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1、機(jī)械設(shè)計(jì) （ 12） 滾動軸承的組合設(shè)計(jì) 滾動軸承的壽命計(jì)算 第十二章 滾動軸承 滾動軸承的代號及類型選擇 滾動軸承概述 思考與練習(xí) 二、滾動軸承的分類 夾角 軸承的接觸角 按滾動體的不同分為 ：球軸承、滾子軸承； 按可承受的外載荷分為 ：向心軸承、推力軸承、向心推力軸承； 12.1 滾動軸承概述 （主要承受徑向力） （主要承受軸向力） （能同時承受徑向力和軸向力） 按軸承的結(jié)構(gòu)形式不同分類： 在實(shí)際應(yīng)用中，滾動軸承的結(jié)構(gòu)形式有很多。作為標(biāo)準(zhǔn)的滾動軸承， 在國家標(biāo)準(zhǔn)中分為 13類，其中，最為常用的軸承大約有下列類 : 深溝球軸承（ 6） 圓柱滾子軸承（ N） 推力球軸承（ 5） 角接觸球軸承（

2、 7） 圓錐滾子軸承（ 3） 調(diào)心球軸承（ 1） 12.1 滾動軸承概述 一、滾動軸承的代號 前置代號 基本代號 后置代號 軸 承 的 分 部 件 代 號 內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu) 代 號 密 封 與 防 塵 結(jié) 構(gòu) 代 號 保 持 架 及 其 材 料 代 號 特 殊 軸 承 材 料 代 號 公 差 等 級 代 號 游 隙 代 號 多 軸 承 配 置 代 號 其 它 代 號 五 四 三 二 一 類 型 代 號 尺寸系 列代號 內(nèi) 徑 代 號 寬 度 系 列 代 號 直 徑 系 列 代 號 滾動軸承代號構(gòu)成 12.2 滾動軸承的代號及類型選擇 類型代號： 常用軸承代號為 3、 5、 6、 7、 N五類，見

3、 表 12-1。 寬（高）度系列代號： 內(nèi)、外徑相同，寬 /高度不同。 寬度系列代號（向心軸承）： 8(特窄 )、 0(窄 )、 1(正常 )、 2(寬 )、 3或 4或 5或 6(特寬 )。 多數(shù)軸承在代號中不標(biāo)出代號 0， 但對于調(diào)心滾子軸承 (2類 )和圓錐滾子軸承 (3類 ) ，寬度系列代 號 0必須標(biāo)出。 高度系列代號（推力軸承） ： 7(特低 )、 9(低 )、 1或 2(正常 )。 不能省略。 尺寸系列代號： 通常由兩位數(shù)字組成，寬（高）度系列代號 +直徑系列代號。 直徑系列代號： 8或 9(超輕 )、 0或 1(特輕 )、 2(輕 )、 3(中 )、 4(重 ) 。 12.2

4、滾動軸承的代號及類型選擇 12.2 滾動軸承的代號及類型選擇 內(nèi)徑代號： 2位數(shù)。 12.2 滾動軸承的代號及類型選擇 軸承內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號 公差等級代號和游隙組別代號可同時表示，如： /P53表示軸承的公差等級為 5級，游隙組別為 3組。 公差等級代號： /P0 、 /P6、 /P6x、 /P5、 /P4、 /P2。 0級不標(biāo)注 。 低級 高級 游隙組別代號： /C1 、 /C2、 /C0、 /C3、 /C4、 /C5。 0組不標(biāo)注 。 游隙：小 大 軸承代號示例 6308： 6深溝球軸承， 3中系列， 08 內(nèi)徑 d=40mm， 公差等級為 0級，游隙 組為 0組； N105/P5： N圓柱滾

5、子軸承， 1特輕系列， 05內(nèi)徑 d=25mm，公差等級為 5級， 游隙組為 0組； 7214AC/P4： 7角接觸球軸承， 2輕系列， 14內(nèi)徑 d=70mm，公差等級為 4級， 游隙組為 0組，公稱接觸角 =25 ； 30213： 3圓錐滾子軸承， 2輕系列， 13內(nèi)徑 d=65mm， 0寬度代號 (0不可省 略 )，公差等級為 0級，游隙組為 0組； 6103： 6深溝球軸承， 1特輕系列， 03內(nèi)徑 d=17mm，公差等級為 0級，游隙 組為 0組； 12.2 滾動軸承的代號及類型選擇 12.2 滾動軸承的代號及類型選擇 2. 載荷性質(zhì) 同時 Fa、 Fr：角接觸球軸承或圓錐滾子軸承；

6、 Fr大、 Fa?。荷顪锨蜉S承 ； Fa大、 Fr ?。航墙佑|推力軸承； 二、滾動軸承類型的選擇 依據(jù) ：承載能力、轉(zhuǎn)速、載荷性質(zhì)、支承剛性、安裝精度。 滾子軸承承載能力和耐沖擊性比球軸承大； 球軸承的極限轉(zhuǎn)速比滾子軸承大。 n高 ， 載荷小 ， 旋轉(zhuǎn)精度高 球軸承 n低，載荷大，或沖擊載荷 滾子軸承 1. 轉(zhuǎn)速和承載能力 3. 支撐剛性 ：軸的剛性較差，軸承孔不同心 調(diào)心軸承 4. 軸承裝拆、調(diào)整方便： 內(nèi)、外圈可分離型 圓錐滾子軸承 5. 經(jīng)濟(jì)性： 球軸承比滾子軸承便宜。精度 價格 12.3 滾動軸承的壽命計(jì)算 一、滾動軸承的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 1、滾動軸承的失效形式 疲勞點(diǎn)蝕： 脈動循環(huán)

7、接觸應(yīng)力 內(nèi)外圈滾道或滾動體產(chǎn)生疲勞點(diǎn)蝕 振動和噪音（最常見） 塑性變形： 靜載荷或沖擊 變形凹坑 磨損： 潤滑不良 膠合： 轉(zhuǎn)速過高、發(fā)熱量大 2、滾動軸承的計(jì)算準(zhǔn)則 (1) 正常運(yùn)轉(zhuǎn)的軸承， 主要失效形式為“點(diǎn)蝕”，需進(jìn)行壽命計(jì)算。 重點(diǎn) (2) 轉(zhuǎn)速很低或擺動的軸承 ，主要失效形式為塑性變形，需計(jì)算靜強(qiáng)度。 (3) 高速軸承， 主要失效形式為膠合，需驗(yàn)算極限轉(zhuǎn)速。 二、滾動軸承的壽命計(jì)算 壽命： 指軸承的滾動體或套圈首次出現(xiàn)點(diǎn)蝕之前，軸承的轉(zhuǎn)數(shù) /小時數(shù)。 基本額定壽命： 同一批同型號軸承在相同條件下運(yùn)轉(zhuǎn)， 其中 90%的軸承不 發(fā)生點(diǎn)蝕破壞時的轉(zhuǎn)數(shù)或工作小時數(shù)。用 L10表示。 基本額

8、定動載荷： 使軸承的基本額定壽命 L10=106r時，軸承所能承受的載荷。 用字母 C表示。 衡量軸承抵抗點(diǎn)蝕破壞的重要指標(biāo)。 12.3 滾動軸承的壽命計(jì)算 徑向載荷 rC aC 軸向載荷 1、基本額定壽命和基本額定動載荷 12.3 滾動軸承的壽命計(jì)算 式中： n 軸承的轉(zhuǎn)速 ， r/min。 C 軸承的基本額定動載荷， N。由型號查手冊。 P 軸承的當(dāng)量動載荷 ， N。 fT 溫度系數(shù)，查表 12-6。 壽命指數(shù)。球軸承 = 3 , 滾子軸承 =10/3 P ( N ) 6 L 1 0 ( 1 0 r ) L 2 L 1 1 O P 2 P 1 C P L 1 0 = 常 數(shù) 軸承的載荷 /

9、壽命曲線 2、滾動軸承的壽命計(jì)算 設(shè)計(jì)時應(yīng)滿足： 設(shè)計(jì)壽命 Lh 預(yù)期壽命 Lh h6 T 60 ( N ) 10 PnCL f 基本額定動載荷： 6T 10 1 0 ( r ) fCL P 10 T h 16667 ( h ) 60 L fCL n n P 基本額定壽命： 當(dāng)量動載荷 P： 在進(jìn)行軸承壽命計(jì)算時，應(yīng)把作用在軸承上的實(shí)際載荷轉(zhuǎn)換為 當(dāng)量動載荷。 F R A()P f X F Y F 12.3 滾動軸承的壽命計(jì)算 式中： fF 載荷系數(shù)，查表 12-9； FR 軸承所受徑向載荷， N； FA 軸承所受軸向載荷， N； X 徑向載荷系數(shù)，查表 12-8； Y 軸向載荷系數(shù)，查表 1

10、2-8。 3、滾動軸承的當(dāng)量動載荷 4、向心角接觸軸承軸向載荷 FA的計(jì)算 當(dāng) Fa FS2 FS1時，相當(dāng)于軸承 1被“壓緊”，軸承 2被“放松”， 軸承 1的軸向力為 FA1 Fa FS2 軸承 2的軸向力為 FA2 FS2 當(dāng) Fa FS2 FS1時，相當(dāng)于軸承 1被“放松”，軸承 2被“壓緊”， 軸承 1的軸向力為 FA1 FS1 軸承 2的軸向力為 FA2 FS1 Fa 12.3 滾動軸承的壽命計(jì)算 由于該軸承存在接觸角 ，伴隨徑向載荷會產(chǎn)生內(nèi)部軸向力。 派生軸向力 FS： F r F R 1 F S 1 F R 2 F S 2 F a 反裝 F a F S 2 F S 1 F r

11、F R 2 F R 1 正裝 由派生軸向力及外加軸向力的計(jì)算與分析， 判斷被 “ 放松 ” 或被 “ 壓緊 ” 的軸 承 ； 判斷方法： “ 小緊大松 ” 被 “ 放松 ” 軸承的軸向力僅為其本身的派生軸向力； 被 “ 壓緊 ” 軸承的軸向力可根據(jù) “ 軸向力平衡 ” 法則得到。 12.3 滾動軸承的壽命計(jì)算 向心推力軸承所受軸向力 FA的計(jì)算方法可以歸納為： 12.3 滾動軸承的壽命計(jì)算 例 : 計(jì)算下列一對 7207AC軸承在下列兩種情況下的軸向力 FA1和 FA2。 已知： FR1=1000N， FR2=1500N， Fa=900N，派生軸向力 FS = 0.68FR。 解： (a)為反

12、裝 (b)為正裝 1 2 F a F R 1 F R 2 ( a ) 1 2 F a F R 1 F R 2 ( b ) FS1 FS2 FS1 FS2 FS1=0.68FR1=0.681000=680N FS2=0.68FR2=0.681500=1020N Fa+FS2=900+1020=1920NFS1=680N 故軸承 1被壓緊，軸承 2被放松 FA2=FS2=1020N FA1=Fa+FS2=900+1020=1920N FS1=680N FS2=1020N Fa+FS1=900+680=1580NFS2=1020N 故軸承 2被壓緊，軸承 1被放松 FA1=FS1=680N FA2=

13、Fa+FS1=900+680=1580N 三、滾動軸承的靜承載能力 適用于承受較大靜載荷和沖擊載荷的軸承，其失效形式是塑性變形。 當(dāng)量靜載荷 P0 P0=X0FR+Y0FA 式中： X0、 Y0分別為當(dāng)量靜載荷的徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)， 查表 12-12。 按軸承靜承載能力選擇軸承的公式為： 000 PSC 式中： S0 靜載荷安全系數(shù)， 表 12-11。 12.3 滾動軸承的壽命計(jì)算 受載最大的滾動體與較弱的座圈滾道接觸處產(chǎn)生 的塑性變形量之和是滾動體直徑的萬分之一時的 靜載荷。 基本額定靜載荷 C0 書上例題 軸承的組合設(shè)計(jì)主要包括：軸承的裝拆、緊固、配合、調(diào)整、潤滑與密封 等問題。

14、12.4 滾動軸承的組合設(shè)計(jì) 一、保證支撐的剛度和同軸度 提高軸承支承剛度的措施： 1）增加軸承座孔的壁厚； 2）減小軸承支點(diǎn)相對于箱體孔壁的懸臂； 3）采用加強(qiáng)筋加強(qiáng)支承部位的剛性。 提高兩軸承座孔同軸度的措施： 1）盡可能采用整體鑄造的機(jī)殼； 2）盡可能使軸承孔直徑相同； 3）若孔徑不同，將較小的軸承安裝襯套。 二、軸承內(nèi)、外圈的軸向緊固 滾動軸承的軸向緊固是指將軸承的內(nèi)圈或外圈相對于軸或軸承座實(shí)施緊固。 具體的緊固方法有很多，下面列舉常用的方法。 12.4 滾動軸承的組合設(shè)計(jì) 12.4 滾動軸承的組合設(shè)計(jì) 三、滾動軸承軸系支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 目的： 通過軸承與軸和軸承座之間的連接固定，使軸系在

15、機(jī)器中有確定的位置。 要求： 1）使軸上的載荷能可靠地傳到機(jī)架上去，防止軸沿軸向竄動。 2）受熱膨脹時，軸能自由伸縮。 用于軸的跨距較大、工作溫度較高的場合。 固定端：承受雙向軸向力 游動端 ： 補(bǔ)償軸的熱伸長，防止卡死 一端固定，一端游動支撐 兩端固定支撐 限制軸雙向移動 通過 調(diào)整墊片 調(diào)節(jié) 軸承外圈與端蓋 間隙： 0.250.4mm 用于跨距較小、溫升不高的軸 12.4 滾動軸承的組合設(shè)計(jì) 四、滾動軸承的安裝和調(diào)整 正裝 軸承支反力作用點(diǎn)距離小，錐齒輪懸臂大；用 調(diào)整墊片 來調(diào)整游隙 反裝 軸承支反力作用點(diǎn)距離大，錐齒輪懸臂小；用 圓螺母 +止動墊片 來 調(diào)整游隙 套杯 套杯與機(jī)座間用

16、調(diào)整墊片 調(diào)整套杯的軸向位置。 五、滾動軸承的配合與預(yù)緊 滾動軸承的配合是指內(nèi)圈與軸頸、外圈與外殼孔的配合。 1滾動軸承的配合 軸承內(nèi)圈與軸頸 基孔制 松 緊 js6， j6， k6， m6， n6 松 緊 G7， H7， JS7， J7 軸承外圈與軸承座孔 基軸制 12.4 滾動軸承的組合設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)動套圈的配合應(yīng)緊一些，不動套圈的配合應(yīng)松一些。 轉(zhuǎn)速高、載荷大、振動強(qiáng)烈時，配合應(yīng)緊；游動套圈配合應(yīng)松。 2滾動軸承的預(yù)緊 預(yù)緊 ：用某種方法使軸承中產(chǎn)生并保持一定的軸向力，以消除軸承的游隙。 目的 ：提高軸承的旋轉(zhuǎn)精度，提高軸承裝置的剛度、減小振動和噪聲。 12.4 滾動軸承的組合設(shè)計(jì) 方法 ：

17、(a)加裝墊片 (b)磨窄座圈 (c)加裝套筒 六、滾動軸承的潤滑與密封 1滾動軸承的潤滑 2滾動軸承的密封 作用： 阻止灰塵、水分、雜質(zhì)等進(jìn)入軸承，同時防止?jié)櫥瑒┝魇А?12.4 滾動軸承的組合設(shè)計(jì) 目的： 降低摩擦阻力、減小磨損，并兼有吸振、冷卻和防銹的作用。 常用潤滑劑： 潤滑油 轉(zhuǎn)速較高 潤滑脂 轉(zhuǎn)速較低、載荷較大 分類 接觸式 非接觸式 組合式密封 油潤滑、高速 氈封油圈 脂潤滑、 v5m/s 唇形密封圈 脂或油潤滑、 v10m/s 油溝式密封 脂潤滑、 v5m/s 迷宮式密封 脂或油潤滑、密封可靠 圖 12-21 圖 12-22 思考與練習(xí) 1滾動軸承相對滑動軸承有哪些特點(diǎn)？ 2下列軸承代號表示的內(nèi)容，說明該軸承適用的場合。 6208， 7208， 32314， 6310/P5， 7210B， N222 3滾動軸承的主要失效形式是什么？針對這些失效形式應(yīng)采用哪些計(jì)算準(zhǔn)則？ 4什么是滾動軸承的基本額定定動載荷，基本額定靜載荷、當(dāng)量動載和當(dāng)量 靜載荷 ？ 5滾動軸承支承的軸系有哪幾種結(jié)構(gòu)型式？各種型式有何特點(diǎn)？ 6滾動軸承的公差配合與一般圓柱體的公差配合有什么不同？怎樣選擇滾動 軸承的配合？ 7滾動軸承組合為什么有時采用預(yù)緊結(jié)構(gòu)？預(yù)緊有哪幾種方法？ 8滾動軸承采用潤滑的作用是什么？怎樣選用潤滑和潤滑方式？ 9滾動軸承密封有什么作用？有哪幾種密封方式？各用在什么場合