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1、第十章 滾動軸承,10-1 滾動軸承的類型和代號,10-2 滾動軸承的類型選擇,10-3 滾動軸承的尺寸選擇,10-4 滾動軸承的組合設計,13-1 滾動軸承的構造和類型,滑動軸承概述1,1. 構造,裝在軸上。,裝在軸承座孔中。,在兩套圈之間滾動并傳遞載荷。,將滾動體均勻隔開。滾動體間的摩擦、磨損。,概述,,2、材料,內(nèi)外圈、滾動體：軸承鉻鋼GCr15，硬度 6065 HRC,保持架：軟材料，低碳鋼板沖壓后鉚接或焊接。,3、特點：與滑動軸承比較,優(yōu)點：,1）起動力矩小，可在負載下起動；,2）徑向游隙較小，運動精度高；,3）軸向寬度較小；,4）可同時承受徑向、軸向載荷,軸承組 合較簡單;,5）

2、便于密封、易于維護；,6）不需有色金屬，標準件，成本低。,缺點：,1）承受沖擊載荷能力差；,2）振動、噪音較大；,3）徑向尺寸較大；,4）有的場合無法使用；,一、滾動軸承的幾個基本特性,1、 接觸角：,滾動體與外圈的接觸法線和半徑方向之間所夾銳角。,接觸角反映了軸承承受載荷方向的特性。接觸角是滾動軸承的一個主要參數(shù)，軸承的受力分析和承載能力等都與接觸角有關。接觸角越大，軸承承受軸向載荷的能力也越大。,10-1 滾動軸承的結構類型和代號,,2、 游隙 ,滾動體內(nèi)圈、外圈滾道之間的最大間隙。,游隙是影響軸承運轉精度、使用壽命、噪聲級別以 及溫升的重要數(shù)據(jù)，控制游隙是項重要的工作。,3、 偏斜角(量

3、),一般指調(diào)心軸承內(nèi)、外圈軸線相對傾斜時所夾的銳角。,此類軸承通常具有偏 位角的自適應性能， 當軸承座孔與軸發(fā)生軸 線偏離時，它可以自動 適應軸心的偏斜。 故這種軸承也稱作 調(diào)心軸承。,,二、滾動軸承的主要類型 滾動軸承通常按其承受載荷的方向(或接觸角)和滾動體的形狀分類。,2、按照滾動體形狀，可分為球軸承和滾子軸承。 滾子又分為圓柱滾子,圓錐滾子、球面滾子和滾 針等。,1、按照承受載荷的方向或公稱接觸角的不同，滾 動軸承 可分為：1)向心軸承、主要用于承受徑 向載荷，其公稱接 觸角從0到45；2)推力軸 承，主要用于承受軸向載荷，其公稱接觸角從 大于45到90(前表)。,按

4、載荷方向、的不用分為：,承受軸向載荷能力,向心軸承= 0 45，主要徑向載荷。,推力軸承= 4590，主要軸向載荷；,,3、按結構形式不同，標準滾動軸承分為13類，最常用的有六類:,構造和類型4,調(diào)心滾子軸承（2）,滾針軸承 （NA),,,向心角接觸軸承,徑向接觸軸承,推力滾子軸承（8）,,軸向接觸軸承,深溝球軸承,6,3、常用滾動軸承的類型及主要特性,角接觸球軸承,7,圓錐滾子軸承,3,面對面,背靠背,圓柱滾子軸承,N,,滾針軸承,NA,,調(diào)心球軸承,1,雙列深溝球軸承,4,,滾動軸承代號是表示結構、尺寸、公差等級和技術性能等特征的產(chǎn)品代號,三、滾動軸承的代號（GB/T27293）,,（1

5、）類型代號---左起第1位,1、基本代號 表示類型、結構和尺寸的代號,數(shù)字或字母表示不同類型的軸承,（2）尺寸系列代號,,向心軸承寬度增加,推力軸承高度增加,常用代號： 1（特輕）；2（輕）；3（中）； 4（重）,,直徑增加,（3）內(nèi)徑代號-左起第4，5位,滾動軸承的內(nèi)徑d=10480mm的范圍內(nèi)，其代號有以下的規(guī)律：,2、前置代號 表示可拆分軸承或其分部件的代號（不常見）,3、后置代號 表示結構特點、公差等級、游隙組別、 材料及密封、技術要求等發(fā)生改變時 的補充代號。,（1）內(nèi)部結構改變代號及含義,（2）密封、防塵與外部形狀改變代號及含義,（3）公差等級代號及

6、含義,（4）游隙組別代號及含義,當公差等級和游隙組別同時標注時，“/”號可省略。,面對面（/DF） 背對背(/DB) 串聯(lián)(/DT),7 2 0 8 AC / P5,公差等級為5級,內(nèi)徑為d=40mm,直徑系列為“輕”,寬度系列為“正常”（0 代號省略）,軸承類型為：角接觸球軸承,游隙組別為：基本組（/C0代號省略）,接觸角為 =25o,,7306AC/P4,角接觸球軸承，=20，d=30mm，精度為4級,3 0 3 0 8,軸承類型為：圓錐滾子軸承,直徑系列為“中”,內(nèi)徑為d=40mm,寬度系列為“正?！保?字頭不可省略）,6 3 1 0,軸承類型為：深溝球軸承,寬度系列為“正常”（

7、0 代號省略）,直徑系列為“中”,內(nèi)徑為d=50mm,6 2 1 2,N 2 2 0 8,,3 3 3 1 5 E,10-2、滾動軸承的類型選擇,一、滾動軸承的主要類型,主要掌握：,雙向：雙向A,1、60000型:深溝球軸承,4、N0000型:圓柱滾子軸承:內(nèi)外圈間可自由移動,3、30000型:圓錐滾子軸承,二、類型的選擇,1、軸承的轉速 球軸承為點接觸、滾子軸承為線接觸。,承載能力：球軸承滾子軸承,耐沖擊： 球軸承滾子軸承,nlim： 球軸承滾子軸承,載荷大、有沖擊時選滾子軸承，轉速高時選球軸承。,2、載荷性質,同時A、R：角接觸球軸承或圓錐滾子軸承；,R大、A?。荷顪锨蜉S承；,A大、

8、R 小：推力角接觸軸承；,3、軸剛度差、彎曲變形大、座孔不平行、不同軸、多支點軸：調(diào)心軸承。,座孔不平形,不同軸,彎曲變形,4、根據(jù)裝拆要求選擇類型,考慮裝拆方便時，宜選用內(nèi)外圈可分離的軸承如： N0000型、30000型。,5、根據(jù)經(jīng)濟性選擇類型,舉例：,一、向心軸承中作用力的分布,由于內(nèi)部游隙，最多只有半圈滾動體受載，且受載大小不同。,線接觸軸承：,0Fr作用線下滾動體變形量。,由于： i <0, F2

9、：回轉軸承上，各元件受脈動接觸應力。,安裝潤滑和維護良好,轉速較高的軸承，主要失效形式為“點蝕”，需進行壽命計算。,轉速很低或擺動的軸承，主要失效形式為塑性變形，需計算靜強度。,3、磨損：磨粒磨損、粘著磨損；,4、其它：電腐蝕、銹蝕、元件破裂等；,潤滑不良、密封不嚴、多塵條件,高轉速軸承，主要失效形式為粘著磨損，需校核極限轉速。,三、滾動軸承計算準則,1、一般條件下的回轉滾動軸承：,接觸疲勞壽命計算,、靜強度計算。,三個基本性能參數(shù)：,C0r、C0a 基本額定靜載荷：靜強度,N0 極限轉速：控制磨損,1.軸承壽命 在一定的載荷下作用，滾動軸承的任一滾動體或套圈滾道上出現(xiàn)疲勞點蝕前，所經(jīng)歷的總轉

10、數(shù)或工作小時數(shù)。,四、滾動軸承的壽命計算,Cr：徑向基本額定動載荷,對角接觸軸承（3、7）：Cr載荷的徑向分量,Ca：軸向基本額定動載荷：5類 Ca純軸向載荷,1）C由試驗得出，查手冊；,2）C 軸承抗疲勞承載能力；同類不同型號軸承，C不同。,3）設計時需滿足：一定工況下的軸承所需的CC,說明：,材質、工作溫度、零件硬度變化：對C修正,根據(jù)疲勞曲線方程：,4、滾動軸承的壽命計算,,實際計算中常用小時表示壽命：,（10-5）,（10-4）,并引入溫度系數(shù)：,注意：Lh與n有關，L與n無關。,壽命計算公式10-4的使用方法：,壽命計算公式10-5的使用方法：,,,向心類軸承: NA0000 N00

11、00,加純徑向載荷 R,推力類軸承: 50000,加純軸向載荷 A,基本額定動載荷C是實驗條件下的載荷量,其加載特點為：,五、 滾動軸承的當量動載荷P計算,,,大部分軸承實際承受兩種載荷 R和 A，實用中應將其換成相當于實驗時的單一載荷即：當量動載荷 P,式中：,R 軸承所受的徑向載荷(N),A 軸承所受的軸向載荷(N),X、Y- 徑向系數(shù)和軸向系數(shù)（查表及設計手冊滾動軸承表）,由表10-4知，X、Y受e軸向載荷“判斷系數(shù)”影響,考慮機器沖擊振動等，P的公式為：,,fp沖擊載荷系數(shù)（表105）,滾動軸承尺寸的選擇,滾動軸承尺寸選擇的過程,確定軸承所承受的R與A,向心類徑向接觸軸承與向心類軸向接

12、觸軸承的軸向載荷分析：,六、向心推力軸承的軸向載荷（派生軸向力）,向心推力軸承的內(nèi)部軸向力,每個軸承派生軸向力的方向：由外圈寬邊指向窄邊,每個軸承派生軸向力的作用點：滾動體與外圈滾道的公法線與軸線的交點,以正裝角接觸球軸承為例建立軸向載荷 Fa 的計算公式：,例1：試判斷軸承的松緊端及軸向載荷。,（1） FS1=2500N，F(xiàn)S2=1800N， FA=500N,,（2） FS1=1700N，F(xiàn)S2=2200N， FA=600N,,角接觸滾動軸承壽命計算小結：,1)、求支反力（力平衡、力矩平衡）Fr1、Fr2；,3)、根據(jù)軸承安裝方式及合力的指向判定“壓緊”、“放松”端，求出Fa1、Fa2；,4

13、)、根據(jù),5)、校核式：,,深溝球軸承：無Fs，F(xiàn)A由壓緊端承受， 即：Fa壓緊=FA， Fa放松=0,球軸承：=3 滾子軸承：=10/3,,設計選擇式：,組合設計內(nèi)容： 正確合理考慮軸承安裝、固定、調(diào)整、密封、潤滑、軸系剛度、精度問題。 組合設計要求： 固定可靠、運轉靈活、保證精度、調(diào)整方便。,軸承不是單一的個體，它是用來支承軸的，而軸又要帶動軸上零件工作。所以軸承的設計一定包含合理設計軸承的組合。,10-4 滾動軸承的組合設計,一、滾動軸承的軸向定位,1 、雙支承單向固定（全固式）,適用于適用于溫度變化不大的短軸，跨距400mm）,二、軸的支承結構型式,每個軸承承受一個方向的

14、軸向力。組合后，限制軸雙向移動，承受雙向軸向力A。安裝時，軸承外圈與端蓋間隙：0.250.4mm,允許軸少量熱膨脹，用墊片或調(diào)整螺釘調(diào)節(jié)。,,3類和7類,2、單支承雙向固定（固游式）,一端軸承的固定即限制軸的雙向串動承受雙向軸向力（6；一對3、7類；向心推力組合）；另一端軸承不固定，為游動支承防止卡死。 特點：軸的位置準確，但結構較復雜，,適用于溫度變化大的長軸,（跨距 400mm）,N類：滾子與外圈間游動,內(nèi)圈與軸固定,,6類,6類,N類,,,6類,N類,一對7類,一對3類,,6類,向心推力組合,,3、雙支承雙向都不固定（全游式）,適用于嚙合位置隨機調(diào)整的人字齒輪軸。與其相嚙合的齒輪軸系：兩

15、端單向固定（保證兩軸都得到軸向定位）,兩端軸承的固定均不限制軸的軸向移動，均為游動支承。,三、滾動軸承的配合和選擇,游隙受載滾動體承載, 游隙合適，其大、小受配合影響。,,內(nèi)圈與軸的配合形式,,k5.m5. m6. n6. p6. r6.,外圈與座孔的配合形式,,H7.G7.J7.,四、滾動軸承的預緊,滾動體和外圈滾道間處于適當壓緊稱為預緊。預緊可以提高軸承系統(tǒng)的工作剛度和運轉精度。,五、滾動軸承的拆裝,（1）冷壓法（適用于小型軸承） 用專用壓套在壓力機上壓入，或用手錘均勻擊打裝入。,（2）熱壓法（適用于大型軸承） 將軸承放入油池或加熱爐中加熱至80-90oC左右然后套裝在軸頸上。,安裝原則：

16、 禁止通過滾 動體施力！,1、軸承的安裝,2、滾動軸承的安裝方式及調(diào)整,1）、安裝方式,正、反安裝將影響軸系剛度。,,2）、軸承（軸系）調(diào)整,a 軸承間隙的調(diào)整,b 軸系位置的調(diào)整,,錐齒輪傳動：要求兩齒輪錐頂重合。,蝸桿傳動：要求蝸輪中間平面通過蝸桿軸線。,,3、軸承的拆卸,,（1）用軸承拆卸器拆卸（適用于小型軸承） 用專用軸承爪子扣在軸承內(nèi)圈拆卸。,軸承拆卸器,（2）用液壓裝置拆卸（適用于大型軸承） 在液壓裝置上用專用器械拆卸。,軸肩高度低于內(nèi)圈高度的3/4。,六、軸承系統(tǒng)的支承剛度和同心度,1.提高軸承支承部位的剛度與同軸度，有助于避免軸承系統(tǒng)的變形，從而避免軸承中滾動體運轉不良造成早期

17、損壞。,措施如下：,2.軸承孔一次鏜出,總結：提高軸系剛度的措施,剛度 旋轉精度、噪音、振動,1）、選用合理軸承類型,滾子軸承剛度球軸承, 選用雙列軸承、滾子軸承、四點接觸軸承。,2）、軸承預緊,可以軸承剛度、 旋轉精度、 軸承壽命,減小軸的振動。,3）、機架上安裝軸承處加筋或增加厚度。,4）、一根軸上，兩個軸承盡量取同一型號；若型號不同，則在小外徑軸承外加一套圈，保證相同孔徑，以便一次鏜出，保證同心度。,5）、選擇合理的軸承安裝方式,兩軸承間：正安裝時，剛度,七、滾動軸承的潤滑,潤滑的主要目的是減磨、提效、吸振、冷卻、防腐等。,1、潤滑方式的確定,脂 潤 滑,裝填量軸承空間的1/31/2,否則,摩擦發(fā)熱,油 潤 滑,油 潤 滑,2、潤滑介質的確定,取決于速度、載荷、溫度等。 載荷大、工作溫度高時高粘度油，易形成油膜dn大或噴霧潤滑低粘度油，攪油損失小、冷卻 好。,八、滾動軸承的密封,密封的主要目的是防止外界灰塵和水分等進入軸承，并阻止軸承內(nèi)潤滑介質流失。,1、接觸式密封 線速度較低時用,靜止件與運動件不能直接接觸，軸與端蓋間應有間隙。,2、非接觸式密封,,,,