第十二章-滚动轴承.ppt

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1、机械设计机械设计（1212）滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计 滚动轴承的寿命计算滚动轴承的寿命计算 第十二章第十二章 滚动轴承滚动轴承滚动轴承的代号及类型选择滚动轴承的代号及类型选择 滚动轴承概述滚动轴承概述 思考与练习思考与练习二、滚动轴承的分类二、滚动轴承的分类夹角夹角轴承的接触角轴承的接触角 按滚动体的不同分为按滚动体的不同分为：球轴承、滚子轴承；：球轴承、滚子轴承；按可承受的外载荷分为按可承受的外载荷分为：向心轴承、推力轴承、向心推力轴承；：向心轴承、推力轴承、向心推力轴承；12.1 12.1 滚动轴承概述滚动轴承概述（主要承受径向力）（主要承受径向力）（主要承受轴向力）（主要承受

2、轴向力）（能同时承受径向力和轴向力）（能同时承受径向力和轴向力）按轴承的结构形式不同分类：按轴承的结构形式不同分类：在实际应用中，滚动轴承的结构形式有很多。作为标准的滚动轴承，在实际应用中，滚动轴承的结构形式有很多。作为标准的滚动轴承，在国家标准中分为在国家标准中分为1313类，其中，最为常用的轴承大约有下列类类，其中，最为常用的轴承大约有下列类:深沟球轴承深沟球轴承（6）圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承（N）推力球轴承推力球轴承（5）角接触球轴承角接触球轴承（7）圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承（3）调心球轴承调心球轴承（1）12.1 12.1 滚动轴承概述滚动轴承概述一、滚动轴承的代号一、滚动轴承的代号前

3、置代号前置代号 基本代号基本代号 后置代号后置代号 轴轴承承的的分分部部件件代代号号内内部部结结构构代代号号密密封封与与防防尘尘结结构构代代号号保保持持架架及及其其材材料料代代号号特特殊殊轴轴承承材材料料代代号号公公差差等等级级代代号号游游隙隙代代号号多多轴轴承承配配置置代代号号其其它它代代号号五五四四三三二二一一类类型型代代号号尺寸系尺寸系列代号列代号内内径径代代号号宽宽度度系系列列代代号号直直径径系系列列代代号号滚动轴承代号构成滚动轴承代号构成12.2 12.2 滚动轴承的代号及类型选择滚动轴承的代号及类型选择 类型代号：类型代号：常用轴承代号为常用轴承代号为3、5、6、7、N五类，见五类

4、，见表表12-112-1。l宽（高）度系列代号：宽（高）度系列代号：内、外径相同，宽内、外径相同，宽/高度不同。高度不同。宽度系列代号（向心轴承）：宽度系列代号（向心轴承）：8(特窄特窄)、0(窄窄)、1(正常正常)、2(宽宽)、3或或4或或5或或6(特宽特宽)。多数轴承在代号中不标出代号多数轴承在代号中不标出代号0，但，但对于调心滚子轴承对于调心滚子轴承(2类类)和圆锥滚子轴承和圆锥滚子轴承(3类类)，宽度系列代号，宽度系列代号0必须标出。必须标出。高度系列代号（推力轴承）高度系列代号（推力轴承）：7(特低特低)、9(低低)、1或或2(正常正常)。不能省略。不能省略。尺寸系列代号：尺寸系列代

5、号：通常由两位数字组成，宽（高）度系列代号通常由两位数字组成，宽（高）度系列代号+直径系列代号。直径系列代号。l直径系列代号：直径系列代号：8或或9(超轻超轻)、0或或1(特轻特轻)、2(轻轻)、3(中中)、4(重重)。12.2 12.2 滚动轴承的代号及类型选择滚动轴承的代号及类型选择12.2 12.2 滚动轴承的代号及类型选择滚动轴承的代号及类型选择 内径代号：内径代号：2 2位数。位数。12.2 12.2 滚动轴承的代号及类型选择滚动轴承的代号及类型选择 轴承内部结构代号轴承内部结构代号公差等级代号和游隙组别代号可同时表示，如：公差等级代号和游隙组别代号可同时表示，如：/P53表示轴承的

6、公差等级表示轴承的公差等级为为5级，游隙组别为级，游隙组别为3组。组。u 公差等级代号：公差等级代号：/P0、/P6、/P6x、/P5、/P4、/P2。0级不级不标注标注。低级低级 高级高级 u 游隙组别代号：游隙组别代号：/C1、/C2、/C0、/C3、/C4、/C5。0组不组不标注标注。游隙：小游隙：小 大大轴承代号示例轴承代号示例6308：6深沟球轴承，深沟球轴承，3中系列，中系列，08 内径内径d=40mm，公差等级为公差等级为0级，游隙级，游隙组为组为0组；组；N105/P5：N圆柱滚子轴承，圆柱滚子轴承，1特轻系列，特轻系列，05内径内径d=25mm，公差等级为公差等级为5级，级，

7、游隙组为游隙组为0组；组；7214AC/P4：7角接触球轴承，角接触球轴承，2轻系列，轻系列，14内径内径d=70mm，公差等级为公差等级为4级，级，游隙组为游隙组为0组，公称接触角组，公称接触角=25；30213：3圆锥滚子轴承，圆锥滚子轴承，2轻系列，轻系列，13内径内径d=65mm，0宽度代号宽度代号(0不可省不可省略略)，公差等级为，公差等级为0级，游隙组为级，游隙组为0组；组；6103：6深沟球轴承，深沟球轴承，1特轻系列，特轻系列，03内径内径d=17mm，公差等级为公差等级为0级，游隙级，游隙组为组为0组；组；12.2 12.2 滚动轴承的代号及类型选择滚动轴承的代号及类型选择1

8、2.2 12.2 滚动轴承的代号及类型选择滚动轴承的代号及类型选择2.载荷性质载荷性质 同时同时Fa、Fr：角接触球轴承或圆锥滚子轴承；角接触球轴承或圆锥滚子轴承；Fr大、大、Fa小：深沟球轴承小：深沟球轴承；Fa大、大、Fr 小：角接触推力轴承；小：角接触推力轴承；二、滚动轴承类型的选择二、滚动轴承类型的选择l依据依据：承载能力、转速、载荷性质、支承刚性、安装精度。：承载能力、转速、载荷性质、支承刚性、安装精度。滚子轴承承载能力和耐冲击性比球轴承大；滚子轴承承载能力和耐冲击性比球轴承大；球轴承的极限转速比滚子轴承大。球轴承的极限转速比滚子轴承大。n高，载荷小，旋转精度高高，载荷小，旋转精度高

9、 球轴承球轴承 n低，载荷大，或冲击载荷低，载荷大，或冲击载荷 滚子轴承滚子轴承 1.转速和承载能力转速和承载能力3.支撑刚性支撑刚性：轴的刚性较差，轴承孔不同心：轴的刚性较差，轴承孔不同心调心轴承调心轴承4.轴承装拆、调整方便：轴承装拆、调整方便：内、外圈可分离型内、外圈可分离型圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承5.经济性：经济性：球轴承比滚子轴承便宜。精度球轴承比滚子轴承便宜。精度价格价格12.3 12.3 滚动轴承的寿命计算滚动轴承的寿命计算一、滚动轴承的失效形式和设计准则一、滚动轴承的失效形式和设计准则1 1、滚动轴承的失效形式、滚动轴承的失效形式疲劳点蚀：疲劳点蚀：脉动循环接触应力脉动循环接触

10、应力 内外圈滚道或滚动体产生疲劳点蚀内外圈滚道或滚动体产生疲劳点蚀 振动和噪音（最常见）振动和噪音（最常见）塑性变形：塑性变形：静载荷或冲击静载荷或冲击变形凹坑变形凹坑磨损：磨损：润滑不良润滑不良胶合：胶合：转速过高、发热量大转速过高、发热量大2 2、滚动轴承的计算准则、滚动轴承的计算准则(1)(1)正常运转的轴承，正常运转的轴承，主要失效形式为主要失效形式为“点蚀点蚀”，需进行寿命计算。，需进行寿命计算。重点重点(2)(2)转速很低或摆动的轴承转速很低或摆动的轴承，主要失效形式为塑性变形，需计算静强度。，主要失效形式为塑性变形，需计算静强度。(3)(3)高速轴承，高速轴承，主要失效形式为胶合

11、，需验算极限转速。主要失效形式为胶合，需验算极限转速。二、滚动轴承的寿命计算二、滚动轴承的寿命计算u 寿命：寿命：指轴承的滚动体或套圈首次出现点蚀之前，轴承的转数指轴承的滚动体或套圈首次出现点蚀之前，轴承的转数/小时数。小时数。u 基本额定寿命：基本额定寿命：同一批同型号轴承在相同条件下运转，同一批同型号轴承在相同条件下运转，其中其中90%的轴承不的轴承不 发生点蚀破坏时的转数或工作小时数。用发生点蚀破坏时的转数或工作小时数。用L10表示。表示。u 基本额定动载荷：基本额定动载荷：使轴承的基本额定寿命使轴承的基本额定寿命L10=106r时，轴承所能承受的载荷。时，轴承所能承受的载荷。用字母用字

12、母C表示。表示。衡量轴承抵抗点蚀破坏的重要指标。衡量轴承抵抗点蚀破坏的重要指标。12.3 12.3 滚动轴承的寿命计算滚动轴承的寿命计算径向载荷径向载荷轴向载荷轴向载荷1、基本额定寿命和基本额定动载荷、基本额定寿命和基本额定动载荷12.3 12.3 滚动轴承的寿命计算滚动轴承的寿命计算 式中：式中：n 轴承的转速轴承的转速，r/min。C 轴承的基本额定动载荷，轴承的基本额定动载荷，N。由型号查手册。由型号查手册。P 轴承的当量动载荷轴承的当量动载荷，N。fT 温度系数，查表温度系数，查表12-6。寿命指数。球轴承寿命指数。球轴承 =3=3,滚子轴承滚子轴承 =10/3=10/3 轴承的载荷轴

13、承的载荷/寿命曲线寿命曲线2、滚动轴承的寿命计算、滚动轴承的寿命计算设计时应满足：设计时应满足：设计寿命设计寿命Lh 预期寿命预期寿命Lh基本额定动载荷：基本额定动载荷：基本额定寿命：基本额定寿命：当量动载荷当量动载荷P：在进行轴承寿命计算时，应把作用在轴承上的实际载荷转换为在进行轴承寿命计算时，应把作用在轴承上的实际载荷转换为 当量动载荷。当量动载荷。12.3 12.3 滚动轴承的寿命计算滚动轴承的寿命计算式中：式中：fF 载荷系数，查表载荷系数，查表12-9；FR 轴承所受径向载荷，轴承所受径向载荷，N；FA 轴承所受轴向载荷，轴承所受轴向载荷，N；X 径向载荷系数，查表径向载荷系数，查表

14、12-8；Y 轴向载荷系数，查表轴向载荷系数，查表12-8。3、滚动轴承的当量动载荷、滚动轴承的当量动载荷4、向心角接触轴承轴向载荷、向心角接触轴承轴向载荷FA的计算的计算l当当FaFS2FS1时，相当于轴承时，相当于轴承1被被“压紧压紧”，轴承，轴承2被被“放松放松”，轴承轴承1的轴向力为的轴向力为FA1FaFS2 轴承轴承2的轴向力为的轴向力为FA2FS2l当当FaFS2FS1时，相当于轴承时，相当于轴承1被被“放松放松”，轴承，轴承2被被“压紧压紧”，轴承轴承1的轴向力为的轴向力为FA1FS1 轴承轴承2的轴向力为的轴向力为FA2FS1Fa12.3 12.3 滚动轴承的寿命计算滚动轴承的

15、寿命计算由于该轴承存在接触角由于该轴承存在接触角，伴随径向载荷会产生内部轴向力。，伴随径向载荷会产生内部轴向力。派生轴向力派生轴向力FS：反装反装正装正装l 由派生轴向力及外加轴向力的计算与分析，由派生轴向力及外加轴向力的计算与分析，判断被判断被“放松放松”或被或被“压紧压紧”的轴的轴承承；判断方法：判断方法：“小紧大松小紧大松”l 被被“放松放松”轴承的轴向力仅为其本身的派生轴向力；轴承的轴向力仅为其本身的派生轴向力；l 被被“压紧压紧”轴承的轴向力可根据轴承的轴向力可根据“轴向力平衡轴向力平衡”法则得到。法则得到。12.3 12.3 滚动轴承的寿命计算滚动轴承的寿命计算向心推力轴承所受轴向

16、力向心推力轴承所受轴向力FA的计算方法可以归纳为：的计算方法可以归纳为：12.3 12.3 滚动轴承的寿命计算滚动轴承的寿命计算例例:计算下列一对计算下列一对7207AC轴承在下列两种情况下的轴向力轴承在下列两种情况下的轴向力FA1和和FA2。已知：已知：FR1=1000N，FR2=1500N，Fa=900N，派生轴向力，派生轴向力FS=0.68FR。解：解：(a)为反装为反装(b)为正装为正装FS1FS2FS1FS2FS1=0.68FR1=0.681000=680NFS2=0.68FR2=0.681500=1020NFa+FS2=900+1020=1920NFS1=680N故轴承故轴承1被压

17、紧，轴承被压紧，轴承2被放松被放松FA2=FS2=1020NFA1=Fa+FS2=900+1020=1920NFS1=680NFS2=1020NFa+FS1=900+680=1580NFS2=1020N故轴承故轴承2被压紧，轴承被压紧，轴承1被放松被放松FA1=FS1=680NFA2=Fa+FS1=900+680=1580N三、滚动轴承的静承载能力三、滚动轴承的静承载能力适用于承受较大静载荷和冲击载荷的轴承，其失效形式是塑性变形。适用于承受较大静载荷和冲击载荷的轴承，其失效形式是塑性变形。当量静载荷当量静载荷P0P0=X0FR+Y0FA式中：式中：X0、Y0分别为当量静载荷的径向载荷系数和轴向

18、载荷系数，分别为当量静载荷的径向载荷系数和轴向载荷系数，查表查表12-12。按轴承静承载能力选择轴承的公式为：按轴承静承载能力选择轴承的公式为：式中：式中：S0静载荷安全系数，静载荷安全系数，表表12-11。12.3 12.3 滚动轴承的寿命计算滚动轴承的寿命计算受载最大的滚动体与较弱的座圈滚道接触处产生受载最大的滚动体与较弱的座圈滚道接触处产生的塑性变形量之和是滚动体直径的万分之一时的的塑性变形量之和是滚动体直径的万分之一时的静载荷。静载荷。基本额定静载荷基本额定静载荷C0书上例题书上例题 轴承的组合设计主要包括：轴承的装拆、紧固、配合、调整、润滑与密封轴承的组合设计主要包括：轴承的装拆、紧

19、固、配合、调整、润滑与密封等问题。等问题。12.4 12.4 滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计一、保证支撑的刚度和同轴度一、保证支撑的刚度和同轴度l 提高轴承支承刚度的措施：提高轴承支承刚度的措施：1 1）增加轴承座孔的壁厚；）增加轴承座孔的壁厚；2 2）减小轴承支点相对于箱体孔壁的悬臂；）减小轴承支点相对于箱体孔壁的悬臂；3 3）采用加强筋加强支承部位的刚性。）采用加强筋加强支承部位的刚性。l 提高两轴承座孔同轴度的措施：提高两轴承座孔同轴度的措施：1 1）尽可能采用整体铸造的机壳；）尽可能采用整体铸造的机壳；2 2）尽可能使轴承孔直径相同；）尽可能使轴承孔直径相同；3 3）若孔径不同，

20、将较小的轴承安装衬套。）若孔径不同，将较小的轴承安装衬套。二、轴承内、外圈的轴向紧固二、轴承内、外圈的轴向紧固滚动轴承的轴向紧固是指将轴承的内圈或外圈相对于轴或轴承座实施紧固。滚动轴承的轴向紧固是指将轴承的内圈或外圈相对于轴或轴承座实施紧固。具体的紧固方法有很多，下面列举常用的方法。具体的紧固方法有很多，下面列举常用的方法。12.4 12.4 滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计12.4 12.4 滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计三、滚动轴承轴系支撑结构设计三、滚动轴承轴系支撑结构设计目的：目的：通过轴承与轴和轴承座之间的连接固定，使轴系在机器中有确定的位置。通过轴承与轴和轴承座之间的连接

21、固定，使轴系在机器中有确定的位置。要求：要求：要求：要求：1 1 1 1）使轴上的载荷能可靠地传到机架上去，防止轴沿轴向窜动。）使轴上的载荷能可靠地传到机架上去，防止轴沿轴向窜动。）使轴上的载荷能可靠地传到机架上去，防止轴沿轴向窜动。）使轴上的载荷能可靠地传到机架上去，防止轴沿轴向窜动。2 2 2 2）受热膨胀时，轴能自由伸缩。）受热膨胀时，轴能自由伸缩。）受热膨胀时，轴能自由伸缩。）受热膨胀时，轴能自由伸缩。用于轴的跨距较大、工作温度较高的场合。用于轴的跨距较大、工作温度较高的场合。固定端：承受双向轴向力固定端：承受双向轴向力游动端游动端：补偿轴的热伸长，防止卡死补偿轴的热伸长，防止卡死一端

22、固定，一端游动支撑一端固定，一端游动支撑两端固定支撑两端固定支撑限制轴双向移动限制轴双向移动通过通过调整垫片调整垫片调节调节轴承外圈与端盖轴承外圈与端盖间隙：间隙：0.250.4mm用于跨距较小、温升不高的轴用于跨距较小、温升不高的轴12.4 12.4 滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计四、滚动轴承的安装和调整四、滚动轴承的安装和调整l 正装正装轴承支反力作用点距离小，锥齿轮悬臂大；用轴承支反力作用点距离小，锥齿轮悬臂大；用调整垫片调整垫片来调整游隙来调整游隙l 反装反装轴承支反力作用点距离大，锥齿轮悬臂小；用轴承支反力作用点距离大，锥齿轮悬臂小；用圆螺母圆螺母+止动垫片止动垫片来来 调整游

23、隙调整游隙l 套杯套杯套杯与机座间用套杯与机座间用调整垫片调整垫片调整套杯的轴向位置。调整套杯的轴向位置。五、滚动轴承的配合与预紧五、滚动轴承的配合与预紧滚动轴承的配合是指内圈与轴颈、外圈与外壳孔的配合。滚动轴承的配合是指内圈与轴颈、外圈与外壳孔的配合。1滚动轴承的配合滚动轴承的配合l 轴承内圈与轴颈轴承内圈与轴颈基孔制基孔制 松松 紧紧js6，j6，k6，m6，n6 松松 紧紧G7，H7，JS7，J7l 轴承外圈与轴承座孔轴承外圈与轴承座孔基轴制基轴制12.4 12.4 滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计l 转动套转动套圈的配合圈的配合应紧一些，应紧一些，不动套圈的配合不动套圈的配合应松一

24、些。应松一些。l 转速高、载荷大、振动强烈时，配合应紧；游动套圈配合应松。转速高、载荷大、振动强烈时，配合应紧；游动套圈配合应松。2滚动轴承的预紧滚动轴承的预紧预紧预紧：用某种方法使轴承中产生并保持一定的轴向力，以消除轴承的游隙。：用某种方法使轴承中产生并保持一定的轴向力，以消除轴承的游隙。目的目的：提高轴承的旋转精度，提高轴承装置的刚度、减小振动和噪声。：提高轴承的旋转精度，提高轴承装置的刚度、减小振动和噪声。12.4 12.4 滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计方法方法：(a)(a)加装垫片加装垫片 (b)(b)磨窄座圈磨窄座圈 (c)(c)加装套筒加装套筒六、滚动轴承的润滑与密封六、滚

25、动轴承的润滑与密封1滚动轴承的润滑滚动轴承的润滑2滚动轴承的密封滚动轴承的密封作用：作用：阻止灰尘、水分、杂质等进入轴承，同时防止润滑剂流失。阻止灰尘、水分、杂质等进入轴承，同时防止润滑剂流失。12.4 12.4 滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计目的：目的：降低摩擦阻力、减小磨损，并兼有吸振、冷却和防锈的作用。降低摩擦阻力、减小磨损，并兼有吸振、冷却和防锈的作用。常用润滑剂：常用润滑剂：润滑油润滑油转速较高转速较高 润滑脂润滑脂转速较低、载荷较大转速较低、载荷较大分类分类接触式接触式非接触式非接触式组合式密封组合式密封油润滑、高速油润滑、高速毡封油圈毡封油圈脂润滑、脂润滑、v5m/s唇形密

26、封圈唇形密封圈脂或油润滑、脂或油润滑、v10m/s油沟式密封油沟式密封脂润滑、脂润滑、v5m/s迷宫式密封迷宫式密封脂或油润滑、密封可靠脂或油润滑、密封可靠图图12-21图图12-22思考与练习思考与练习1滚动轴承相对滑动轴承有哪些特点？滚动轴承相对滑动轴承有哪些特点？2下列轴承代号表示的内容，说明该轴承适用的场合。下列轴承代号表示的内容，说明该轴承适用的场合。6208，7208，32314，6310/P5，7210B，N2223滚动轴承的主要失效形式是什么？针对这些失效形式应采用哪些计算准则滚动轴承的主要失效形式是什么？针对这些失效形式应采用哪些计算准则？4什么是滚动轴承的基本额定定动载荷，

27、基本额定静载荷、当量动载和当量什么是滚动轴承的基本额定定动载荷，基本额定静载荷、当量动载和当量静载荷静载荷？5滚动轴承支承的轴系有哪几种结构型式？各种型式有何特点？滚动轴承支承的轴系有哪几种结构型式？各种型式有何特点？6滚动轴承的公差配合与一般圆柱体的公差配合有什么不同？怎样选择滚动滚动轴承的公差配合与一般圆柱体的公差配合有什么不同？怎样选择滚动轴承的配合？轴承的配合？7滚动轴承组合为什么有时采用预紧结构？预紧有哪几种方法？滚动轴承组合为什么有时采用预紧结构？预紧有哪几种方法？8滚动轴承采用润滑的作用是什么？怎样选用润滑和润滑方式？滚动轴承采用润滑的作用是什么？怎样选用润滑和润滑方式？9滚动轴承密封有什么作用？有哪几种密封方式？各用在什么场合？滚动轴承密封有什么作用？有哪几种密封方式？各用在什么场合？