定動載荷條件相一致的當(dāng)量動載荷，用字母P表示。,四、角接觸球軸承軸向載荷的計算,角接觸球軸承在承受徑向載荷時，會產(chǎn)生軸向力FS，計算方法參見表7.4。其大小與軸承的類型有關(guān)、與其接觸角的大小有關(guān)、與

13、徑向載荷大小有關(guān)。方向與軸承外圈和滾動體的接觸點的法向反力在軸向的分力方向一致。為使這類軸承所產(chǎn)生的派生軸向力有所抵消，通常將軸承成對安裝使用。,五、滾動軸承軸的壽命計算,六、 滾動軸承的靜載荷計算與極限轉(zhuǎn)速,滾動軸承的靜載荷計算：指載荷變化緩慢時、或載荷較大時或有沖擊載荷時，為防止軸承各元件產(chǎn)生塑性變形而進(jìn)行的計算。 1、當(dāng)量靜載荷：當(dāng)量靜載荷為一種假定載荷，在它的作用下，滾動軸承和套圈接觸處之間產(chǎn)生的塑性變形量之和與實際的載荷作用下產(chǎn)生的塑性變形量相等。當(dāng)量靜載荷以P0表示，一般計算公式為； P0X0Ft十Y0Fa 式中 F0、Y0為滾動軸承靜載荷的徑向系數(shù)和軸向系數(shù)。 2、靜載荷計算公式

14、 C0rS0P0 滾動軸承的極限轉(zhuǎn)速計算：是指當(dāng)軸承的轉(zhuǎn)速較高時、或潤滑狀態(tài)不良時，為防止軸承的膠合和磨損，應(yīng)限制軸承的最高轉(zhuǎn)速。 滾動軸承的轉(zhuǎn)速條件 nnlim,13.6 滾動軸承的組合設(shè)計,設(shè)計滾動軸承部件時，為了保證軸承能正常工作，除了要合理地選擇軸承的類型和尺寸外，還應(yīng)正確地進(jìn)行軸承部件的組合設(shè)計，解決軸承的軸向固定、軸承組合的調(diào)整、軸承的配合與裝拆以及潤滑與密封等問題。 組合設(shè)計：是指軸承的軸向位置固定、軸承與其它零件的配合、軸承的調(diào)整與裝拆等。,一、滾動軸承的安裝方式 1）對受純徑向載荷的軸，可取兩個徑向接觸軸承對稱布置； 2）對于同時承受徑向載荷與軸向載荷的軸，一般采用雙支承的結(jié)

15、構(gòu)，每個支承由12個軸承組成。,角接觸滾動軸承沿軸向的安裝方式有以下兩種形式：,1.正安裝（面對面安裝）：兩角接觸滾動軸承外圈的窄端面相對安裝時稱為正安裝。一般機器多用安裝。,正安裝,正安裝的裝拆、調(diào)整比較方便，正安裝時軸的跨度較小，軸的剛度好。但當(dāng)軸受熱膨脹時，兩軸肩會分別帶動軸承內(nèi)圈向外移動，從而使軸承游隙減小，甚至卡死。,2.反安裝（背對背安裝）：兩角接觸滾動軸承外圈的寬端面相對安裝時稱為正安裝。 反安裝中，兩軸承的壓力中心O1O2之間的距離加大，即跨度較大，會使軸的剛度降低。但安裝時裝拆、調(diào)整比較不方便。在軸受熱膨脹時，軸承游隙會增大，減低運轉(zhuǎn)精度。,二、滾動軸承支承的軸系結(jié)構(gòu) 普通機

16、械中軸系的支承結(jié)構(gòu)通常為雙支承結(jié)構(gòu)，該類結(jié)構(gòu)便于安裝和調(diào)整，兩個軸承的型號應(yīng)盡量相同，以利于孔的加工和軸系結(jié)構(gòu)的安裝及維護(hù)。,1、兩端固定支承 兩個支點處的軸承的內(nèi)圈分別與軸接觸，每個軸承限制了軸在一個方向的軸向移動。,深溝球軸承兩端固定支承,下圖為正安裝的兩個圓錐滾子軸承的支承，每個軸承對軸都起單向固定作用。安裝時可以通過調(diào)整墊片厚度的方法，來調(diào)整軸承外圈的軸向位置，改變軸承的游隙，以滿足設(shè)計要求。,2、固定游動支承 一個支點軸承限制軸的雙向位移，稱固定支承；另一個支點軸承可以沿軸向移動，稱為游動支承。,3、雙游動支承,該種支承兩個支承端的軸承外圈兩邊都留有一定的間隙，或軸承的內(nèi)外圈可以作相

17、對軸向位移，因而該種支承類型屬于游動支承。,三、滾動軸承的固定,1、滾動軸承的周向固定 軸承的周向固定：是指當(dāng)軸承受到圓周力的作用時，為保證軸承的內(nèi)圈與軸頸、外圈與軸承座孔之間不致產(chǎn)生相對圓周運動所采用的固定方法。主要通過合理的配合，使內(nèi)外圈在裝配時產(chǎn)生一定的過盈量來實現(xiàn)。 由于滾動軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，因此內(nèi)圈與軸采用基孔制n6、m6、k6、js6;外圈與箱體座孔采用基軸制J7、J6、H7、G7。,2、滾動軸承的軸向固定 軸向固定：是指當(dāng)軸承受到軸向力的作用時，為保證軸承的內(nèi)圈與軸頸、外圈與軸承座孔之間不致產(chǎn)生相對軸向運動所采用的固定方法。參見表7.11和7.12。,內(nèi)圈固定：軸肩、彈性檔圈、軸端壓

18、板、圓螺母與止動墊圈、緊定套固定等。 外圈固定：端蓋固定、箱體檔肩、彈性擋圈、套筒檔肩、調(diào)解杯固定等。,四、軸位置的調(diào)整和軸承間隙與預(yù)緊 1、軸向間隙的調(diào)整 在兩端固定支承和固定游動支承中，為補償軸受熱以后的伸長，保證軸承不致卡死，在設(shè)計時，應(yīng)使軸承端面和軸承端蓋之間留有一定的間隙。為保證這個間隙，常采用以下措施： 1）調(diào)整墊片（圖7.15a） 2）調(diào)整環(huán)（圖7.15b） 3）可調(diào)壓蓋（圖7.15c）,2、軸上零件位置的調(diào)整 軸上零件要有準(zhǔn)確的軸向位置，這可以通過調(diào)整軸承的軸向位置而達(dá)到。 1）蝸桿傳動要求蝸輪的主平面通過蝸桿的軸線，故而要求整個軸系可以作軸向調(diào)整。參見圖7.16a。 2）錐齒

19、輪傳動要求兩錐齒輪的節(jié)錐頂點重合。參見圖7.16b。 3）圖7.16c所示是一錐齒輪傳動軸的結(jié)構(gòu)，軸系位置可以通過增減端蓋處墊片的厚度得以改變。,3、滾動軸承的游隙 圖 7.17,滾動軸承的游隙,徑向游隙ur,軸向游隙ua,分別表示在無外載荷作用時，一個套圈固定，另一個套圈沿徑向或軸向從一個極限位置到另一個極限位置的移動量。,4、滾動軸承的預(yù)緊 滾動軸承的預(yù)緊：是指軸承未工作時，對軸承采用某種措施，使其內(nèi)、外圈和滾動體上保持一定的預(yù)加軸向或徑向載荷，以消除軸承游隙，并在套圈和滾動體接觸處產(chǎn)生了彈性預(yù)變形，提高軸的旋轉(zhuǎn)精度和剛度，減小軸承工作時的振動，這種方法稱為預(yù)緊方法。,五、滾動軸承的安裝與

20、拆卸,安裝方法：主要有冷壓法和溫差法，常用銅錘輕打或壓力機壓入的方法裝配。 拆卸方法：可用壓力機和拆卸器拆卸。,7.6 滾動軸承的潤滑與密封,滾動軸承的潤滑：是指要合理地選擇潤滑方法和潤滑劑種類的選擇。為保證潤滑劑的潔凈和不外泄，還必須使用一定的密封方法和結(jié)構(gòu)。 一、滾動軸承的潤滑方法及潤滑劑的選擇,滾動軸承常用的潤滑劑有,油：用于轉(zhuǎn)速高的軸的潤滑,脂：用于轉(zhuǎn)速低的軸的潤滑,滾動軸承常用的潤滑方法有,油浴潤滑：將軸承局部浸入油中。但阻力大，不適于高速。,滴油潤滑：用油杯儲油，靠針閥調(diào)節(jié)油量。,飛濺潤滑：靠齒輪甩油潤滑軸承。,噴油潤滑：用油泵將油增壓，經(jīng)油管噴嘴把油盆到軸承上。,油霧潤滑：經(jīng)過過

21、濾和脫水的壓縮空氣，經(jīng)霧化器將油霧化通入軸承。,1.潤滑方法及特點,2.潤滑劑的選擇 參見表7.14 1）采用油潤滑時，若速度高、溫度低，則應(yīng)選擇粘度值低的潤滑油。選擇時，根據(jù)dn值和工作溫度安圖7.20選擇潤滑油的具體粘度值，然后選擇潤滑油的牌號。 2）采用脂潤滑時，應(yīng)根據(jù)工作溫度、速度和工作環(huán)境進(jìn)行選擇。其特點見表7.13。 3.潤滑裝置 噴油潤滑和油霧潤滑，都需要油泵、油嘴、油的循環(huán)和過濾系統(tǒng)。常用的潤滑裝置如圖7.21所示。,1.滴油潤滑 圖a為針閥式注油油杯,圖b為 繩芯式注油油杯。當(dāng)手柄臥倒時，針閥受彈簧推壓向下而堵住底部油孔。手柄轉(zhuǎn)90度變?yōu)橹绷顟B(tài)時針閥上提，下端油孔敞開，潤滑

22、油流進(jìn)軸承，調(diào)節(jié)油孔開口大小可以調(diào)節(jié)流量。針閥式注油油杯也可用于連續(xù)潤滑。,潤滑油供給可以是間歇的或連續(xù)的，連續(xù)供油比較可靠。用油壺注油或提起針閥通過油杯注油，只能達(dá)到間歇潤滑的作用。,用毛線或棉線做成芯捻或用線紗做成線團(tuán)浸在油槽內(nèi)，利用毛細(xì)管作用把油引到滑動表面上。這兩種方法不易調(diào)節(jié)供油量。,2.芯捻或線紗潤滑,3.油環(huán)潤滑,軸頸上套有軸環(huán)（圖17.10b），油環(huán)下垂浸到油池里，軸頸回轉(zhuǎn)時把油帶到軸頸上去。這種裝置只能用于水平而連續(xù)運轉(zhuǎn)的軸頸，供油量與軸的轉(zhuǎn)速、油環(huán)的截面形狀和尺寸、潤滑油粘度等有關(guān)。適用的轉(zhuǎn)速范圍為60r/min100r/minn1500r/min2000r/min。速度過低，油環(huán)不能把油帶起；速度過高，環(huán)上的油會被甩掉。,4.飛濺潤滑,以齒輪減速器為例，利用浸入油中的齒輪轉(zhuǎn)動時，由潤滑油飛濺