1、滚动轴承PPT课件-(2)第一节第一节 概述概述 滚动轴承是利用滚动摩擦原理设计而成的支承零件，在各种机器中被广泛滚动轴承是利用滚动摩擦原理设计而成的支承零件，在各种机器中被广泛使用。使用。各各种种滚滚动动轴轴承承产产品品起动及运转时摩擦力矩小，起动灵活，效率高起动及运转时摩擦力矩小，起动灵活，效率高润滑简便，易于维护润滑简便，易于维护 旋转精度高旋转精度高可应用的范围广泛（可应用的范围广泛（F、n、精度等精度等）标准化、使用成本低标准化、使用成本低抗冲击能力较差，噪声大抗冲击能力较差，噪声大 径向尺寸大，轴承无法剖分，安装受限径向尺寸大，轴承无法剖分，安装受限一、滚动轴承的特点（与滑动轴承相
2、比）一、滚动轴承的特点（与滑动轴承相比）二、滚动轴承的组成二、滚动轴承的组成滚动体滚动体保持架保持架内圈内圈滚动体的滚动体的种类：种类：总成总成外圈外圈三、滚动轴承的材料三、滚动轴承的材料 滚动轴承内、外圈与滚动体均采用硬度高、抗疲劳性强、耐磨性好的高碳滚动轴承内、外圈与滚动体均采用硬度高、抗疲劳性强、耐磨性好的高碳铬轴承钢制造，如铬轴承钢制造，如GCr15、GCr15SiMn等，热处理后硬度应达到等，热处理后硬度应达到6065HRC。保持架多用低碳钢板冲压形成，也可用有色金属（如黄铜）、塑料等材料。保持架多用低碳钢板冲压形成，也可用有色金属（如黄铜）、塑料等材料。滚动轴承是标准件，由专业化工
3、厂大量生产供应市场，类型和尺寸系列很滚动轴承是标准件，由专业化工厂大量生产供应市场，类型和尺寸系列很多。设计时，一般只需根据具体的工作条件，正确选择轴承的类型、尺寸和公多。设计时，一般只需根据具体的工作条件，正确选择轴承的类型、尺寸和公差等级，并合理地进行轴承组合结构设计。差等级，并合理地进行轴承组合结构设计。第二节第二节 滚动轴承的类型和代号滚动轴承的类型和代号一、滚动轴承的主要类型一、滚动轴承的主要类型 按滚动体的种类分按滚动体的种类分 球轴承球轴承 滚子轴承滚子轴承按能承受的载荷方向或按能承受的载荷方向或公称接触角公称接触角 分分 指轴承的径向平面指轴承的径向平面（垂直于轴线）与滚（垂直
4、于轴线）与滚动体和滚道接触点的动体和滚道接触点的公法线之间的夹角公法线之间的夹角 径向接触轴承径向接触轴承（0）角接触角接触向心向心轴承轴承（0 45）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（主要承受轴向载荷）（主要承受轴向载荷）角接触推力轴承角接触推力轴承（45 10 r/min）的轴承，疲劳点蚀是其主要的失效形式，轴承应进）的轴承，疲劳点蚀是其主要的失效形式，轴承应进行寿命校核计算；行寿命校核计算；对静止或极慢转速（对静止或极慢转速（n10 r/min）的轴承，轴承的承载能力取决于所允许的塑性）的轴承，轴承的承载能力取决于所允许的塑性变形，应进行静强度计算
5、；变形，应进行静强度计算；对高速轴承，为防止由发热引起胶合，除进行寿命计算外，还应进行极限转速校对高速轴承，为防止由发热引起胶合，除进行寿命计算外，还应进行极限转速校核计算。核计算。对于磨粒磨损失效，目前尚无统一、有效的计算方法。对于磨粒磨损失效，目前尚无统一、有效的计算方法。第五节第五节 滚动轴承的寿命计算滚动轴承的寿命计算 一、基本概念与寿命计算公式一、基本概念与寿命计算公式1滚动轴承的基本额定寿命滚动轴承的基本额定寿命 滚动轴承的寿命滚动轴承的寿命 指轴承的一个套圈或滚动体材料出现第一个疲劳扩展迹象之前，指轴承的一个套圈或滚动体材料出现第一个疲劳扩展迹象之前，一个套圈相对另一个套圈旋转的
6、转数。一个套圈相对另一个套圈旋转的转数。滚动轴承的可靠度滚动轴承的可靠度 指一组在相同条件下运转、近于相同的滚动轴承期望达到或指一组在相同条件下运转、近于相同的滚动轴承期望达到或超过规定寿命的百分率，对单个滚动轴承是指该轴承达到或超过规定寿命的概率。超过规定寿命的百分率，对单个滚动轴承是指该轴承达到或超过规定寿命的概率。滚动轴承的基本额定寿命滚动轴承的基本额定寿命 指单个滚动轴承或一组在相同条件下运转、近于相指单个滚动轴承或一组在相同条件下运转、近于相同的滚动轴承，其可靠度为同的滚动轴承，其可靠度为90%时的寿命，用时的寿命，用L10表示（单位为表示（单位为106 r）。）。2滚动轴承的基本额
7、定动载荷滚动轴承的基本额定动载荷 滚动轴承的滚动轴承的基本额定动载荷基本额定动载荷，就是使，就是使轴承的基本额定寿命恰好为轴承的基本额定寿命恰好为106 r时，轴时，轴承所能承受的载荷值，用承所能承受的载荷值，用C表示。表示。3滚动轴承的当量动载荷滚动轴承的当量动载荷 一假想载荷，与一假想载荷，与C 同类型，它对轴承的作用与实际载荷的作用等效，用同类型，它对轴承的作用与实际载荷的作用等效，用 P 表示。表示。)r10(610PCL 寿命指数寿命指数，球轴承球轴承=3，滚子轴承滚子轴承 10/3 载荷载荷P 与与基本额定寿命基本额定寿命 L L1010 的关系：的关系：P L10=C 1=Con
8、st.4滚动轴承的寿命计算公式滚动轴承的寿命计算公式 )h(60106h10PCnL用小时数表示：用小时数表示：计入温度的影响和载荷的不同性质，引入计入温度的影响和载荷的不同性质，引入温度系数温度系数fT 和和 载荷系数载荷系数fd 对基对基本额定寿命加以修正得本额定寿命加以修正得下下式式（校核用校核用）)h(6010dT6h10PfCfnL 若载荷若载荷P和转速和转速n已知，并取轴承的预期使用寿命为已知，并取轴承的预期使用寿命为L10h，则所选轴承，则所选轴承应具有的基本额定动载荷应具有的基本额定动载荷C可由上可由上 式得出（式得出（设计用设计用）16h10td1060LnPffC 表表14
9、-614-6中给出了某些机器上轴承的预期使用寿命中给出了某些机器上轴承的预期使用寿命L10h的推荐值。的推荐值。5当量动载荷的计算公式当量动载荷的计算公式 P=X Fr+Y Fa X径向载荷系数径向载荷系数 Y轴向载荷系数轴向载荷系数 *X、Y 的取值与轴承类型有关的取值与轴承类型有关 *X、Y 的取值还与判断系数的取值还与判断系数 e 有关有关 e判断判断系数，对单列向心轴承，系数，对单列向心轴承，当当Fa/Fr e 时时，X=1,Y=0 当当Fa/Fr e 时时，X1,Y 0 e由手册查取由手册查取（角接触球轴承（角接触球轴承7000070000类、圆锥滚子轴承类、圆锥滚子轴承300003
10、0000类）类）轴承的受载特点轴承的受载特点二、角接触球轴承和圆锥滚子轴承的轴向载荷的计算二、角接触球轴承和圆锥滚子轴承的轴向载荷的计算支反力作用点不在轴承宽度支反力作用点不在轴承宽度中心中心 结构本身产生派生轴向力结构本身产生派生轴向力S 轴向力的计算轴向力的计算 压紧放松判别法压紧放松判别法 使用中的安装形式（成对使用）使用中的安装形式（成对使用）面对面（正装）面对面（正装）背对背（反装）背对背（反装）若若S1+FA S2，则轴系有向右移动的趋势，轴承，则轴系有向右移动的趋势，轴承2 2是是“压紧压紧”轴承，轴承轴承，轴承1 1是是“放松放松”轴承。轴承。2a2A2a1SFFSF若若S1+
11、FA S2，则轴系有向左移动的趋势，轴承，则轴系有向左移动的趋势，轴承1 1是是“压紧压紧”轴承，轴承轴承，轴承2 2是是“放松放松”轴承轴承。A1a21a1FSFSF已知轴系所受外载荷已知轴系所受外载荷受力分析受力分析确定派生轴向力确定派生轴向力确定压紧和放松轴承确定压紧和放松轴承确定轴向力确定轴向力步骤：步骤：由力分析确定作用于轴由力分析确定作用于轴承上的径向力承上的径向力根据轴承类型和径向力根据轴承类型和径向力的大小确定的大小确定根据轴向外载荷根据轴向外载荷FA和派和派生轴向力生轴向力S1和和S2 三者的三者的关系确定关系确定压紧轴承所受轴向载荷的大压紧轴承所受轴向载荷的大小等于除本身派
12、生轴向力以小等于除本身派生轴向力以外的其他所有轴向力的代数外的其他所有轴向力的代数和；放松轴承的轴向载荷等和；放松轴承的轴向载荷等于本身的派生轴向力于本身的派生轴向力 三、一个支点成对安装同型号角接触球轴承或圆锥滚子轴承的计算三、一个支点成对安装同型号角接触球轴承或圆锥滚子轴承的计算 对于将两个相同的单列角接触球轴承或圆锥滚子轴承以面对于将两个相同的单列角接触球轴承或圆锥滚子轴承以面对面或背对背形式安装于一个支点上（如上图中的右端支点）对面或背对背形式安装于一个支点上（如上图中的右端支点）的轴承计算，可以近似地将其视为一个双列轴承，认为该支的轴承计算，可以近似地将其视为一个双列轴承，认为该支点
13、的支反力点的支反力Fr通过两轴承中点，派生轴向力相互抵消。通过两轴承中点，派生轴向力相互抵消。计算当量动载荷时的径向系数和轴向系数均采用双列轴承的数值，由表计算当量动载荷时的径向系数和轴向系数均采用双列轴承的数值，由表147或手册查出。该支点轴承总的径向基本额定动载荷或手册查出。该支点轴承总的径向基本额定动载荷Cr和径向基本额定和径向基本额定静载荷静载荷C0按下式计算：按下式计算：（圆锥滚子轴承）（角接触球轴承）rrrr71.162.1CCCC四、不同可靠度的轴承寿命计算四、不同可靠度的轴承寿命计算 在轴承材料、运转条件不变的情况下，不同可靠度的寿命计算公式在轴承材料、运转条件不变的情况下，不
14、同可靠度的寿命计算公式为为 LRh=a1L10h 式中，式中，L10h为可靠度为为可靠度为90的轴承寿命，即基本额定寿命；的轴承寿命，即基本额定寿命；a1为为寿命修正系数寿命修正系数，见表见表149；LRh为为修正的额定寿命修正的额定寿命。可靠度为可靠度为100的寿命（即最小寿命），可近似取为的寿命（即最小寿命），可近似取为LRmin=0.05 L10h。第六节第六节 滚动轴承的静强度计算滚动轴承的静强度计算1基本额定静载荷基本额定静载荷 基本额定静载荷基本额定静载荷C0是指在最大载荷滚动体和滚道接触中心处产生与下列计是指在最大载荷滚动体和滚道接触中心处产生与下列计算应力相当的静载荷。算应力相
15、当的静载荷。4600MPa 调心球轴承；调心球轴承；4200MPa 所有其他类型的球轴承；所有其他类型的球轴承；4000MPa 所有滚子轴承。所有滚子轴承。2当量静载荷当量静载荷 当量静载荷当量静载荷P0是指在最大载荷滚动体与滚道接触中心处产生与实际载荷条件下是指在最大载荷滚动体与滚道接触中心处产生与实际载荷条件下相同接触应力的静载荷。径向当量静载荷相同接触应力的静载荷。径向当量静载荷P0r指径向静载荷，轴向当量静载荷指径向静载荷，轴向当量静载荷P0a指指中心轴向静载荷。中心轴向静载荷。基本额定静载荷基本额定静载荷分为径向基本额定静载荷分为径向基本额定静载荷C0r和轴向基本额定动静载荷和轴向基
16、本额定动静载荷C0a。径。径向基本额定静载荷指相当的径向静载荷；轴向基本额定静载荷是指相当的中心轴向基本额定静载荷指相当的径向静载荷；轴向基本额定静载荷是指相当的中心轴向静载荷。向静载荷。3静强度计算公式静强度计算公式4当量静载荷的计算公式当量静载荷的计算公式 000PSC a0r00FYFXP式中，式中，C0为额定静载荷（为额定静载荷（N）；）；P0为当量静载荷（为当量静载荷（N）；）；S0为安全系数，查表为安全系数，查表14-10。式中，式中，X0、Y0分别为径向、轴向静载荷系数，查表分别为径向、轴向静载荷系数，查表14-11。第七节第七节 滚动轴承的极限转速滚动轴承的极限转速 nlim
17、规定为一般润滑条件下，规定为一般润滑条件下，P0.1C 的普通级轴承的最高转速值的普通级轴承的最高转速值。当当 P 0.1C 要乘降低系数要乘降低系数，实际允许最高转速为实际允许最高转速为 nmax f1f2 nlim f1为载荷系数为载荷系数f2为载荷分布系数为载荷分布系数第八节第八节 滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计 为了保证轴承正常工作，除了正确选择轴承类型和尺寸外，还要进行合为了保证轴承正常工作，除了正确选择轴承类型和尺寸外，还要进行合理的轴承组合设计。组合设计的内容是正确处理轴承的配置、紧固、调整、理的轴承组合设计。组合设计的内容是正确处理轴承的配置、紧固、调整、装拆、润滑和密封
18、等问题。装拆、润滑和密封等问题。一、轴系的轴向固定一、轴系的轴向固定 轴系在工作中应始终保持正确的工作位置。受轴向载荷轴系在工作中应始终保持正确的工作位置。受轴向载荷时，能将载荷传递到机座上，而不致使轴发生轴向窜动；时，能将载荷传递到机座上，而不致使轴发生轴向窜动；由于工作温度变化，轴产生热变形时，应保证轴能自由伸由于工作温度变化，轴产生热变形时，应保证轴能自由伸缩，而避免轴承中摩擦力矩过大或将轴承卡死。缩，而避免轴承中摩擦力矩过大或将轴承卡死。基本要求：基本要求：1 1、两端单向固定、两端单向固定两端各用一个深沟球轴承两端各用一个深沟球轴承两端各用一个圆锥滚子轴承两端各用一个圆锥滚子轴承 两
19、个轴承各限制轴一个方向的轴向移动。对轴热伸长的补偿作用有限，仅适用于支两个轴承各限制轴一个方向的轴向移动。对轴热伸长的补偿作用有限，仅适用于支承跨距较小、温升不高的短轴。结构简单，安装调整方便，应用比较广泛。承跨距较小、温升不高的短轴。结构简单，安装调整方便，应用比较广泛。特点：特点：2 2、一端双向固定，一端游动、一端双向固定，一端游动 固定端用深沟球轴承固定端用深沟球轴承游动端用深沟球轴承游动端用深沟球轴承游动端用圆柱滚子轴承游动端用圆柱滚子轴承固定端用一对角接触球轴承固定端用一对角接触球轴承固定端用深沟球轴承与推力球轴承的组合固定端用深沟球轴承与推力球轴承的组合 一个支点限制轴的双向轴向
20、移动（固定端），一个支点不一个支点限制轴的双向轴向移动（固定端），一个支点不限制轴的移动（游动端）。适用于支承跨距较大、温升高，限制轴的移动（游动端）。适用于支承跨距较大、温升高，因而轴受热伸长量较大的场合，但结构较复杂。因而轴受热伸长量较大的场合，但结构较复杂。特点：特点：3 3、两端游动、两端游动 轴系的两个支点均不限制轴的移动。当轴系轴向位置通过其他途径得以固定时，轴系的两个支点均不限制轴的移动。当轴系轴向位置通过其他途径得以固定时，应采用两端游动方式应采用两端游动方式特点：特点：外圈固定方法外圈固定方法二、滚动轴承的轴向固定二、滚动轴承的轴向固定 内圈固定方法内圈固定方法三、轴承组合的
21、调整三、轴承组合的调整 1 1、轴承游隙的调整、轴承游隙的调整垫片调整垫片调整螺钉调整螺钉调整圆螺母调整圆螺母调整2132 2、轴系位置的调整、轴系位置的调整套杯与机座间的垫片用来调整锥齿轮轴的轴向位置套杯与机座间的垫片用来调整锥齿轮轴的轴向位置 通过增加或减少两个大端盖（轴承座）和箱体之间通过增加或减少两个大端盖（轴承座）和箱体之间垫片垫片的厚度，对蜗轮轴系的轴向位置进行调整垫片垫片的厚度，对蜗轮轴系的轴向位置进行调整四、提高轴系刚度的措施四、提高轴系刚度的措施 1 1、提高支承部分的刚度和同心度提高支承部分的刚度和同心度 轴或轴承座的变形都会使轴承内滚动体受力不均匀及运轴或轴承座的变形都会
22、使轴承内滚动体受力不均匀及运动受阻，影响轴承的旋转精度和降低轴承的寿命。因此，动受阻，影响轴承的旋转精度和降低轴承的寿命。因此，安装轴承的外壳或轴承座应有足够的刚度。安装轴承的外壳或轴承座应有足够的刚度。如孔壁要有适当的厚度，壁板上轴承座的悬臂应尽可能如孔壁要有适当的厚度，壁板上轴承座的悬臂应尽可能地缩短，并用加强筋来提高轴承座的刚度。地缩短，并用加强筋来提高轴承座的刚度。支承同一根轴上两个轴承的轴承座孔，其孔径应尽可能相同，支承同一根轴上两个轴承的轴承座孔，其孔径应尽可能相同，以便加工时一次将其镗出，保证两孔的同轴度。如果一根轴上以便加工时一次将其镗出，保证两孔的同轴度。如果一根轴上装有不同
23、尺寸的轴承，可用组合镗刀一次镗出两个尺寸不同的装有不同尺寸的轴承，可用组合镗刀一次镗出两个尺寸不同的座孔，用钢制套杯结构（如图）来安装外径较小的轴承。当两座孔，用钢制套杯结构（如图）来安装外径较小的轴承。当两个座孔分别位于不同机壳时，应将两个机壳先进行结合面加工个座孔分别位于不同机壳时，应将两个机壳先进行结合面加工再连接成一个整体，然后镗孔。再连接成一个整体，然后镗孔。2 2、合理安排轴承的排列方式合理安排轴承的排列方式 在同一支点上成对采用同型号的角接触向心轴承时，轴承的排列方式不同，在同一支点上成对采用同型号的角接触向心轴承时，轴承的排列方式不同，支承的刚度也不同。支承的刚度也不同。当其背
24、对背安装时，两轴当其背对背安装时，两轴承载荷作用中心间的距离承载荷作用中心间的距离B2较大，支承刚度较大。这种较大，支承刚度较大。这种方案常见于机床主轴的前支方案常见于机床主轴的前支承中。一般机器多采用面对承中。一般机器多采用面对面安装，因为这样安装和调面安装，因为这样安装和调整都比较方便。整都比较方便。对于成对使用但处于不同支点的角接触向心轴承，其安装方式对轴系的支承刚对于成对使用但处于不同支点的角接触向心轴承，其安装方式对轴系的支承刚度也有较大影响。度也有较大影响。3 3、轴承的预紧、轴承的预紧 对某些可调游隙式轴承，在安装时给以一定的轴向压紧力（预紧力），对某些可调游隙式轴承，在安装时给
25、以一定的轴向压紧力（预紧力），使内外圈产生相对位移而消除游隙，并在套圈与滚动体接触处产生弹性预变使内外圈产生相对位移而消除游隙，并在套圈与滚动体接触处产生弹性预变形，借此提高轴的旋转精度和刚度，这种方法称为形，借此提高轴的旋转精度和刚度，这种方法称为轴承的预紧轴承的预紧。预紧的原理和方法预紧的原理和方法 角接触球轴承的刚度曲线与预紧角接触球轴承的刚度曲线与预紧（a）单个轴承；（）单个轴承；（b）轴承组）轴承组 常用的预紧方法常用的预紧方法 在两轴承的内圈或外圈之间在两轴承的内圈或外圈之间放置垫片放置垫片（图（图a）或者磨窄一或者磨窄一对轴承的内圈或外圈（图对轴承的内圈或外圈（图b）预紧力的大小
26、由垫片的厚度或轴承内、外圈的磨削量来控制。预紧力的大小由垫片的厚度或轴承内、外圈的磨削量来控制。（a）（b）在一对轴承的内、外圈之间装入长度不在一对轴承的内、外圈之间装入长度不等的套筒等的套筒 预紧力的大小取决于两套筒的长度差。预紧力的大小取决于两套筒的长度差。弹簧预紧弹簧预紧预紧力稳定。预紧力稳定。五、滚动轴承的配合五、滚动轴承的配合 内圈与轴为基孔制，外圈与座孔为基轴制。内圈与轴为基孔制，外圈与座孔为基轴制。转速越高、载荷越大或工作温度越高的场合应选用较紧的配合；转速越高、载荷越大或工作温度越高的场合应选用较紧的配合；当外载荷方向不变时，转动套圈应比固定套圈的配合紧一些；当外载荷方向不变时
27、，转动套圈应比固定套圈的配合紧一些；旋转精度要求高时应采用较紧的配合；游动套圈应取较松的配合。旋转精度要求高时应采用较紧的配合；游动套圈应取较松的配合。选择配合时，应考虑载荷的方向、大小和性质，以及轴承类型、转速和使选择配合时，应考虑载荷的方向、大小和性质，以及轴承类型、转速和使用条件等因素。用条件等因素。润滑的主要目的是减少摩擦与磨损。当滚动接触部位形成油膜时，还有吸润滑的主要目的是减少摩擦与磨损。当滚动接触部位形成油膜时，还有吸收振动、降低工作温度和噪声等作用。滚动轴承的润滑方式及润滑剂选择可参收振动、降低工作温度和噪声等作用。滚动轴承的润滑方式及润滑剂选择可参见第二十章第三节的有关内容。
28、见第二十章第三节的有关内容。密封的目的是防止灰尘、水分等进入轴承，并阻止润滑剂的流失。滚动轴密封的目的是防止灰尘、水分等进入轴承，并阻止润滑剂的流失。滚动轴承密封装置的型式很多，使用时应根据轴承结构特点、润滑剂的种类、工作环承密封装置的型式很多，使用时应根据轴承结构特点、润滑剂的种类、工作环境、温度、密封表面的圆周速度等选择。详细内容可参见第二十一章。境、温度、密封表面的圆周速度等选择。详细内容可参见第二十一章。六、滚动轴承的润滑与密封六、滚动轴承的润滑与密封七、滚动轴承的装拆七、滚动轴承的装拆错误的施力错误的施力正确的施力正确的施力装内圈于轴上装内圈于轴上同时施力于内外圈同时施力于内外圈 从轴上拆轴承从轴上拆轴承各类工具各类工具从轴上拆轴承从轴上拆轴承本章结束本章结束1221r111Ar22222r2Ar111r11111A22r222R222r22A111R1r1面面对对面面安安装装1221r111Ar22222r2Ar111r11111A22r222R222r22A111R1r1背背对对背背安安装装
