滚动轴承计算与选择课件

第十三章第十三章 滚动轴承滚动轴承13-1 概述概述13-2 滚动轴承的主要类型和代号滚动轴承的主要类型和代号13-3 滚动轴承的类型选择滚动轴承的类型选择13-4 滚动轴承的工作情况滚动轴承的工作情况13-5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择13-6 轴承装置的设计轴承装置的设计第十三章 滚动轴承13-1 概述13-2 滚动轴承的主要13-1 概述概述 滚动轴承是现代机器中广泛应用的零件之一，它是依靠主要元件间的滚动轴承是现代机器中广泛应用的零件之一，它是依靠主要元件间的滚动滚动接触接触来支承转动零件的（例如：转动的齿轮与轴）。来支承转动零件的（例如：转动的齿轮与轴）。13-1 概述 滚动轴承是现代机器中广泛应用的零13-1 概述概述滚动轴承组成：内圈、外圈、滚动体、保持架。滚动轴承组成：内圈、外圈、滚动体、保持架。外圈外圈：与轴承座相配；：与轴承座相配；保持架保持架：防止滚动体直接接触。：防止滚动体直接接触。内圈内圈：与轴颈相配；：与轴颈相配；滚动体滚动体：将滑动摩擦转化为滚动摩擦；：将滑动摩擦转化为滚动摩擦；常见的滚动体有六种形状：常见的滚动体有六种形状：球球圆柱滚子圆柱滚子圆锥滚子圆锥滚子非对称球面滚子非对称球面滚子球面滚子球面滚子滚针滚针13-1 概述滚动轴承组成：内圈、外圈、滚动体、保持架。外13-1 概述概述轴承轴承材料材料内圈、外圈和滚动体内圈、外圈和滚动体硬度和接触疲劳强度、耐磨性和冲击韧性。硬度和接触疲劳强度、耐磨性和冲击韧性。常用材料：常用材料：GCr15GCr15、GCr15SiMnGCr15SiMn、GCr6GCr6、GCr9GCr9等等工作表面：经磨削抛光工作表面：经磨削抛光 保持架保持架较软材料，易成形，减摩较软材料，易成形，减摩常用：低碳钢、铜合金、铝合金、工程塑料等常用：低碳钢、铜合金、铝合金、工程塑料等 附加特殊元件或特殊结构：无内圈或外圈、防尘密封、止动环等。附加特殊元件或特殊结构：无内圈或外圈、防尘密封、止动环等。滚动轴承的特点滚动轴承的特点：旋转精度高、启动力矩小、是标准件，选用方便。：旋转精度高、启动力矩小、是标准件，选用方便。本章主要内容：本章主要内容：滚动轴承的类型和代号（认识轴承）；滚动轴承的类型和代号（认识轴承）；滚动轴承的选用（包括类型选择、尺寸选择、承载能力验算）；滚动轴承的选用（包括类型选择、尺寸选择、承载能力验算）；滚动轴承的装置设计。滚动轴承的装置设计。考虑轴承的装拆、固定、调试、润滑、密封等。13-1 概述轴承材料内圈、外圈和滚动体工作表面：经磨削抛第十三章第十三章 滚动轴承滚动轴承13-1 概述概述13-2 滚动轴承的主要类型和代号滚动轴承的主要类型和代号13-3 滚动轴承的类型选择滚动轴承的类型选择13-4 滚动轴承的工作情况滚动轴承的工作情况13-5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择13-6 轴承装置的设计轴承装置的设计第十三章 滚动轴承13-1 概述13-2 滚动轴承的主要13-2 滚动轴承的主要类型和代号滚动轴承的主要类型和代号一、滚动轴承的分类一、滚动轴承的分类 按滚动体的不同分类：球轴承、滚子轴承；按滚动体的不同分类：球轴承、滚子轴承；在外廓尺寸相同的条件下，滚子轴承比球轴承的承载能力和耐冲在外廓尺寸相同的条件下，滚子轴承比球轴承的承载能力和耐冲击能力都好，但球轴承摩擦小、高速性能好。击能力都好，但球轴承摩擦小、高速性能好。13-2 滚动轴承的主要类型和代号一、滚动轴承的分类 按13-2 滚动轴承的主要类型和代号滚动轴承的主要类型和代号 按可承受的外载荷分类：按可承受的外载荷分类：向心轴承、推力轴承、向心推力轴承向心轴承、推力轴承、向心推力轴承；夹角夹角：滚动体与外圈接触处的法线与垂直于轴承轴心线的平面之滚动体与外圈接触处的法线与垂直于轴承轴心线的平面之间的夹角间的夹角叫作轴承的接触角；叫作轴承的接触角；夹角夹角：即载荷角。：即载荷角。接触角接触角 轴向承载能力轴向承载能力 座圈座圈轴圈轴圈FaFrFrFaNN13-2 滚动轴承的主要类型和代号 按可承受的外载荷分类13-2 滚动轴承的主要类型和代号滚动轴承的主要类型和代号 按轴承的结构形式不同分类：按轴承的结构形式不同分类：在实际应用中，滚动轴承的结构形式有很多。作为标准的滚动轴承，在国在实际应用中，滚动轴承的结构形式有很多。作为标准的滚动轴承，在国家标准中分为家标准中分为1313类，其中，最为常用的轴承大约有下列类类，其中，最为常用的轴承大约有下列类:深沟球轴承深沟球轴承圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承推力球轴承推力球轴承角接触球轴承角接触球轴承圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承调心球轴承调心球轴承更多的滚动轴承更多的滚动轴承13-2 滚动轴承的主要类型和代号 按轴承的结构形式不同二、滚动轴承的代号方法二、滚动轴承的代号方法滚动轴承代号构成：滚动轴承代号构成：代号用于表征滚动轴承的结构、尺寸、类型、精度等，由代号用于表征滚动轴承的结构、尺寸、类型、精度等，由GB/T272GB/T272规定。规定。13-2 滚动轴承的主要类型和代号滚动轴承的主要类型和代号前置代号前置代号 基本代号基本代号 后置代号后置代号 轴轴承承的的分分部部件件代代号号内内部部结结构构代代号号密密封封与与防防尘尘结结构构代代号号保保持持架架及及其其材材料料代代号号特特殊殊轴轴承承材材料料代代号号公公差差等等级级代代号号游游隙隙代代号号多多轴轴承承配配置置代代号号其其它它代代号号五五四四三三二二一一类类型型代代号号尺寸系尺寸系列代号列代号内内径径代代号号宽宽度度系系列列代代号号直直径径系系列列代代号号前置代号前置代号表示轴承的分部件。表示轴承的分部件。基本代号基本代号表示轴承的类型与尺寸等主要特征。表示轴承的类型与尺寸等主要特征。后置代号后置代号表示轴承的精度与材料的特征。表示轴承的精度与材料的特征。二、滚动轴承的代号方法滚动轴承代号构成：代号用于表征滚动轴承13-2 滚动轴承的主要类型和代号滚动轴承的主要类型和代号2.2.尺寸系列代号尺寸系列代号 表达相同内径但宽度和外径不同的轴承。表达相同内径但宽度和外径不同的轴承。但对圆锥滚子轴承但对圆锥滚子轴承(3类类)和调心滚和调心滚子轴承子轴承(2类类)不能省略不能省略“0”。外径系列代号：外径系列代号：特轻特轻(0、1)、轻、轻(2)、中、中(3)、重、重(4)。宽度系列代号：宽度系列代号：一般正常宽度为一般正常宽度为“0”，通常不标注。通常不标注。0003004002001.1.类型代号类型代号 6 6深沟球轴承深沟球轴承5151推力球轴承推力球轴承3 3圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承N N圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承2 2调心滚子轴承调心滚子轴承1 1调心球轴承调心球轴承7 7角接触球轴承角接触球轴承代号代号轴承类型轴承类型代号代号轴承类型轴承类型13-2 滚动轴承的主要类型和代号2.尺寸系列代号 13-2 滚动轴承的主要类型和代号滚动轴承的主要类型和代号3.3.内径代号内径代号 轴承内径轴承内径d/(mm)d/(mm)内径代号内径代号示例示例1010000012120101151502021017101717170303深沟球轴承深沟球轴承62620101内径内径 d=12mmd=12mm2048020480用内径除以用内径除以5 5所得的商数表示。所得的商数表示。深沟球轴承深沟球轴承 62621010 内径内径 d=50mmd=50mm 13-2 滚动轴承的主要类型和代号3.内径代号 轴承内径d代号代号示例示例C C角接触球轴承角接触球轴承 公称接触角公称接触角1515=7210C 7210C ACAC角接触球轴承角接触球轴承 公称接触角公称接触角2525=7210AC 7210ACB B角接触球轴承角接触球轴承 公称接触角公称接触角4040=7210B 7210B 圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承接触角加大接触角加大 32310B 32310BE E加强型加强型,改进结构设计改进结构设计,增大承载能力增大承载能力 NU207E NU207E13-2 滚动轴承的主要类型和代号滚动轴承的主要类型和代号4.4.内部结构代号内部结构代号5.5.公差等级代号公差等级代号：公差分：公差分2、4、5、6(6x)、0级，共五个级别级，共五个级别。以以/P2、/P4、/P5、/P6(/P6x)为代号，为代号，0级不标注级不标注。6.6.游隙代号游隙代号：游隙分：游隙分1、2、0、3、4、5共六个组别。共六个组别。以以/C1、/C2、/C3、/C4、/C5为代号，为代号，0组不标注。组不标注。高级高级 低级低级 游隙值：小游隙值：小 大大 代号示例C角接触球轴承 公称接触角15=721013-2 滚动轴承的主要类型和代号滚动轴承的主要类型和代号三、轴承代号示例三、轴承代号示例6308：6深沟球轴承，深沟球轴承，3中系列，中系列，08 内径内径d=40mm，公差等级为公差等级为0级，游隙级，游隙组为组为0组；组；N105/P5：7214AC/P4：7角接触球轴承，角接触球轴承，2轻系列，轻系列，14内径内径d=70mm，公差等级为，公差等级为4级，级，游隙组为游隙组为0组，公称接触角组，公称接触角=25；30213：3圆锥滚子轴承，圆锥滚子轴承，2轻系列，轻系列，13内径内径d=65mm，0正常宽度正常宽度(0不可不可省略省略)，公差等级为，公差等级为0级，游隙组为级，游隙组为0组；组；6103：6深沟球轴承，深沟球轴承，1特轻系列，特轻系列，03内径内径d=17mm，公差等级为，公差等级为0级，级，游隙组为游隙组为0组；组；注：滚动轴承代号比较复杂，上述代号仅为最常用的、最有规律的部分。注：滚动轴承代号比较复杂，上述代号仅为最常用的、最有规律的部分。具体应用时，若遇到看不懂的代号时，应查阅具体应用时，若遇到看不懂的代号时，应查阅GB/T272-93。N圆柱滚子轴承，圆柱滚子轴承，1特轻系列，特轻系列，05内径内径d=25mm，公差等级为，公差等级为5级，游隙组为级，游隙组为0组；组；13-2 滚动轴承的主要类型和代号三、轴承代号示例6308第十三章第十三章 滚动轴承滚动轴承13-1 概述概述13-2 滚动轴承的主要类型和代号滚动轴承的主要类型和代号13-3 滚动轴承的类型选择滚动轴承的类型选择13-4 滚动轴承的工作情况滚动轴承的工作情况13-5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择13-6 轴承装置的设计轴承装置的设计第十三章 滚动轴承13-1 概述13-2 滚动轴承的主要13-3 滚动轴承的类型选择滚动轴承的类型选择选择轴承的类型和直径系列选择轴承的类型和直径系列按轴径确定轴承内径按轴径确定轴承内径一、滚动轴承选择的一般过程一、滚动轴承选择的一般过程对没有严格要求的轴承对没有严格要求的轴承可不进行承载能力验算可不进行承载能力验算END进行承载能力验算进行承载能力验算合格合格不合格不合格对有较严格要求的轴承对有较严格要求的轴承13-3 滚动轴承的类型选择选择轴承的类型和直径系列按轴径13-3 滚动轴承的类型选择滚动轴承的类型选择二、滚动轴承类型选择应考虑的问题二、滚动轴承类型选择应考虑的问题1 1承受载荷情况承受载荷情况2 2尺寸的限制尺寸的限制3 3转速的限制转速的限制4 4调心性要求调心性要求方向：方向：向心轴承用于受径向力；推力轴承用于受轴向力；向心推力轴承向心轴承用于受径向力；推力轴承用于受轴向力；向心推力轴承用于承受径向力和轴向力联合作用。用于承受径向力和轴向力联合作用。大小：大小：滚子轴承或尺寸系列较大的轴承能承受较大载荷；球轴承或尺寸滚子轴承或尺寸系列较大的轴承能承受较大载荷；球轴承或尺寸系列较小的轴承则反之。系列较小的轴承则反之。当对轴承的径向尺寸有较严格限制时，可选用滚针轴承。当对轴承的径向尺寸有较严格限制时，可选用滚针轴承。球轴承和轻系列的轴承能适应较高的转速，滚子轴承和重系列的球轴承和轻系列的轴承能适应较高的转速，滚子轴承和重系列的轴承则反之；推力轴承的极限转速很低。轴承则反之；推力轴承的极限转速很低。调心球轴承和调心滚子轴承均能满足一定的调心要求。调心球轴承和调心滚子轴承均能满足一定的调心要求。13-3 滚动轴承的类型选择二、滚动轴承类型选择应考虑的问第十三章第十三章 滚动轴承滚动轴承13-1 概述概述13-2 滚动轴承的主要类型和代号滚动轴承的主要类型和代号13-3 滚动轴承的类型选择滚动轴承的类型选择13-4 滚动轴承的工作情况滚动轴承的工作情况13-5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择13-6 轴承装置的设计轴承装置的设计第十三章 滚动轴承13-1 概述13-2 滚动轴承的主要13-4 滚动轴承的工作情况滚动轴承的工作情况Fmax一、工作时轴承元件上的载荷及应力的变化一、工作时轴承元件上的载荷及应力的变化 向心轴承受径向载荷向心轴承受径向载荷F Fr r时，上半圈时，上半圈滚动体不受力；滚动体不受力；下半圈滚动体受力大小方向下半圈滚动体受力大小方向各各不相同。不相同。Fr13-4 滚动轴承的工作情况Fmax一、工作时轴承元件上13-4 滚动轴承的工作情况滚动轴承的工作情况滚动体、运转的外圈或内圈上的某一点应力变化情况。滚动体、运转的外圈或内圈上的某一点应力变化情况。固定的外圈或内圈上在承载区内某一点应力变化情况。固定的外圈或内圈上在承载区内某一点应力变化情况。OHFNit通过承载区的时间通过承载区的时间通过非承载区的时间通过非承载区的时间HOFNit13-4 滚动轴承的工作情况滚动体、运转的外圈或内圈上的某13-4 滚动轴承的工作情况滚动轴承的工作情况二、二、向心推力轴承向心推力轴承 轴向载荷对载荷分布的影响轴向载荷对载荷分布的影响向心推力滚动轴承工作时，并非所有滚动体都同时受载。滚动体同时受载的向心推力滚动轴承工作时，并非所有滚动体都同时受载。滚动体同时受载的程度与轴承所受的径向力和轴向力的大小有关，一般以控制约半圈滚动体同程度与轴承所受的径向力和轴向力的大小有关，一般以控制约半圈滚动体同时受载为宜。时受载为宜。FrFrFrFrFaFaFaFaFa=0=0=90Fr=013-4 滚动轴承的工作情况二、向心推力轴承向心推力滚动第十三章第十三章 滚动轴承滚动轴承13-1 概述概述13-2 滚动轴承的主要类型和代号滚动轴承的主要类型和代号13-3 滚动轴承的类型选择滚动轴承的类型选择13-4 滚动轴承的工作情况滚动轴承的工作情况13-5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择13-6 轴承装置的设计轴承装置的设计第十三章 滚动轴承13-1 概述13-2 滚动轴承的主要一一、滚动轴承的失效形式、滚动轴承的失效形式滚动轴承在运转时可能出现各种类型的失效，下列为常见的失效形式：滚动轴承在运转时可能出现各种类型的失效，下列为常见的失效形式：更多的失效更多的失效13-5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择一、滚动轴承的失效形式滚动轴承在运转时可能出现各种类型的失效一、滚动轴承的失效形式一、滚动轴承的失效形式滚动轴承在运转时可能出现各种类型的失效，下列为常见的失效形式：滚动轴承在运转时可能出现各种类型的失效，下列为常见的失效形式：13-5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择疲劳点蚀：疲劳点蚀：塑性变形：塑性变形：磨损：磨损：一、滚动轴承的失效形式滚动轴承在运转时可能出现各种类型的失效13-5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择套圈和滚动体表面的套圈和滚动体表面的疲劳点蚀疲劳点蚀是滚动轴承最基本和常见的失效形式，是滚动轴承最基本和常见的失效形式，是作为滚动轴承寿命计算的依据是作为滚动轴承寿命计算的依据滚动轴承寿命计算滚动轴承寿命计算。u 转速较高而润滑油不足时引起转速较高而润滑油不足时引起轴承烧伤轴承烧伤；u 润滑油不清洁而使滚动体和滚道润滑油不清洁而使滚动体和滚道过度磨损过度磨损；u 装配不当而使轴承装配不当而使轴承卡死卡死、胀破内圈胀破内圈、挤碎内外圈和保持架挤碎内外圈和保持架等。等。除了点蚀以外，轴承还可能发生其它多种的失效形式。例如：除了点蚀以外，轴承还可能发生其它多种的失效形式。例如：这些失效形式可以通过加强装配过程管理等措施来克服。这些失效形式可以通过加强装配过程管理等措施来克服。13-5 滚动轴承尺寸的选择套圈和滚动体表面的疲劳点蚀13-5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择二、滚动轴承的寿命计算二、滚动轴承的寿命计算u 基本额定寿命基本额定寿命：具有具有90可靠可靠度时轴承的寿命，用度时轴承的寿命，用L10表示。表示。2051015501000未失效轴承数量未失效轴承数量%轴承的寿命轴承的寿命/（106r）图中：图中：寿命为寿命为1 1百万转时百万转时.可靠度为可靠度为90%90%寿命为寿命为5 5百万转时百万转时.可靠度只有可靠度只有50%50%单个轴承的寿命轴承的滚动体或套圈首次出现点蚀之前，轴承的转单个轴承的寿命轴承的滚动体或套圈首次出现点蚀之前，轴承的转数或相应的运转小时数。数或相应的运转小时数。材料相同、尺寸相同、同一批产材料相同、尺寸相同、同一批产品，寿命都相差非常大。零件数品，寿命都相差非常大。零件数目多，精度有差异目多，精度有差异13-5 滚动轴承尺寸的选择二、滚动轴承的寿命计算 基本额13-5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择u 基本额定寿命基本额定寿命：具有：具有90可靠可靠度时轴承的寿命，用度时轴承的寿命，用L10表示。表示。u 基本额定动载荷基本额定动载荷：使轴承的基：使轴承的基本额定寿命恰好为本额定寿命恰好为106转时，轴承所能转时，轴承所能承受的载荷值，用字母承受的载荷值，用字母C C表示。表示。1015L10L10(106转转)载荷寿命曲线载荷寿命曲线(6208)152025PC30P(KN)1 2 3 4 551013-5 滚动轴承尺寸的选择 基本额定寿命：具有90可靠13-5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择u 基本额定寿命计算式基本额定寿命计算式。轴承的工作转速轴承的工作转速载荷；载荷；轴承所承受的当量动轴承所承受的当量动（滚子轴承）；（滚子轴承）；（球轴承）；（球轴承）；其中：其中：min)/(3103rnP=e ee eL10/(106r)P/kN1CL1L2P1P2当当 t100 时，时，C 引进温度系数引进温度系数 ft 进行修正。进行修正。轴承工作轴承工作 温度温度 温度系数温度系数 ft 10025020015012530010.950.900.700.800.60ft13-5 滚动轴承尺寸的选择 基本额定寿命计算式。轴承13-5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择u 基本额定寿命计算式基本额定寿命计算式L10/(106r)P/kN1CL1L2P1P2验算公式验算公式设计公式设计公式13-5 滚动轴承尺寸的选择 基本额定寿命计算式L10/13-5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择三、滚动轴承的当量动载荷三、滚动轴承的当量动载荷在进行轴承寿命计算时，应把作用在轴承上的实际载荷转换为与确定轴承在进行轴承寿命计算时，应把作用在轴承上的实际载荷转换为与确定轴承C值的载荷条件相一致值的载荷条件相一致当量动载荷当量动载荷（用字母（用字母P表示）。表示）。式中：式中：Fr与与Fa轴承实际承受的径向载荷与轴向载荷轴承实际承受的径向载荷与轴向载荷 X、Y轴承的径向动载荷系数与轴向动载荷系数轴承的径向动载荷系数与轴向动载荷系数(查表查表）为了计及实际载荷波动的影响，可对当量动载荷乘上一个载荷系数为了计及实际载荷波动的影响，可对当量动载荷乘上一个载荷系数 f p。载荷性质载荷性质载荷系数载荷系数 f p举例举例无冲击或轻微冲击无冲击或轻微冲击1.01.2电机、汽轮机、通风机、水泵等电机、汽轮机、通风机、水泵等中等冲击或中等惯性力中等冲击或中等惯性力1.21.8机床、车辆、动力机械、起重机、造纸机、选矿机床、车辆、动力机械、起重机、造纸机、选矿机、冶金机械、卷扬机械等机、冶金机械、卷扬机械等强大冲击强大冲击1.83.0碎石机、轧钢机、钻探机、振动筛等碎石机、轧钢机、钻探机、振动筛等13-5 滚动轴承尺寸的选择三、滚动轴承的当量动载荷在四、四、角接触轴承中的角接触轴承中的派生轴向力派生轴向力F Fd d13-4 滚动轴承的工作情况滚动轴承的工作情况FrFNiFdiFriFd派生轴向力派生轴向力 派生轴向力使内外圈分离，故角接触轴承应同时承派生轴向力使内外圈分离，故角接触轴承应同时承受径向载荷和轴向载荷。且为了能承受双向轴向载荷，受径向载荷和轴向载荷。且为了能承受双向轴向载荷，最好成对配置（面对面或背对背）。最好成对配置（面对面或背对背）。向心推力轴承在纯径向力向心推力轴承在纯径向力Fr的作用下会产生派生轴向力的作用下会产生派生轴向力O2O121O2O121FaeFaeFreFre四、角接触轴承中的派生轴向力Fd13-4 滚动轴承的工作当约有半圈滚动体受载时，当约有半圈滚动体受载时，Fd计算如下：计算如下：圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承角接触球轴承角接触球轴承70000C(a a=15)70000AC(a a=25)70000B(a a=40)Fd=Fr(2Y)Fd=eFrFd=0.68FrFd=1.14Fr四、四、角接触轴承中的角接触轴承中的派生轴向力派生轴向力F Fd d13-4 滚动轴承的工作情况滚动轴承的工作情况FrFNiFdiFriFd派生轴向力派生轴向力向心推力轴承在纯径向力向心推力轴承在纯径向力Fr的作用下会产生派生轴向力的作用下会产生派生轴向力当约有半圈滚动体受载时，Fd计算如下：圆锥滚子轴承角接触球轴13-5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择五、五、向心推力轴承的轴向力计算向心推力轴承的轴向力计算 轴向力的平衡：轴向力的平衡：若轴向力正好平衡，应满足：若轴向力正好平衡，应满足：Fd1=Fd2+Fae 但但Fd1、Fd2查表由公式算出，不一定恰好满足上述关系式。查表由公式算出，不一定恰好满足上述关系式。O221O1O2O121FreFaeFr1Fr2Fr1Fr2Fd1Fd2 径向力的平衡：径向力的平衡：将轴视为简支梁，有：将轴视为简支梁，有：Fre=Fr1+Fr2(将在将在轴轴一章中解决一章中解决)取取轴和与其相配合的轴承内圈轴和与其相配合的轴承内圈为分离体：为分离体：Fd1Fd2FaeFre13-5 滚动轴承尺寸的选择五、向心推力轴承的轴向力计算五、五、向心推力轴承的轴向力计算向心推力轴承的轴向力计算F1F2+FA 时，怎么办？时，怎么办？当当FaeFd2Fd1时，相当于轴承时，相当于轴承1被被“压紧压紧”，轴承，轴承2被被“放松放松”:轴承轴承1的轴向力：的轴向力：Fa1FaeFd2轴承轴承2的轴向力：的轴向力：Fa2Fd2当当FaeFd2 Fd1时，相当于轴承时，相当于轴承1被被“放松放松”，轴承，轴承2被被“压紧压紧”:轴承轴承2的轴向力：的轴向力：Fa2Fd1Fae轴承轴承1的轴向力：的轴向力：Fa1Fd116-3 滚动轴承的选择计算滚动轴承的选择计算Fd1Fd2FaeFreO221O1O2O121FreFaeFr1Fr2Fr1Fr2Fd1Fd2五、向心推力轴承的轴向力计算F1F2+FA 时，13-5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择向心推力轴承所受轴向力向心推力轴承所受轴向力Fa的计算方法可以归纳为：的计算方法可以归纳为：由派生轴向力及外加轴向力的计算与分析，判断被由派生轴向力及外加轴向力的计算与分析，判断被“放松放松”或或被被“压紧压紧”的轴承；的轴承；确定被确定被“放松放松”轴承的轴向力仅为其本身派生的轴向力；轴承的轴向力仅为其本身派生的轴向力；被被“压紧压紧”轴承的轴向力则为除去本身派生的轴向力后其轴承的轴向力则为除去本身派生的轴向力后其余各轴向力之合力。余各轴向力之合力。13-5 滚动轴承尺寸的选择向心推力轴承所受轴向力Fa的计13-5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择五、滚动轴承的静承载能力五、滚动轴承的静承载能力 摆动、转速极低及短期受冲击的轴承会产生摆动、转速极低及短期受冲击的轴承会产生塑性变形塑性变形。针对失效。针对失效形式应进行形式应进行静载荷计算静载荷计算。基本额定静载荷基本额定静载荷C0：使受载最大的滚动体与滚道接触中心处：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。引起的接触应力达到一定值的载荷。当量静载荷当量静载荷P0：P0=X0Fr+Y0Fa 静载荷计算静载荷计算:S0静强度安全系数静强度安全系数，可由设计手册查取。，可由设计手册查取。国标规定，如向心球轴承为4200MPa在国家标准中，对每一种规格的滚动轴承规定了一个不应超在国家标准中，对每一种规格的滚动轴承规定了一个不应超过得载荷界限过得载荷界限基本额定静载荷，用基本额定静载荷，用C0表示。表示。13-5 滚动轴承尺寸的选择五、滚动轴承的静承载能力 例：图示斜齿轮轴系，两端正装两个圆锥滚子轴承，轴颈例：图示斜齿轮轴系，两端正装两个圆锥滚子轴承，轴颈d0=3035mm；齿轮分度圆直径；齿轮分度圆直径d=45mm，Fte=3000N，Fre=1200N，Fae=900N；n=385rpm，中等冲击载荷；计算轴承寿命。，中等冲击载荷；计算轴承寿命。垂直平面垂直平面 R Rr1r1=R=Rr2 r2=600600 R Ra1a1=R=Ra2a2=202.5=202.5 则则 R RVIVI=397.5=397.5，R RV2V2=802.5=802.5解：选取解：选取轴承型号轴承型号3020630206 C=24.8kN C=24.8kN，e=0.36e=0.36，Y=1.7Y=1.750505050R R1 1R R2 2R Rr1r1R Rr2r2R Ra1a1R Ra2a2F Frere F Faeae R Rt1t1 R Rt2t2F Ftete1.1.计算径向力计算径向力F Fr1r1、F Fr2r2 水平平面水平平面 R Rt1t1=R=Rt2t2=1500=1500例：图示斜齿轮轴系，两端正装两个圆锥滚子轴承，轴颈d0=30 轴承轴承1 1放松：轴向力放松：轴向力 F Fa1a1=F Fd1d1=456N=456N 轴承轴承2 2压紧：轴向力压紧：轴向力 F Fa2a2=F Fa1a1+F Fd1d1=1356N=1356N2.2.计算轴向力计算轴向力F Fa1a1、F Fa2 a2（F Fr1 r1=1552N=1552N，F Fr2 r2=1701N=1701N）由手册由手册 C=24.8kNC=24.8kN，e=0.36e=0.36，Y=1.7Y=1.7；查表查表13-713-7，对于圆锥滚子轴承，有，对于圆锥滚子轴承，有F Fd d=F Fr r/(2Y)/(2Y)Fr1Fae=900NFd1Fd2Fr2FFaeae+F Fd1d1=1356N=1356NF Fd2d2=500N=500N 轴承1放松：轴向力 Fa1=Fd1=456N2.计算 3.3.计算当量动载荷计算当量动载荷P1=fPFr1=1.5 1552=2328NP2=fP(X Fr2+Y Fa2)=1.5(0.4 1701+1.7 1356)=4478N4.4.计算寿命计算寿命P=XFr+YFaC=24.8kN，e=0.36，Y=1.7；Fr1=1552N，Fr2=1701NFa1=456N，Fa2=1356N轴颈转速轴颈转速 n=385rpm 3.计算当量动载荷P1=fPFr1=1.51552=2图示某轴用一对30309轴承支承。轴上载荷F6000N，Fal000N，已知，L1100mm，L2200mm，轴的转速n960rmin，轴承受轻微冲击，载荷系数fp=1.2。30309轴承特性参数：C64800N；Co61200N，派生轴向力Fd=Fr/2Y，Y=2.1。试分析：(1)哪个轴承危险？(2)若预期寿命Lh15000h，该轴承能否合用？图示某轴用一对30309轴承支承。轴上载荷F6000N，F一对轴承中当量动载荷大的那个轴承危险。求支反力Fr1、Fr2 Fr2F-Fr1=6000-4000=2000N计算轴承的轴向载荷Fa1、Fa2先计算内部轴向力：Fd=Fr/2YFd1=Fr1/2Y4000/22.1952NFd2=Fr2/2Y=200/22.1476NFd1+Fa=952+1000=1952N Fd2476N轴承2压紧，轴承1放松Fa1Fd1=952NFa2Fd1+Fa1952N计算当量动载荷 Fa1/Fr1952/40000.239e0.29，得：X=0.4，Y=2.1P2=fp(X Fr2+Y Fa2)=1.2(0.420002.11952)5879NP2 P1 轴承2危险。（2）合用。一对轴承中当量动载荷大的那个轴承危险。第十三章第十三章 滚动轴承滚动轴承13-1 概述概述13-2 滚动轴承的主要类型和代号滚动轴承的主要类型和代号13-3 滚动轴承的类型选择滚动轴承的类型选择13-4 滚动轴承的工作情况滚动轴承的工作情况13-5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择13-6 轴承装置的设计轴承装置的设计第十三章 滚动轴承13-1 概述13-2 滚动轴承的主要13-6 轴承装置的设计轴承装置的设计一、支承部分的刚性和同心度一、支承部分的刚性和同心度 1.保证轴和轴承座有足够的刚度保证轴和轴承座有足够的刚度减速箱体减速箱体13-6 轴承装置的设计一、支承部分的刚性和同心度减速箱体13-6 轴承装置的设计轴承装置的设计一、支承部分的刚性和同心度一、支承部分的刚性和同心度 2.保证轴承座孔的同心度保证轴承座孔的同心度13-6 轴承装置的设计一、支承部分的刚性和同心度二、轴承的配置二、轴承的配置轴承的配置问题是指：对于一个轴系应采用几个轴承支承、如何支承、如轴承的配置问题是指：对于一个轴系应采用几个轴承支承、如何支承、如何配置等问题。常用的轴承配置方案有以下三类：何配置等问题。常用的轴承配置方案有以下三类：13-6 轴承装置的设计轴承装置的设计1.1.双支点各单向固定双支点各单向固定C=0.20.3 mm预留补偿间隙预留补偿间隙二、轴承的配置轴承的配置问题是指：对于一个轴系应采用几个13-6 轴承装置的设计轴承装置的设计1.1.双支点各单向固定双支点各单向固定13-6 轴承装置的设计1.双支点各单向固定13-6 轴承装置的设计轴承装置的设计13-6 轴承装置的设计13-6 轴承装置的设计轴承装置的设计一个支点双向固定以承受轴向力、另一端游动。一个支点双向固定以承受轴向力、另一端游动。适用于温度变化较大的长轴。适用于温度变化较大的长轴。固定支承固定支承游动支承游动支承L游动支承游动支承2.一支点双向固定，另一支点游动一支点双向固定，另一支点游动13-6 轴承装置的设计一个支点双向固定以承受轴向力、另一13-6 轴承装置的设计轴承装置的设计2.2.一支点双向固定，另一支点游动一支点双向固定，另一支点游动13-6 轴承装置的设计2.一支点双向固定，另一支点游动13-6 轴承装置的设计轴承装置的设计13-6 轴承装置的设计13-6 轴承装置的设计轴承装置的设计3.两端游动支承两端游动支承13-6 轴承装置的设计3.两端游动支承13-6 轴承装置的设计轴承装置的设计三、滚动轴承的轴向紧固三、滚动轴承的轴向紧固滚动轴承的轴向紧固是指将轴承的内圈或外圈相对于轴或轴承座实施紧固。滚动轴承的轴向紧固是指将轴承的内圈或外圈相对于轴或轴承座实施紧固。13-6 轴承装置的设计三、滚动轴承的轴向紧固滚动轴承四、轴承的装拆四、轴承的装拆13-6 轴承装置的设计轴承装置的设计错误的施力装内圈于轴上装内圈于轴上内外圈同时施力内外圈同时施力四、轴承的装拆13-6 轴承装置的设计错误的施力装内圈于轴13-6 轴承装置的设计轴承装置的设计内圈：内圈：轴肩高度轴肩高度 内圈外经内圈外经四、轴承的装拆四、轴承的装拆结构不合理！结构不合理！13-6 轴承装置的设计内圈：轴肩高度 内圈外经四、轴13-6 轴承装置的设计轴承装置的设计外圈：外圈：应留拆卸高度，或留螺孔。应留拆卸高度，或留螺孔。四、轴承的装拆四、轴承的装拆13-6 轴承装置的设计外圈：应留拆卸高度，或留螺孔。四、13-6 轴承装置的设计轴承装置的设计 游隙：滚动轴承中滚动体与内外圈滚道之间的间隙。游隙：滚动轴承中滚动体与内外圈滚道之间的间隙。径向游隙：一个座圈不动，另一个座圈沿径向从一极端位置移至另径向游隙：一个座圈不动，另一个座圈沿径向从一极端位置移至另一极限位置的移动量。一极限位置的移动量。轴向游隙：一个座圈不动，另一个座圈沿轴向从一极端移至另一极轴向游隙：一个座圈不动，另一个座圈沿轴向从一极端移至另一极限位置的移动量。限位置的移动量。五、轴承游隙及轴上零件位置的调整五、轴承游隙及轴上零件位置的调整径向游隙径向游隙轴向游隙轴向游隙13-6 轴承装置的设计 游隙：滚动轴承中滚1.轴承游隙的调整：轴承游隙的调整：13-6 轴承装置的设计轴承装置的设计调整垫片调整垫片加减垫片加减垫片加减垫片的厚度加减垫片的厚度螺钉调整螺钉调整螺钉调整螺钉调整方法方法1.轴承游隙的调整：13-6 轴承装置的设计调整垫片加减13-6 轴承装置的设计轴承装置的设计1.轴承游隙的调整轴承游隙的调整加减垫片的厚度加减垫片的厚度螺钉调整螺钉调整方法方法圆螺母调整圆螺母调整13-6 轴承装置的设计1.轴承游隙的调整加减垫片的厚度13-6 轴承装置的设计轴承装置的设计目的：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，蜗杆传动例如：圆锥齿轮传动，蜗杆传动2.轴上零件位置的调整轴上零件位置的调整13-6 轴承装置的设计目的：使轴上的零件具有准确的工作位13-6 轴承装置的设计轴承装置的设计方法：套杯方法：套杯+调整垫片调整垫片2.轴上零件位置的调整轴上零件位置的调整13-6 轴承装置的设计方法：套杯+调整垫片2.轴上13-6 轴承装置的设计轴承装置的设计方法：套杯方法：套杯+调整垫片调整垫片2.轴上零件位置的调整轴上零件位置的调整13-6 轴承装置的设计方法：套杯+调整垫片2.轴上零件13-6 轴承装置的设计轴承装置的设计2.轴上零件位置的调整轴上零件位置的调整方法：套杯方法：套杯+调整垫片调整垫片13-6 轴承装置的设计2.轴上零件位置的调整方法：套六、滚动轴承的配合六、滚动轴承的配合内圈与轴：内圈与轴：基孔制基孔制(g(g，h h，jsjs，k k，m m，n n，p p，r)r)外圈与孔：外圈与孔：基轴制基轴制(H(H，J J，JSJS，K K，M M，N N，P)P)配合种类：配合种类：过盈配合：过盈配合：转速高、载荷大、温度高、有振动、转速高、载荷大、温度高、有振动、内圈与轴一起转动内圈与轴一起转动过渡配合：过渡配合：经常拆卸、经常拆卸、外圈静止、半圈受载外圈静止、半圈受载13-6 轴承装置的设计轴承装置的设计六、滚动轴承的配合内圈与轴：基孔制(g，h，js，k，m，n方法方法加金属垫片加金属垫片磨窄套圈磨窄套圈13-6 轴承装置的设计轴承装置的设计七、轴承的预紧七、轴承的预紧方法加金属垫片磨窄套圈13-6 轴承装置的设计七、轴承的预13-6 轴承装置的设计轴承装置的设计八、滚动轴承的润滑与密封八、滚动轴承的润滑与密封1润滑的目的润滑的目的 降低摩擦：降低摩擦：润滑可以降低滚动轴承内部的摩擦，减少磨损和发热量；润滑可以降低滚动轴承内部的摩擦，减少磨损和发热量；降温：降温：轴承的摩擦发热使轴承升温，油润滑可以到起冷却作用，从而降低轴承的摩擦发热使轴承升温，油润滑可以到起冷却作用，从而降低轴承的工作温度，延长使用寿命；轴承的工作温度，延长使用寿命；降压：降压：良好的润滑状态，可在滚动体与滚道间形成一层使两者隔开的油膜，良好的润滑状态，可在滚动体与滚道间形成一层使两者隔开的油膜，可以使接触压力减小；可以使接触压力减小；防锈：防锈：轴承零件表面覆盖一层润滑剂，可以防止表面氧化生锈。轴承零件表面覆盖一层润滑剂，可以防止表面氧化生锈。选哪一类润滑方式，这与轴承的速度有关。选择润滑方式时，可查阅各选哪一类润滑方式，这与轴承的速度有关。选择润滑方式时，可查阅各类润滑方式的类润滑方式的dn值界限表。值界限表。2润滑方式的选择润滑方式的选择轴承常用的润滑方式有轴承常用的润滑方式有油润滑油润滑和和脂润滑脂润滑两类。两类。3密封密封作用：阻止灰尘、水、酸气和其它杂物进入轴承，防止润滑剂流失。作用：阻止灰尘、水、酸气和其它杂物进入轴承，防止润滑剂流失。密封装置可分为：密封装置可分为：非接触式密封非接触式密封和和接触式密封接触式密封。13-6 轴承装置的设计八、滚动轴承的润滑与密封1润滑的13-6 轴承装置的设计轴承装置的设计接触式密封：接触式密封：毡圈密封毡圈密封唇型密封圈唇型密封圈13-6 轴承装置的设计接触式密封：毡圈密封唇型密封圈13-6 轴承装置的设计轴承装置的设计非接触式密封：非接触式密封：13-6 轴承装置的设计非接触式密封：人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。人有了知识，就会具备各种分析能力，滚动轴承计算与选择课件