1、基本要求基本要求第十三章第十三章 滚动轴承滚动轴承1.1.了解滚动轴承的构成、结构特点和类型。了解滚动轴承的构成、结构特点和类型。2.2.了解滚动轴承的代号规定，能识别最一般的代号。了解滚动轴承的代号规定，能识别最一般的代号。3.3.了解滚动轴承的失效形式，能根据失效作出正确的分析。了解滚动轴承的失效形式，能根据失效作出正确的分析。4.4.能根据使用要求正确选用滚动轴承。能根据使用要求正确选用滚动轴承。5.5.工作能力计算。工作能力计算。6.6.会根据使用要求正确的作出滚动轴承的组合设计（滚动会根据使用要求正确的作出滚动轴承的组合设计（滚动 轴承装置的设计：安装、调整、润滑、密封等）。轴承装置
2、的设计：安装、调整、润滑、密封等）。不是如何设计不是如何设计滚动轴承，而是如何选用滚动轴承，而是如何选用重点：重点：轴承的代号及寿命计算、滚动轴承的组合设计。轴承的代号及寿命计算、滚动轴承的组合设计。难点：难点：轴承的当量动载荷计算。轴承的当量动载荷计算。13-1 13-1 概述概述一一.滚动轴承的构造与材料滚动轴承的构造与材料构成：构成：内圈+外圈+滚动体+保持架保持架保持架外圈外圈内圈内圈滚动体滚动体保持架保持架保持架：保持架：有冲压的和实体的两种，常用软钢冲压，特有冲压的和实体的两种，常用软钢冲压，特 殊场合也可用铜合金与工程塑料等；保持架使滚殊场合也可用铜合金与工程塑料等；保持架使滚动
3、体均匀分布在滚道上，减少滚动体之间的碰撞和磨损动体均匀分布在滚道上，减少滚动体之间的碰撞和磨损.内外圈和滚动体：内外圈和滚动体：则采用专用的轴承钢，并经淬火处则采用专用的轴承钢，并经淬火处 理和精磨。理和精磨。常用材料有常用材料有GCr15、GCr15SiMn、GCr6、GCr9等等材料：材料：滚动轴承的工作表面必须经磨削抛光，以提高其接触疲劳强度。滚动轴承的工作表面必须经磨削抛光，以提高其接触疲劳强度。保持架多用低碳钢板通过冲压成形方法制造，也可采用有色金保持架多用低碳钢板通过冲压成形方法制造，也可采用有色金属或塑料等材料。属或塑料等材料。为适应某些特殊要求，有些滚动轴承还要附加其他特殊元件
4、或为适应某些特殊要求，有些滚动轴承还要附加其他特殊元件或采用特殊结构，如轴承无内圈或外圈、带有防尘密封结构或在外采用特殊结构，如轴承无内圈或外圈、带有防尘密封结构或在外圈上加止动环等。圈上加止动环等。二二.滚动轴承的优缺点滚动轴承的优缺点1.1.摩阻小、效率高，起动灵敏；摩阻小、效率高，起动灵敏；2.2.运转精度高（可通过预紧消除间隙）；运转精度高（可通过预紧消除间隙）；3.3.轴向尺寸较小；轴向尺寸较小；4.4.组合结构简单、便于使用维护；组合结构简单、便于使用维护；5.5.标准化程度高，质优价廉；标准化程度高，质优价廉；6.6.抗冲击能力较差；抗冲击能力较差；7.7.振动及噪音较大；振动及
5、噪音较大；8.8.高速重载下寿命较低；高速重载下寿命较低；9.9.径向尺寸较大径向尺寸较大。三三.应用范围应用范围一般尺寸、中速、中载的一般工作条件下和运动机械中。一般尺寸、中速、中载的一般工作条件下和运动机械中。优点优点缺点缺点 13-2 13-2 滚动轴承的主要类型及其代号滚动轴承的主要类型及其代号一一.滚动轴承的主要类型滚动轴承的主要类型1.1.按滚动体分：按滚动体分：球轴承：球轴承：滚子轴承滚子轴承：圆柱滚子、圆锥滚子、球面滚子、圆柱滚子、圆锥滚子、球面滚子、非对称球面滚子、滚针非对称球面滚子、滚针2.2.按所承受的载荷分：按所承受的载荷分：向心轴承、向心推力轴承、推力轴承向心轴承、向
6、心推力轴承、推力轴承3.按轴承可否调心：按轴承可否调心：调心轴承、调心轴承、非调心轴承非调心轴承夹角夹角叫作轴承的接触角叫作轴承的接触角:向心推力轴承的滚动体与向心推力轴承的滚动体与外圈滚道接触点的法线与半径的夹角；外圈滚道接触点的法线与半径的夹角；夹角夹角叫作载荷角：径向载荷与轴向载荷的合力与半叫作载荷角：径向载荷与轴向载荷的合力与半径方向的夹角。径方向的夹角。1235NAN2967 通常是根据滚动轴承滚动体的形状、结构特点和承载性质等，通常是根据滚动轴承滚动体的形状、结构特点和承载性质等，GBGB将滚将滚动轴承分为动轴承分为9 9个大类（教材个大类（教材P222P222表表10-510-5
7、）。）。调心球轴承调心球轴承调心滚子轴承调心滚子轴承圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承推力球轴承推力球轴承深沟球轴承深沟球轴承角接触球轴承角接触球轴承 推力调心滚子轴承推力调心滚子轴承圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承滚针轴承滚针轴承4双列深沟球轴承双列深沟球轴承深沟球轴承圆柱滚子轴承推力球轴承角接触球轴承圆锥滚子轴承调心球轴承29调心能力调心能力极限转速极限转速 允许偏位角允许偏位角外圈无挡边外圈无挡边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）1.接触角接触角：二二.表征轴承特性的有关因素：表征轴承特性的有关因素：NNFRFa载荷角载荷角：raFFtg 的大小反应了轴承承受轴向力的大小。的大小
8、反应了轴承承受轴向力的大小。轴承实际承受的径向载荷轴承实际承受的径向载荷Fr 与轴向载荷与轴向载荷Fa的合的合力与半径方向的夹角。力与半径方向的夹角。一般情况下：2.游隙：游隙：内外圈相对移动量的最大值内外圈相对移动量的最大值。径向ur、轴向ua 对于配合越紧，温差越大，轴的变形量越大，润滑冷对于配合越紧，温差越大，轴的变形量越大，润滑冷却条件越差等情况，则应选游隙越大的轴承。却条件越差等情况，则应选游隙越大的轴承。3.极限转速：极限转速：在一定的载荷和润滑条件下，允许的最高转在一定的载荷和润滑条件下，允许的最高转 速。速。在同等精度下，点接触轴承的摩擦阻力在同等精度下，点接触轴承的摩擦阻力
9、较线接触轴承小，因而极限转速要高些。较线接触轴承小，因而极限转速要高些。4.角偏差角偏差（调心性能调心性能）：在同等精在同等精度下，点接度下，点接触的轴承较触的轴承较线接触的轴线接触的轴承的调心性承的调心性能好。能好。由于制造、安装或轴的变形，引起轴承内外圈轴线发生由于制造、安装或轴的变形，引起轴承内外圈轴线发生的相对倾斜，其倾斜角的相对倾斜，其倾斜角称角偏差。称角偏差。向心轴承：向心轴承：主要承受径向载荷主要承受径向载荷 推力轴承：推力轴承：只能承受轴向载荷只能承受轴向载荷 向心推力轴承：向心推力轴承：F Fr r+F+Fa a 深沟球轴承（6）推力球轴承（5 5）角接触球轴承（7 7）圆锥
10、滚子轴承（3 3）圆柱滚子轴承（N）调心球轴承（1 1）圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承（N）外圈无挡边外圈无挡边内圈无挡边内圈无挡边外圈有单挡外圈有单挡边边三三.滚动轴承的代号滚动轴承的代号 滚动轴承类型繁多，各类型中又有不同的结构、尺寸和精度等，为便于组织生产及选用，国标对滚动轴承的代号作了具体规定。642062206320基本代号基本代号前置代号前置代号后置代号后置代号二二一一三三四四五五内径代号内径代号=直径直径/5（20-495mm）d20mm时：时：00 01 02 0310 12 15 17尺寸系尺寸系列代号列代号直径直径系列系列代号代号宽度宽度系列系列代号代号类类型型代代号号其它代号游
11、游隙隙代代号号特殊轴承材料代号密封与防尘结构代号保持架及其材料代号公公差差等等级级代代号号内内部部结结构构代代号号轴承分部件代号 基本代号基本代号/P2/P4/P5/P6/P6X省略省略代号代号6203/P26203/P46203/P56203/P630321/P6X6203示例示例2级级4级级5级级6级级6x级级0级级公差等级公差等级公差等级代号（等级：低公差等级代号（等级：低高）高）/C5/C4/C3省略/C2/C1代号5组4组3组0组2组1组径向游隙系列径向游隙系列游隙代号（间隙小游隙代号（间隙小大）大）后置代号后置代号 前置代号前置代号 用于表示轴承的分部件，用字母表示用于表示轴承的分
12、部件，用字母表示。L、K、R、NU、WS、GS 滚动体与保持架组件滚动体与保持架组件可分离轴承的可分离套圈可分离轴承的可分离套圈圆柱滚子轴承的一种类型圆柱滚子轴承的一种类型,属于内圈无挡边型。属于内圈无挡边型。RNU：无内圈：无内圈 RN：无外圈无外圈R:不带可分离内圈或外圈的轴承不带可分离内圈或外圈的轴承;无内圈无内圈滚针轴承（滚针轴承（NKNKSNKH 滚针轴承、滚针轴承、冲压外圈滚针轴承、滚冲压外圈滚针轴承、滚 针组合轴承除外）针组合轴承除外）宽度系列代号：一般正常宽度为宽度系列代号：一般正常宽度为“0”，通常不标注。，通常不标注。但对圆锥滚子轴承但对圆锥滚子轴承(3类类)和调心滚子轴承
13、和调心滚子轴承(2类类)不能省略不能省略“0”。基本代号基本代号7 1 2 0 6 C /P5内径代号内径代号 直径系列代号直径系列代号 同一内径有不同的直径同一内径有不同的直径 宽度系列代号宽度系列代号 内外径相同时有不同的宽度内外径相同时有不同的宽度类型代号类型代号5内径内径一般为：一般为：代号代号 0、1 2 3 4 直径直径 特轻特轻 轻轻 中中 重重 精度等级代号精度等级代号内部结构代号内部结构代号155级级 13-3 13-3 滚动轴承类型的选择滚动轴承类型的选择一一.轴承的载荷轴承的载荷大小：大小：滚子轴承优于球轴承方向：方向：径向R（6、1、N）、轴向轴向（5）、F Fr r+
14、F+Fa a（7、3、6）类型、尺寸类型、尺寸 类型选择类型选择应考虑的因素应考虑的因素 不同类型的轴承所能承受的载荷的类型不尽相同，同一类不同类型的轴承所能承受的载荷的类型不尽相同，同一类型的轴承其承载能力随直径系列的不同而不同型的轴承其承载能力随直径系列的不同而不同。轴工作时弯曲变形较大或轴的跨距较大、支承刚度差、轴承座孔不同心、多支点时应采用调心性能好的轴承。二二.轴承的转速轴承的转速对高转速的轴承：对高转速的轴承：1.优先选用球轴承（润滑的阻力）2.轻系列轴承优于中、重系列（离心力）3.实体保持架优于冲压保持架 4.提高公差等级、改善润滑条件等三三.轴承的调心性能轴承的调心性能极限转速
15、nlim：载荷P0.1C，冷却正常，0级公差时轴承 的最大允许转速。2381624内外圈相对偏转一定角度仍可正常运转内外圈相对偏转一定角度仍可正常运转五五.轴承的安轴承的安 装与拆卸装与拆卸六六.经济性经济性 应考虑市场供应情况、轴承价格、精度等级等。四四.对轴承尺寸的限制对轴承尺寸的限制径向尺寸受限制时：径向尺寸受限制时：选轻、特轻、超轻系列的轴承，必要时选滚针轴承。轴向尺寸受限制时：轴向尺寸受限制时：可选窄系列轴承 尺寸选择尺寸选择轴承内径轴承内径 与轴颈直径相等 直径系列直径系列 载荷很小 超轻或特轻系列载荷很大重系列一般情况轻或中系列宽度系列宽度系列一般选正常系列一般选正常系列代号代号
16、 0、1 2 3 4 直径直径 特轻特轻 轻轻 中中 重重选择滚动轴承类型时可参考以下几点：选择滚动轴承类型时可参考以下几点：（1 1）当载荷加大后有冲击载荷时，宜用滚子轴承；）当载荷加大后有冲击载荷时，宜用滚子轴承；当载荷较小时，宜用球轴承。当载荷较小时，宜用球轴承。（2 2）当只受径向载荷时，或虽同时受径向和轴向载）当只受径向载荷时，或虽同时受径向和轴向载 荷，但以径向载荷为主时，应用向心轴承。荷，但以径向载荷为主时，应用向心轴承。当只受轴向载荷时，一般应用推力轴承，而当当只受轴向载荷时，一般应用推力轴承，而当转速很高时，可用角接触球轴承或深沟球轴承。转速很高时，可用角接触球轴承或深沟球轴
17、承。当径向和轴向载荷都较大时，应采用角接触轴当径向和轴向载荷都较大时，应采用角接触轴承或圆锥滚子轴承。承或圆锥滚子轴承。（4）当要求支承具有较大刚度时，应用滚子轴承。）当要求支承具有较大刚度时，应用滚子轴承。（5）当轴的挠曲变形大或轴承座孔不同心、跨度大）当轴的挠曲变形大或轴承座孔不同心、跨度大而对支承有调心要求时，应选用调心轴承。而对支承有调心要求时，应选用调心轴承。（6）为便于轴承的装拆，可选用内、外圈分离的轴）为便于轴承的装拆，可选用内、外圈分离的轴承。承。（7）从经济角度看，球轴承比滚子轴承便宜，精度）从经济角度看，球轴承比滚子轴承便宜，精度低的轴承比精度高的轴承便宜，普通结构轴承比特
18、低的轴承比精度高的轴承便宜，普通结构轴承比特殊结构的轴承便宜。殊结构的轴承便宜。（3）当转速较高时，宜用球轴承；当转速较低时，）当转速较高时，宜用球轴承；当转速较低时，可用滚子轴承，也可用球轴承。可用滚子轴承，也可用球轴承。类型选择1滚动轴承的类型选择滚动轴承的类型选择滚动轴承是标准零件，应根据使用的要求合理地选择滚滚动轴承是标准零件，应根据使用的要求合理地选择滚动轴承的类型与规格。动轴承的类型与规格。13-4 13-4 滚动轴承的工作情况滚动轴承的工作情况一一.滚动轴承工作时轴承元件上的载荷分布滚动轴承工作时轴承元件上的载荷分布以向心轴承为例以向心轴承为例由于游隙及各元件的弹性变形.。承载区
19、非承载区载荷载荷轴向力：轴向力：由滚动体平均分担由滚动体平均分担rFzF5max受载滚动体的数目游隙弹性变形量影响承载区承载区 180180 受最大径向载荷的滚动体负载为：受最大径向载荷的滚动体负载为：径向载荷：径向载荷：二二.滚动轴承工作时轴承元件上的应力分布滚动轴承工作时轴承元件上的应力分布三三.轴向载荷对应力分布的影响轴向载荷对应力分布的影响 对于角接触球轴承或圆锥滚子轴承，在Fr的作用下：diF派 生 轴 向 力NiF 径向分力分解NiF 当只有最下面一个滚动体受载时：当只有最下面一个滚动体受载时：tgFFFrda当受载滚动体数目增多时：当受载滚动体数目增多时：11nnddiNiiiF
20、FF tgtgFr力的代数和大于矢量和力的代数和大于矢量和 在 F Fr r的作用下，由于内部结构的原因还存在一个附加附加（或派生的（或派生的)轴向力轴向力F Fd d的作用。F Fd d有使内圈和滚动体连同轴颈与外圈分离的趋势。大小：大小：见见P322P322表表13-7 13-7 方向：方向：角接触轴承要角接触轴承要成对使用，对称安装。（面对面或背靠背）成对使用，对称安装。（面对面或背靠背）tgFtgFFFrniNinidid111）角接触轴承总在）角接触轴承总在Fr和和Fa联合作用下，为了保持较多的滚联合作用下，为了保持较多的滚动体受载应使动体受载应使 2）对同一轴承）对同一轴承（即（即
21、 不变）在相同不变）在相同Fr作用下，当受载滚动作用下，当受载滚动体数目不同时，派生的轴向力也不同，就需要不同的轴向力体数目不同时，派生的轴向力也不同，就需要不同的轴向力 Fa来平衡它。也就是说，来平衡它。也就是说，Fa ，N 。tgFFra.对于角接触轴承对于角接触轴承,为了保证可靠地工作，应使至少下为了保证可靠地工作，应使至少下半圈滚动体全部受载。半圈滚动体全部受载。结论结论 13-5 13-5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择一一.滚动轴承的失效形式和基本额定寿命滚动轴承的失效形式和基本额定寿命 滚动轴承的失效形式滚动轴承的失效形式失效形式失效形式 对策对策1.点蚀点蚀 寿命计算寿命
22、计算2.塑性变形塑性变形 静载荷计算，正确使用静载荷计算，正确使用3.磨损磨损 润滑，密封润滑，密封4.元件回火元件回火 润滑，散热，限制最高转速润滑，散热，限制最高转速5.元件破裂元件破裂 正确安装使用正确安装使用回火回火:硬度、强度要下降。硬度、强度要下降。外圈胶合外圈胶合内圈点蚀内圈点蚀内圈断裂内圈断裂内圈深度点蚀内圈深度点蚀钢钢球球疲疲劳劳点点蚀蚀轴承胶合轴承胶合 13-5 13-5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择一一.滚动轴承的失效形式和基本额定寿命滚动轴承的失效形式和基本额定寿命 滚动轴承的失效形式滚动轴承的失效形式失效形式失效形式 对策对策1.点蚀 寿命计算 寿命：寿命：轴
23、承一个套圈或滚动体的材轴承一个套圈或滚动体的材料首次出现疲劳扩展之前，一个料首次出现疲劳扩展之前，一个套圈相对另一套圈的转数或工作套圈相对另一套圈的转数或工作小时数称为小时数称为轴承的寿命轴承的寿命。基本额定寿命：基本额定寿命：亦即：亦即：轴承达到基本额定寿命，失效的概率为10%。轴承达到基本额定寿命，未失效的概率为90%。二二.滚动轴承的基本额定动载荷滚动轴承的基本额定动载荷基本额定动载荷：基本额定动载荷：基本额定寿命为106转时轴承所能承受的载荷。常用字母C C（C Cr r、C Ca a）表示。各类轴承的额定动载荷可参考手册各类轴承的额定动载荷可参考手册。采用常规材料、常规制造方法的一批
24、型号相同的滚动轴承采用常规材料、常规制造方法的一批型号相同的滚动轴承，在相同的常规运转条件（实验室条件）下工作，其中，在相同的常规运转条件（实验室条件）下工作，其中10%10%的轴的轴承发生疲劳点蚀，承发生疲劳点蚀，90%90%的轴承未发生疲劳点蚀前的运转总转数或的轴承未发生疲劳点蚀前的运转总转数或一定转速下的工作小时数。记为一定转速下的工作小时数。记为L L1010或或L Lh h。同类轴承：同类轴承：C C轴承尺寸轴承尺寸承载能力承载能力三三.滚动轴承寿命的计算公式滚动轴承寿命的计算公式？时，当时，1061010LCPLCP滚动轴承的基本额定寿命和载荷间的关系为：constLP10于是有1
25、01LPC)10()(610PCL寿命指数球轴承=3，滚子轴承=10/3661010/60min)/()10(rnLLh转以小时表示以小时表示hLPCnLhh66010预期寿命：预期寿命：设计时给定的目标寿命。各类机械中轴承的预期寿命参考P314表13-3 考虑到温度变化，引入温度系数考虑到温度变化，引入温度系数（P316表表13-4）61060thhf CLLhnP（小时）166010htPnCLNf四四.滚动轴承的当量动载荷滚动轴承的当量动载荷基本额定动载荷C 向心轴承 纯径向载荷 纯轴向载荷 推力轴承66010htnLPCf1.1.校核轴承寿命校核轴承寿命已知轴承型号(即C)外载PhPC
26、fnLth)(60106hL轴承寿命hL预期寿命？2.2.选择轴承型号选择轴承型号(即即C)C)已知外载PhL预期寿命C所选轴承的满足预期寿命时轴承的C滚动轴承寿命的计算公式的应用滚动轴承寿命的计算公式的应用arYFXF 转化转化P当量动载荷当量动载荷P对只承受 的推力轴承：aF径向载荷系数径向载荷系数P317P317表表13-513-5轴向载荷系数轴向载荷系数P317P317表表13-513-5同时承受 、复合载荷的向心轴承：rFaF实际工作中，轴承同时受 、复合作用rFaFPfaFrFPf对只承受 的向心轴承：rF）（Pf考虑实际工况，引入载荷系数考虑实际工况，引入载荷系数 （P318P3
27、18表表13-613-6）Pf1 1）径向力）径向力F Fr r：作用点：大小：）（arpYFXFfP五五.角接触轴承的径向载荷轴向载荷的计算：角接触轴承的径向载荷轴向载荷的计算：F Fr r的大小由外界作用在轴上的径向力 F Frere 在各个轴承产生的径向载荷Fr1Fr2Fr2Fr1Fd1Fd2Fr2Fd2Fr1Fd12 2）派生轴向力）派生轴向力F Fd d：计算角接触轴承的轴向载荷时要同时考虑由轴承径向载荷引起的派生轴向力派生轴向力和作用于轴上的其他轴向力的合力其他轴向力的合力。3 3）轴向载荷）轴向载荷F Fa a的计算：的计算：大小：见见P318P318表表13-713-7作用点：
28、与径向力相同方向：始终指向窄边 FaeFd1Fd2111211222addaedddaeadFWFFFFFFFFF211daedFFFW121daedWFFF1.21daedFFF时时VW1VW2讨论讨论压紧压紧放松放松放松放松压紧压紧21daedFFF221daedFFWF212ddaeWFFF112221221adaddaedddaeFFFWFFFFFFF2.21daedFFF时时3.21daedFFF时1.“放松放松”轴承的轴向力等于其派生轴向力；轴承的轴向力等于其派生轴向力；2.“压紧压紧”轴承的轴向力等于外部轴向力的代数和。轴承的轴向力等于外部轴向力的代数和。结论结论1）12dead
29、FFF时时2）21deadFFF时时压紧压紧放松放松放松放松压紧压紧）标明各个轴向力（内、外的方向）。）标明各个轴向力（内、外的方向）。）根据合力，判断轴承）根据合力，判断轴承“放松端放松端”和和“压紧端压紧端”。）放松端轴承的轴向力）放松端轴承的轴向力F Fa a=它自身的派生派生轴向力；压紧端轴承的轴向力压紧端轴承的轴向力F Fa a=除去它自身的派生派生轴向力外，其余轴向力的代数和。）（arpYFXFfPeFFraYX,CLh,4 4）hLPCfnLhth66010166010htPnCLNf计算轴承寿命的方法归纳：计算轴承寿命的方法归纳：判别系数判别系数 ：e1）初选）初选e11rde
30、FF22rdeFF1aF2aF110aFeC2）再算）再算1e2e比较比较2）相差较相差较大重新大重新计算计算相差不大相差不大输出结果输出结果111drFe F222drFe F1aF2aF220aFeC220aFeC110aFeC详细过程见书详细过程见书P335例题例题13-2转速小于10r/min,静强度计算；转速大于10r/min,寿命计算；高速轴承，寿命计算，校验极限转速七七.滚动轴承的静载荷计算滚动轴承的静载荷计算arFYFXP000 当量静载荷：当量静载荷：000SPC静强度安全系数，静强度安全系数，P321P321表表13-813-8 慢摆动或转速极低的轴承失效形式是塑性变形。慢
31、摆动或转速极低的轴承失效形式是塑性变形。基本额定静载荷基本额定静载荷C C0 0：使受载最大的滚动体与滚道接触中 心处引起的接触应力达到一定值的载荷(向心球轴承 4200MPa)。静强度计算：静强度计算：八八.不同可靠度时滚动轴承尺寸的选择不同可靠度时滚动轴承尺寸的选择hPCfnLtn)(601016101LLn寿命修正系数1.1.某深沟球轴承的寿命为某深沟球轴承的寿命为80008000小时，试计算下列三种情小时，试计算下列三种情况下的寿命各为多少？况下的寿命各为多少？(1)(1)当它承受的当量动载荷增加一倍时；当它承受的当量动载荷增加一倍时；(2)(2)当它的转速提高一倍时；当它的转速提高一
32、倍时；(3)(3)当它的基本额定动载荷当它的基本额定动载荷rC增加一倍时。增加一倍时。例题分析例题分析hPCfnLth)(60106hhLL321hhLL21hhLL322.2.图示斜齿轮轴系，两端正装两个圆锥滚子轴承图示斜齿轮轴系，两端正装两个圆锥滚子轴承3020530205，轴上径向载荷轴上径向载荷F FR R=3000N=3000N,轴向载荷轴向载荷F FA A=500N=500N,求轴承的轴求轴承的轴 向载荷。向载荷。Fr1505012FR FAFr1Fr2Fa=500N211.1.计算径向力计算径向力2.2.计算内部轴向力计算内部轴向力F Fd d查手册 Y=1.6，由表13-7NY
33、FFFrdd7.4686.12150021213.3.计算轴向载荷计算轴向载荷21dAdFFF轴承1放松：Fa1=Fd1=468.7N轴承2压紧：Fa2=FA+Fd1=968.7N解：解：Fr2Fd1Fd2Fr1=Fr2=1500N 13-6 13-6 滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计 除正确选择轴承类型和型号外，还必须合理设计轴承的组合结构，才能保证轴承和轴系的正常工作。轴承的组合设计主要包括：安装、调整、润滑、密封等。1、保证支承部位的刚性和同心度、保证支承部位的刚性和同心度 双支点各单向固定双支点各单向固定 2、轴承的配置、轴承的配置aeFaeFreF限制了向左移动限制了向右移动间隙
34、安装方式：安装方式：正装（面对面）正装（面对面）反装（背靠背反装（背靠背)刚度好刚度好刚度好刚度好正装正装反装反装正装正装反装反装 一个支点双向固定，另一个支点双向固定，另一个支点游动一个支点游动适用于：适用于：支承跨度大于支承跨度大于350mm，且，且工作温度变化较大的场合工作温度变化较大的场合 游动支承用内外圈非分离型轴承时游动支承用内外圈非分离型轴承时，只要固定内圈，只要固定内圈游动支承用内外圈游动支承用内外圈可分离型轴承，内可分离型轴承，内外圈都要固定外圈都要固定轴向载荷较大时，固定轴向载荷较大时，固定端可用向心轴承与推力端可用向心轴承与推力轴承组合在一起的结构轴承组合在一起的结构。游
35、动端游动端固定端固定端固定端固定端游动端游动端 两端游动支承两端游动支承人字齿轮本身人字齿轮本身的轴向限位作的轴向限位作用，设计成只用，设计成只保证一根轴相保证一根轴相对机座固定，对机座固定，而另一根轴的而另一根轴的两个轴承都必两个轴承都必须是游动的。须是游动的。固定轴游动轴3、滚动轴承的轴向紧固、滚动轴承的轴向紧固（1）内圈紧固的常用方法）内圈紧固的常用方法 弹性挡圈弹性挡圈用于轴向力用于轴向力不大及转速不大及转速不高场合不高场合 螺钉固定的轴端挡圈螺钉固定的轴端挡圈用于高转速用于高转速下承受大轴下承受大轴向力的场合向力的场合 圆螺母和止动垫圈圆螺母和止动垫圈用于转速高、用于转速高、承受较大
36、轴承受较大轴向力的场合向力的场合 轴肩定位轴肩定位（2）外圈紧固的）外圈紧固的常用方法常用方法 孔用弹性挡圈孔用弹性挡圈用于轴向力用于轴向力不大且需要不大且需要减小尺寸的减小尺寸的场合场合 用轴用弹性用轴用弹性挡圈嵌入轴挡圈嵌入轴承外圈的止承外圈的止动槽内紧固动槽内紧固用于带有止动用于带有止动槽的深沟球轴槽的深沟球轴承，外壳不便承，外壳不便设凸肩或外壳设凸肩或外壳为剖分式结构为剖分式结构 轴承盖紧固轴承盖紧固用于高转速及用于高转速及很大轴向力时很大轴向力时的各类向心、的各类向心、推力和向心推推力和向心推力轴承力轴承 螺纹环紧固螺纹环紧固用于轴承转速用于轴承转速高、轴向载荷高、轴向载荷大，而不适
37、于大，而不适于使用轴承盖紧使用轴承盖紧固的场合固的场合 设计：潘存云内圈：内圈：设计轴承组合时，应考虑有利于轴承的拆装，以便在拆卸过程中不损坏其他零件。设计：潘存云结构不合理！结构不合理！轴肩高度轴肩高度 内圈外径内圈外径定位轴肩高度应低于内圈厚度定位轴肩高度应低于内圈厚度h1h1外圈：外圈：应留拆卸高度，或留螺孔。应留拆卸高度，或留螺孔。4、a.轴承游隙的调整轴承游隙的调整 端盖下的垫片来调整端盖下的垫片来调整 用圆螺母调整用圆螺母调整螺纹处有应螺纹处有应力集中，对力集中，对轴强度有削轴强度有削弱弱b.轴上零件位置的调整轴上零件位置的调整 用套杯与外壳之间的垫片用套杯与外壳之间的垫片 目的：
38、使轴上的零件具有准确的工作位置。目的：使轴上的零件具有准确的工作位置。例如：圆锥齿轮传动，要求两个节锥顶点相重合。例如：圆锥齿轮传动，要求两个节锥顶点相重合。对于蜗杆传动，要求蜗轮中间平面通过蜗杆的轴线。对于蜗杆传动，要求蜗轮中间平面通过蜗杆的轴线。锥顶点不重合！锥顶点不重合！轴承组合位置调整的方法：轴承组合位置调整的方法：套杯套杯+调整垫片调整垫片锥顶点重合！锥顶点重合！5、滚动轴承的配合滚动轴承的配合平均内径和平均外径的公平均内径和平均外径的公差，统一规定用上偏差为差，统一规定用上偏差为零、下偏差为负值的分布零、下偏差为负值的分布 轴承内孔与轴的配合采用轴承内孔与轴的配合采用基孔制基孔制
39、轴承外径与外壳孔的配轴承外径与外壳孔的配合采用基轴制合采用基轴制 工作载荷方向不变时，转动圈紧于不动圈；工作载荷方向不变时，转动圈紧于不动圈；转速愈高，载荷愈大，振动愈强烈时应选紧转速愈高，载荷愈大，振动愈强烈时应选紧的配合；的配合；当轴承安装于薄壁外壳或空心轴上时，应选当轴承安装于薄壁外壳或空心轴上时，应选较紧配合；较紧配合；对开式外壳与轴承外圈宜采用较松的配合；对开式外壳与轴承外圈宜采用较松的配合；作轴向游动的轴承外圈与支承的外壳孔宜采作轴向游动的轴承外圈与支承的外壳孔宜采用较松的配合；用较松的配合；温度变化大时，考虑轴承各部分的温差和热温度变化大时，考虑轴承各部分的温差和热传导方向，防止
40、内圈与轴松动，外圈与座孔传导方向，防止内圈与轴松动，外圈与座孔卡死。卡死。配合的选用原则配合的选用原则6、滚动轴承预紧滚动轴承预紧提高轴承的旋转精度，增加提高轴承的旋转精度，增加轴承装置刚性，减小机器工轴承装置刚性，减小机器工作时轴的振动作时轴的振动 夹紧一对圆锥滚子轴承的外夹紧一对圆锥滚子轴承的外圈；圈；弹簧预紧；弹簧预紧；夹紧一对磨窄了的外圈而预夹紧一对磨窄了的外圈而预紧；反装时磨窄内圈而预紧紧；反装时磨窄内圈而预紧 一对轴承中间装入长度不等一对轴承中间装入长度不等的套筒而预紧；的套筒而预紧；六、轴承的润滑与密封六、轴承的润滑与密封润滑的目的：润滑的目的：1、润滑脂、润滑脂降低摩擦阻力，散
41、热，降低接降低摩擦阻力，散热，降低接触应力，吸振，防锈。触应力，吸振，防锈。适用场合适用场合适用于适用于dn值较值较小的场合小的场合不便经常加润不便经常加润滑油的地方滑油的地方 主要性能指标主要性能指标针入度针入度滴点滴点 选择选择dn值大、载荷小时，应选值大、载荷小时，应选择针入度较大的润滑脂；择针入度较大的润滑脂；反之，选择针入度较小的反之，选择针入度较小的润滑脂。润滑脂。润滑装置润滑装置2、润滑油、润滑油 主要性能指标主要性能指标粘度粘度 选择选择转速越高，选用粘转速越高，选用粘度越低的润滑油；度越低的润滑油；载荷越大，选用粘载荷越大，选用粘度越高的润滑油。度越高的润滑油。润滑方式润滑方
42、式 油浴润滑油浴润滑不适合于高速不适合于高速 滴油润滑滴油润滑适用于要求适用于要求定量供应润定量供应润滑油的轴承滑油的轴承 飞溅润滑飞溅润滑 喷油润滑喷油润滑适用于转速高、适用于转速高、载荷大，要求润载荷大，要求润滑可靠的场合滑可靠的场合 油雾润滑油雾润滑适用于适用于dn6105mmrmin用速度因素用速度因素dn 值作为选择润滑剂的条件值作为选择润滑剂的条件:当当dn (1.52)105 mmr/min时，采用脂润滑，否则用时，采用脂润滑，否则用油润滑，油润滑，参考表参考表13-10 d d为轴承内径；为轴承内径；n n为轴承套圈转速；为轴承套圈转速；dndn间接反映了轴颈的圆周速度。间接反
43、映了轴颈的圆周速度。3、滚动轴承的密封装置滚动轴承的密封装置 接触式密封接触式密封毡圈油封毡圈油封用在脂润滑的地方，用在脂润滑的地方，只适用滑动速度小于只适用滑动速度小于45ms的地方。的地方。唇形密封圈唇形密封圈适用场合适用场合10ms（轴颈精车）（轴颈精车）15ms（轴颈抛光）（轴颈抛光）密封环密封环它适用于接触面它适用于接触面滑动速度小于滑动速度小于100m100ms s的场合的场合非接触式密封非接触式密封隙缝密封隙缝密封甩油密封甩油密封曲路密封曲路密封 设计轴承的基本方法：设计轴承的基本方法：由工作条件定轴承类型由工作条件定轴承类型0000 由结构定轴承直径由结构定轴承直径 00 初选
44、型号初选型号 查查C、C0 验算寿命：验算寿命：计算轴承载荷计算轴承载荷查查e、X、Y 计算计算P计算计算 分析轴承是否合格分析轴承是否合格hL例例1:一对反装一对反装7312AC轴承轴承,Fr1 5000N,Fr28000N，Fae2000N，且Fd0.68Fr，求，求Fa1、Fa2。解：解：画安装简图画安装简图 Fd2 与与 Fae同向同向求求Fd1，Fd2 求求Fa1，Fa2 Fd2Fae544020007440N Fd13400N Fa1 Fd2Fae7440N Fa2Fd25440NFd10.68Fr10.6850003400NFd20.68Fr20.6880005440NFd1Fd
45、2Fae12Fr1Fr2轴承轴承1被压紧被压紧轴承轴承2被放松被放松 求求Fr1、Fr2 例例2:接上题接上题,如果如果n960r/min,fP1.2,求轴承寿命。求轴承寿命。求求Fa1、Fa2求求P1、P2求求Lh(C)解：查得解：查得7212AC轴承的轴承的C42800N，e0.68Fa1Fr1744050001.488e X10.41 ，Y10.87 P1fP(X1Fr1Y1Fa1)1.2(0.4150000.877440)10227.36NFa2Fr2544080000.68=eP2fPFr21.280009600NX21,Y20P1P2 1轴承危险轴承危险 Fa17440NFa254
46、40NFr15000N,Fr28000NhPCnLh 127236.1022742800960166671666731例例10-2 如图所示，某轴由一对深沟球轴承支承。已知：如图所示，某轴由一对深沟球轴承支承。已知：轴受径向力轴受径向力 ，轴向力，轴向力 ，轴的转速，轴的转速 取载荷系数取载荷系数 ，轴承工作温度一般，轴承工作温度一般，要求轴承寿命要求轴承寿命 。若此轴的轴颈不小。若此轴的轴颈不小于于 ，试选择这一对轴承的型号。，试选择这一对轴承的型号。1010000hhL15000NRF 2500NAF 400r/minn 1.1pf 50mm解：（解：（1）求轴承所受载荷）求轴承所受载荷轴
47、承轴承1：1(200 100)1000rRFF1100115000N=5000N200 1003rRFF径向载荷径向载荷:由力矩平衡得由力矩平衡得轴向载荷轴向载荷:两轴承用双固定式支承结构，指向轴承2，由轴承2承受；轴承1则不承受轴向载荷，即10aF 轴承轴承2：径向载荷径向载荷 由力平衡得由力平衡得2115000500010000NrRrFFF轴向载荷轴向载荷 22500NaAFF轴承轴承2承受载荷远大于轴承承受载荷远大于轴承1，故应按轴承，故应按轴承2计算。计算。（2）试选6310型轴承进行校验计算（设计指导书P180）根据题意轴颈不小于50mm，试选6310型轴承，查手册 ，。由机械设计
48、教材或手册中的径向系数 和轴向系数表 ，48.4kNC 036.3kNC 201 25000.06936300aiFCXY应用线性内插法求应用线性内插法求e 2225000.2510000arFeF1X 0Y 取取，222(1 100000 2500)10000NraPXFYF 3102666060 400 100001.1 1000068.36kN1010hpnLCf P CC 故6310轴承不合适。61.838380000.0658C0r6 61 10 06 60 0h ht ta aj jL Ln nf fP PC C=2658.004.00658.004.007.024.027.024
49、.0e（3）由 ，查机械设计手册选6410轴承进行核验计算,查机械设计手册，6410轴承：，由机械设计教材或手册：，求得 ，取 ，值用线性内插法：68.36kNC71.8kNC 046.4kNC 01 25000.04456400aiFC0.24e 2225000.2510000arFeF0.56X Y222(0.56 10000 1.83 2500)10175NraPXFYF3102666060 400 100001.1 1017569.56kNC=71.8kN1010hpnLCf P 可知所选6410型滚动轴承合适。552000.04530.24510011.67N1.7647 2500)
50、=69.338KN92.255.292.210011.67KN7647.104.0-0453.004.0-07.08.1-6.18.1Y（4）讨论）讨论1）当试算）当试算6310滚动轴承不合适后，若采用增大轴颈的滚动轴承不合适后，若采用增大轴颈的办法改选轴承型号，经计算可应用办法改选轴承型号，经计算可应用6312轴承，这时轴轴承，这时轴的各段轴径均应增大，显然不如的各段轴径均应增大，显然不如6410轴承好。轴承好。2）也可通过计算试选轴承的工作寿命）也可通过计算试选轴承的工作寿命 ，根据，根据 是否大于等于预期寿命是否大于等于预期寿命 ，判定试选轴承是否合适。，判定试选轴承是否合适。10hL1
