大連大學機械設(shè)計考研(校長ppt)

第十三章滾動軸承

§13—1概述

一、滾動軸承的組成

保持架、外圈、內(nèi)圈、滾動體滾動體的形狀

二、滾動軸承的材料內(nèi)、外圈、滾動體：軸承鋼（GCr15)；保持架：較軟的材料（低碳鋼、銅合金等）三、滾動軸承的特點

1、標準件2、具體見表13-1§13—2滾動軸承的類型與選擇

一、滾動軸承的主要類型與特點

1、按載荷分類

接觸角

向心軸承

徑向力

向心推力軸承

向心推力軸承

推力軸承

徑向力+軸向力

徑向力+軸向力

軸向力滾子軸承——承載能力高，極限轉(zhuǎn)速低

2、按滾動體形狀

球軸承——承載能力低，極限轉(zhuǎn)速高3、按結(jié)構(gòu)用途表13—1最常用幾種

：①深溝球軸承（向心球軸承）——6

型(以前是0型），主要承受徑向載荷。③角接觸球軸承—7

型（以前是6型）②圓錐滾子軸承—3型（以前7型）二、滾動軸承的代號

前置代號（字母）**基本代號（數(shù)字、字母）后置代號(字母、數(shù)字)五四三二一∣軸承分部件代號

∣內(nèi)徑代號

∣寬度系列代號

∣直徑系列代號

∣類型代號

∣其他代號

∣公差等級代號

∣特殊軸承材料代號

∣保持架及材料代號

∣密封與防塵代號

∣內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號

∣游隙代號

1、基本代號

（1）軸承類型代號

3：圓錐滾子軸承6：深溝球軸承7：角接觸球軸承基本代號右起第五位

（2）尺寸系列代號

基本代號右起四、三位

a,寬度系列——右起第四位

數(shù)字8、0、1、2、3、4、5、60系列是正常寬度，可省略

b、直徑（外徑）系列——右起第三位

數(shù)字7，8，9

，0，1，2，3，4，50系列（正常），可省略

（3）內(nèi)徑代號——右起二、一位數(shù)字

一般：d=代號×5(mm)

特殊：2、前置代號

——表示軸承的分部件，用字母表示

L、K、R、NU、WS、GS

3、后置代號——軸承的結(jié)構(gòu)、公差、游隙及材料的特殊要求等（1）內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號

C、AC、B——角接觸球軸承的接觸角（2）密封、防塵與外部形狀變化代號

（3）軸承的公差等級

精度高————————————→低

代號/P2、/P4、/P5、/P6、/P6X、/P0

公差等級24566X0—普通級可省略

滾動軸承的代號：61109，609（4）軸承的徑向游隙

（5）保持架代號

三、滾動軸承類型的選擇

考慮因素：載荷、轉(zhuǎn)速、支承剛性、安裝精度等1）滾動體：*n高，載荷小，精度高→球軸承

*n低，載荷大→滾子軸承

2）類型：*主要受Fr→向心（深溝）軸承(6型）

*主要受Fa→推力軸承（5型）——角接觸球軸承，7型——圓錐滾子軸承，3型——深溝球軸承，6型（Fa較小時）*同時受Fr和Fa：

3）軸系結(jié)構(gòu)軸的剛性較差，軸承孔不同心——調(diào)心軸承（1，2型）§13—3滾動軸承的受力分析、失效形式及計算準則一、滾動軸承的載荷分布（自學）

1、受軸向載荷Fa：各滾動體平均分擔。2、受徑向載荷Fr：上半圈滾動體不受力，下半圈滾動體受力。3、角接觸軸承同時受Fr和Fa

（1）角接觸軸承的派生軸向力FS

FS≈1.25Frtgα

FS方向——有使內(nèi)、外圈分離的趨勢?！嘁蓪κ褂?、對稱安裝

（2）軸向載荷對載荷分布的影響

①當只有最下面一個滾動體受載時

——載荷角，F(xiàn)a與Fr的合力F與徑向平面的夾角

②受載滾動體增多時在同樣Fr作用下，派生軸向力FS↑

多個滾動體受載派生的軸向力的合力>只有一個滾動體受載時派生的軸向力

軸向力>單個滾動體受載產(chǎn)生的派生軸向力——多個滾動體受載的條件

軸承型號練習：1，內(nèi)經(jīng)為55，正常寬度與直徑系列的深溝球軸承的基本代號是？

2，73232AC軸承是什么類型的軸承、內(nèi)經(jīng)是多少？寬度與直徑系列代號分別是多少？AC的物理意義？二、滾動軸承的失效形式和計算準則

1、主要失效形式1）疲勞點蝕:

滾動體或內(nèi)，外圈滾道上的點蝕破壞，屬于接觸疲勞問題。2）塑性變形：滾動體或內(nèi)，外圈滾道上出現(xiàn)的不均勻的塑性變形凹坑（主要在沖擊載荷作用下）。

3）磨損：潤滑不良、密封不嚴、多塵條件

**2、計算準則a,一般軸承：疲勞壽命計算（針對點蝕），靜強度計算；b,低速、輕載軸承：只進行靜強度計算；C,高速軸承：在一般軸承基礎(chǔ)上，還要校核極限轉(zhuǎn)速。

歸納：疲勞壽命計算—基本額定動載C靜強度計算—基本額定靜載C0校核極限轉(zhuǎn)速—軸承極限轉(zhuǎn)速n§13—4滾動軸承的動載荷和壽命計算（尺寸選擇）

一、基本額定壽命和基本額定動載荷1、基本額定壽命L10

同一批軸承在相同工作條件下工作，其中90%的軸承在產(chǎn)生疲勞點蝕前所能運轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)或一定轉(zhuǎn)速下的工作時數(shù)L10

。(10%已經(jīng)失效）即：在基本額定動載荷C作用下，軸承可以工作一百萬轉(zhuǎn)而不發(fā)生點蝕失效，其可靠度為90%。

軸承的基本額定壽命L10為一百萬(106)轉(zhuǎn)時，軸承所能承受的載荷（由試驗得到，根據(jù)型號查手冊）。2、基本額定動載荷C

二、滾動軸承的當量動載荷P（實際工作狀況下的載荷）

1．對只能承受徑向載荷Fr的軸承（6、

N、NA軸承）P=Fr**3.對同時受徑向載荷Fr和軸向載荷Fa的軸承（3、7、6型）:

P=XFr+YFa

2．對只能承受軸向載荷Fa的軸承（5型軸承）P=FaX——徑向動載荷系數(shù)Y——軸向動載荷系數(shù)表13-5（如何求，后講**）

考慮工作情況，引入載荷系數(shù)fp

表13-6

P=fp

FrP=fP

FaP=fP

(XFr+YFa)三、滾動軸承的壽命計算載荷與壽命的關(guān)系：

：壽命指數(shù)球軸承=3滾子軸承=10/3C：基本額定動載荷（給定軸承查手冊）核心問題：求當量動載荷P，P=fP(XFr+YFa)（共計4個物理量）**P=C時，壽命=？L10=106r當工作t>120℃時，因金屬組織硬度和潤滑條件等的變化，軸承的基本額定動載荷C有所下降，∴引入溫度系數(shù)ft—表13-4（一般ft=1）當P、n已知，預期壽命為Lh`，則要求選取的軸承的額定動載荷為：——選軸承型號和尺寸，即屬于設(shè)計計算

四、角接觸球軸承和圓錐滾子軸承軸向載荷Fa的計算

1）派生軸向力大小方向承受徑向載荷時，產(chǎn)生派生軸向力，用Fd（S)表示。

a,軸承成對使用；b,大小見表13-7；

c,方向：指向大口。練習：

a)正裝（大口對大口，面對面）

b)反裝（小口對口，背靠背）2）實際軸向載荷的確定

（正裝為列）（1）當

軸有向左移動的趨勢,軸承1被“壓緊”，軸承2被“放松”，被“壓緊”的軸承1上產(chǎn)生一平衡反力Fs1，使軸向力達到平衡，阻止軸左移，即：

軸承2的軸向載荷為,即本身的派生軸向力∴軸承1的實際軸向載荷為：（2）當

軸有右移的趨勢，軸承2被“壓緊”，軸承1被“放松”，被“壓緊”的軸承2上產(chǎn)生一平衡反力Fs2，使軸向力達到平衡，阻止軸右移，即：∴軸承2實際所受的軸向載荷為：軸承1軸向載荷是本身派生軸向力

結(jié)論：——實際軸向力Fa的計算方法**1）分析軸上派生軸向力（大小與方向）和外加軸向載荷（大小與方向——齒輪部分解決）；2）根據(jù)上面三個力之間的關(guān)系，判斷被“壓緊”和“放松”的軸承（緊端與松端軸承）;3）“松”端軸承的軸向力（載荷）等于自身的派生軸向力；4）“緊”端軸承的軸向力（載荷）等于除自身派生軸向力外，軸上其他2個力矢量和。

為計算不同可靠度時軸承的壽命，引入壽命修正系數(shù)a1(表13-9），

六、不同可靠度時滾動軸承的壽命Ln五，徑向載荷Fr的計算——屬于支反力問題，材力解決。例題1：如下圖的反安裝軸承。已知：派生軸向力s1=350,s2=605,外載Fa=400.求：Fa1和Fa2。

解：Fa+s2=1005＞s1，因此，軸有向左移動的趨勢

則1為“緊端”，2為“松端”∴Fa2=s2=605（自身派生）Fa1=Fa+s2=1005（另外2個矢量和）

例題2：如圖一對3208軸承，右端軸承（定義為1）徑向力Fr1=2800N,左端軸承（定義為2）徑向Fr2=1080N,工作外載Fae=230N,方向水平向右。求當量動載荷P1,P2。（判斷：屬于正安裝還是反安裝？軸承內(nèi)徑是多少？哪個是緊端軸承？哪個是松端軸承？）

作業(yè)：13-3，4，5復習：1）軸承的基本代號；2）軸承的簡化畫法以及正裝與反裝；3）派生軸向力，包括大小與方向；4）被“壓緊”和“放松”的軸承（緊端與松端軸承）;5）軸承的軸向力——“松”端軸承的軸向力等于自身的派生軸向力，“緊”端軸承的軸向力等于其他2個力矢量和；6）軸承的徑向力——材料力學（一般給定）；7）危險軸承及其危險軸承的壽命；8）不同可靠度時危險軸承的壽命?！?3—5滾動軸承的靜載荷與極限轉(zhuǎn)速

一、滾動軸承的靜載荷

1、基本額定靜載荷(靜強度界限）C0：查手冊2、按靜載荷選擇軸承的條件是:（求法：略）當軸承轉(zhuǎn)速很低或作間歇擺動時，軸承的主要失效形式為塑性變形。二、滾動軸承的極限轉(zhuǎn)速n

lmin高速軸承實際許用轉(zhuǎn)速為：

當量靜載荷或§13—6滾動軸承裝置的設(shè)計

一、滾動軸承支承的結(jié)構(gòu)型式

1、兩端固定支承

（雙支點各單向固定）正裝正裝2、一端雙向固定，一端游動

3、兩端游動——人字齒輪高速主動軸

二、滾動軸承軸向緊固內(nèi)圈與軸：1）軸肩2）軸用彈性擋圈3）軸端檔圈+緊固螺釘4）圓螺母

+止動墊圈外圈與座孔：1）孔用彈性擋圈2）軸承外圈止動槽內(nèi)嵌入止動環(huán)固定3）軸承端蓋4）螺紋環(huán)三、支承部分的剛度和座孔的同心度

1，提高支承剛度的措施：

1）增加軸承座孔的壁厚；2）減小軸承支點相對于箱體孔壁的懸臂；3）采用加強筋加強支承部位的剛性。2，保證兩個支承座孔同心度的方法1）整體機座，兩軸承座孔一次鏜出；2）如兩座孔外徑不同——采用套杯結(jié)構(gòu)四、滾動軸承游隙和軸向零件位置的調(diào)整1）軸承游隙的調(diào)整：一般通過帶螺紋的零件或端蓋下的墊片來調(diào)節(jié)。2）零件軸向位置的調(diào)整注意：圓錐齒輪和蝸桿要調(diào)整軸系的軸向位置方法：欲調(diào)整的軸放在套杯內(nèi)，調(diào)整套杯端面與軸承座端面間墊片厚度五、滾動軸承的配合軸承內(nèi)圈與軸：過度或過盈基孔制js6，j6，k6，m6，n6

G7，H7，JS7，J7軸承外圈與軸承座孔:過度或過盈基軸制六、滾動軸承的預緊預緊的目的：提高旋轉(zhuǎn)精度，增加裝置的剛性，減小振動。常用預緊方法：1）用墊片和長度不等的隔套預緊2）夾緊一對磨窄了的外圈（或內(nèi)圈）（7