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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,第十三章 滚动轴承,18,131 概 述,一、滚动轴承的构造,内圈、外圈、滚动体、保持架,滚动轴承由于是滚动摩擦，摩擦阻力小，发热量小，效率高，起动灵敏、维护方便，并且已标准化，便于选用与更换，因此使用十分广泛。,19,滚动体的形状,20,二、滚动轴承的材料,内、外圈、滚动体:,GCr15、GCr15-SiMn等轴承钢，热处理后硬度：HRC60,65,滚动体与内外圈的材料要求有高的硬度和接触疲劳强度、良好的耐磨性和冲击韧性。,保持架:低碳钢板冲压而成，高速轴承多采用有色金属（如黄铜）或塑料,、聚四氟乙烯,保持架。,21,三、滚动轴承的特点,优点：,1）f小起动力矩小，高,2）运转精度高（可用预紧方法消除游隙）,3）轴向尺寸小,4）某些轴能同时承受Fr和Fa，使机器结构紧凑,5）润滑方便、简单、易于密封和维护,6）互换性好（标准零件）,缺点：,1）承受冲击载荷能力差,2）高速时噪音、振动较大,3）高速重载寿命较低,4）径向尺寸较大（相对于滑动轴承）,22,132 滚动轴承的类型与选择,一、滚动轴承的主要类型与特点,接触角,向心轴承,径向力,向心角接触轴承,推力角接触轴承,推力轴承,径向力（主要）,轴向力,径向力,轴向力,（主要）,轴向力,滚动体与外圈滚道接触点（线）处的法线与半径方向的夹角,23,滚子轴承承载能力高，极限转速低,按滚动体形状：,球轴承 承载能力低，极限转速高,常用滚动轴承的类型,录像,表131,24,最常用几种,：,(1)深沟球轴承（向心球轴承）6,主要承受径向载荷，也可以同时承受不大的轴向载荷。当量摩擦系数最小,(2)角接触球轴承7,可以同时承受径向载荷及轴向载荷,一般应成对使用,25,(3)圆锥滚子轴承3,可以同时承受径向载荷及轴向载荷，,但承载能力,高于角接触球轴承,一般应成对使用,(4)圆柱滚子轴承N,内圈（或外圈）可以分离，故不能承受轴向载荷，有较大的径向承载能力,26,二、滚动轴承的代号,（5）推力球轴承5,只能承受轴向载荷。为防止钢球与滚道间滑动，工作时必须加一定的轴向载荷。,基本代号,是轴承代号的基础。,前置代号和后置代号,都是轴承代号的补充，只有在遇到对轴承结构、形状、材料、公差等级、技术要求等有特殊要求时才使用，,一般情况可部分或全部省略,。,27,前置代号,（字母）,基本代号（数字、字母）,后置代号,(字母+数字),五 四 三 二 一,轴承分部件代号,内径代号,宽度系列代号,直径系列代号,类型代号,其他代号,公差等级代号,特殊轴承材料代号,保持架及材料代号,密封与防尘代号,内部结构代号,游隙代号,28,1、基本代号：1位字母（或数字）4位数字,内径代号,直径系列代号,宽度系列代号,类型代号,29,（1）轴承类型,1,3,5,6,7N,深沟球轴承,圆锥滚子轴承,角接触球轴承,调心球轴承,圆柱滚子轴承,推力球轴承,基本代号右起五位,30,（2）尺寸系列,基本代号右起三、四位,1）直径系列右起第三位,表示轴承有相同内径时，可有不同的外径,31,2）宽度系列右起第四位,表示同一内径和外径的轴承可以有不同的宽度,常用代号：0，1，2，3,正常宽度系列，可略去不写,宽度系列与直径系列有一定的对应关系，,如01，02，03，11。,32,（3）轴承的内径右起一二位数字,a) d=10, 12, 15, 17mm 时,代号 00 01 02 03,b) d= 20 480mm 时,d=代号5(mm),c) d500mm，d=22，28，32mm 时,代号 = 内径尺寸,直径代号,/,内径代号,2、前置代号,表示轴承的分部件，用字母表示,33,L、K、R、NU、WS、GS,3、后置代号,轴承的结构、公差、游隙及材料的特殊要求等,（1）内部结构代号,C、AC、B角接触球轴承的接触角,（2）密封、防尘与外部形状变化代号,（3）轴承的公差等级,精度高 低,代号 /P2、/P4、/P5、/P6、/P6X、/P0,公差等级 2 4 5 6 6X 0,普通级可省略,34,滚动轴承的代号,录像,（4）轴承的径向游隙,（5）保持架代号,三、滚动轴承类型的选择,工作载荷、转速、支承刚性、安装精度,1） n高，载荷小，旋转精度高 球轴承,n低，载荷大，或冲击载荷 滚子轴承,2）主要受Fr 向心轴承,主要受Fa，n不高时推力轴承,35,角接触球轴承7类（n较高时）,同时受Fr和Fa均较大时,圆锥滚子轴承3类（n较低时）,Fr较大，Fa较小时,Fa较大，Fr较小时,3）要求n,只有一个滚动体受载时派生的轴向力,43,44,轴向力A 单个滚动体受载产生的派生轴向力Rtg,多个滚动体受载的条件,45,结论：,1）角接触轴承及圆锥滚子轴承必须在R和A的联合作用下工作，或成对使用对称安装。,2）为使更多的滚动体受载应使,46,3）R不变时，A由最小值（一个滚动体受载）逐渐增大（即载荷角增大），则受载滚动体数,当 时，下半圈滚动体受载,4）实际工作时，至少达到下半圈滚动体受载，安装3和7类轴承不能有较大的轴向窜动量,当 时，开始使全部滚动体受载,47,二、轴承工作时轴承元件上载荷与应力的变化,滚动体不稳定脉动循环变应力,固定套圈稳定的脉动循环变应力,48,三、滚动轴承的失效形式和计算准则,主要失效形式：,1）疲劳点蚀,安装润滑和维护良好,49,2）塑性变形,转速很低或作间歇摆动,50,3）磨损,润滑不良、,密封不严、,多尘条件,磨损造成:,轴承游隙加大,运动精度降低,振动和噪音增加,51,计算准则：,一般轴承疲劳寿命计算（针对点蚀）,静强度计算,低速或摆动轴承只进行静强度计算,高速轴承进行疲劳寿命计算、校验极限转速,52,134 滚动轴承的动载荷和寿命计算,一、基本额定寿命和基本额定动载荷,1、基本额定寿命L,10,轴承寿命：指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,基本额定寿命L,10,同一批轴承在相同工作条件下工作，其中90%的轴承在产生疲劳点蚀前所能运转的总转数L,10,（以10,6,为单位）或一定转速下的工作时数 L,h,失效概率10%,53,轴承的基本额定寿命L,10,=1时，,轴承所能承受的载荷，,2、基本额定动载荷C,由试验得到,在基本额定动载荷作用下，轴承可以转10,6,转而不发生点蚀失效的可靠度为90%。,基本额定动载荷C,纯径向载荷向心轴承,纯轴向载荷推力轴承,指引起套圈间产生相对径向位移时载荷的径向分量,角接触球轴承和圆锥滚子轴承,C查轴承手册,54,二、滚动轴承的当量动载荷P（实际载荷）,1对只能承受径向载荷Fr的轴承,P = R,2对只能承受轴向载荷Fa的轴承,P = A,定义：将实际载荷转换为作用效果相当并与确定基本额定动载荷的载荷条件相一致的假想载荷，该假想载荷称为：当量动载荷P,在当量动载荷P作用下的轴承寿命与实际联合载荷作用下的轴承寿命相同,55,3同时受径向载荷Fr和轴向载荷Fa的轴承,P = X R +Y A,X径向载荷系数,Y轴向载荷系数,表13-5,引入载荷系数 fp 表13-6,P = f,p,R,P = f,P,A,P = f,P,( X R + Y A ),56,三、滚动轴承的寿命计算公式,载荷与寿命的关系,=3 球轴承,= 10/3 滚子轴承,寿命指数,代入一组数据求解,P=C L,10,=1（10,6,r）,或,57,当工作t120时，因金属组织硬度和润滑条件等的变化，轴承的基本额定动载荷C有所下降,引入温度系数,f,t 表13-7,当P、n已知，预期寿命为L,h, ，,则要求选取的轴承的额定动载荷为,选轴承型号和尺寸,58,四、角接触球轴承和圆锥滚子轴承的轴向载荷Fa的计算,1）派生轴向力大小方向,a)正装（面对面）,适合于传动零件,位于两支承之间,b)反装（背靠背）,适合于传动零件,处于外伸端,59,60,2）实际轴向载荷Fa的确定,（1）当,轴有向左移动的趋势,轴承1被“压紧”，轴承2被“放松”,轴承1上的派生轴向力由S,1,增大到Fa+S,2, 阻止轴左移,轴承2上的轴向力，力平衡,本身的派生轴向力,轴承1的实际轴向载荷为,P = X R +Y A,61,（2）当,轴有右移的趋势，轴承2被“压紧”，轴承1被“放松”,轴承2上的派生轴向力由S,2,增大到 S1-Fa, 阻止轴右移,轴承2实际所受的轴向力为,轴承1实际所受的轴向力，由力的平衡条件,本身派生轴向力,62,结论：实际轴向力A的计算方法,1）分析轴上派生轴向力和外加轴向载荷，判定被“压紧”和“放松”的轴承,2）“压紧”端轴承的轴向力等于除本身派生轴向力外，轴上其他所有轴向力代数和,3）“放松”端轴承的轴向力等于本身的派生轴向力,或:,A=max本身的派生轴向力,除派生轴向力外轴上其它载荷的代数和,63,五、不稳定载荷和转速下的轴承寿命计算,载荷P和转速n变化时，求平均当量转速n,m,和平均当量动载荷P,m,求轴承寿命,设轴承的当量动载荷为：P,1,、P,2,、P,3,、P,k,转速为：n,1,、n,2,、n,3,、n,k,所占时间百分比：a,1,、a,2,、a,3,、a,k,滚动轴承的平均当量转速,平均当量动载荷,P,64,六、不同可靠度时滚动轴承的寿命L,n,为计算不同可靠度时轴承的寿命，引入寿命修正系数a,1,轴承寿命计算公式,a,1,可靠度不为90%时，额定寿命修正系数，见表13-9,65,135 滚动轴承的静载荷与极限转速,一、滚动轴承的静载荷,1、基本额定静载荷C,0,即受载最大的滚动体与滚道接触处中心处引起的接触应力达到一定值时的载荷，作为静强度极限。,当轴承转速很低或作间歇摆动时，轴承的失效形式为塑性变形,2、按静载选择轴承的条件,S,0,轴承的静强度安全系数（表13-10）,66,P,0,轴承的当量静载荷,在当量载荷作用下轴承的塑性变形量与实际载荷作用下轴承的塑性变形量相同。,R、A轴承所受的实际径向和轴向载荷,X,0,、Y,0,静径向和轴向载荷系数表13-11,如果P,0,R，则取P,0,=R,67,二、滚动轴承的极限转速,n,lim,情况不同时，修正极限转速,n,lim,适用于0级公差，润滑正常，载荷P350mm)或工作温度较高时，轴的热膨胀收缩量较大,固定端,游动端,74,75,3.两端游动,76,77,3、两端游动人字齿轮高速主动轴,低速齿轮轴必须两端固定,圆柱滚子轴承的游动,深沟球轴承的游动,78,二、滚动轴承的轴向固定,内圈与轴：,5）开口圆锥,紧定套+圆螺 母和止动垫圈,1）轴肩,2）轴用弹性挡圈,3）轴端挡圈,+紧固螺钉,4）圆螺母,+止动垫圈,79,外圈与座孔：,1）孔用弹性挡圈,2）轴承外圈止动槽,内嵌入止动环固定,3）轴承端盖,4）轴承座孔凸肩,5）螺纹环,80,6）轴承套环,斜齿轮轴系安装,锥齿轮轴系安装,81,三、轴承座的刚度和座孔的同心度,提高支承刚度的措施：,1）增加轴承座孔的壁厚,2）减小轴承支点相对于箱体孔壁的悬臂,3）采用加强筋加强支承部位的刚性,82,保证轴上两个支承的座孔的同心度的方法,1）整体机座，两轴承座孔一次镗出,2）如轴上两轴承外径不同,采用套杯结构,83,四、滚动轴承游隙和轴系轴向位置的调整,通过带螺纹的零件或端盖下的垫片来调节,轴承的调整：,1）轴承游隙的调整,84,2）轴系轴向位置的调整,注意：圆锥齿轮和蜗杆必须调整轴系的轴向位置,方法：调整套杯端面与轴承座端面间垫片厚度,85,五、滚动轴承的配合,影响滚动轴承的周向固定和径向游隙，而径向游隙又影响滚动轴承的运转精度和寿命。,配合过紧，游隙过小或消失，影响轴承正常运转，f，发热，易损坏,配合过松，游隙增大，影响旋转精度，且受载滚动体数，承载能力,86,轴承内圈与轴,松 紧,js6，j6，k6，m6，n6,轴承外圈与轴承座孔,基孔制：,基轴制：,松 紧,G7，H7，JS7，J7,87,5）与空心轴配合的轴承应取较紧的密合,滚动轴承配合的选择原则：,1）转动圈比不动圈配合紧一些,2）高速、重载、有冲击、振动时，配合应紧一些，载荷平稳时，配合应松一些,3）旋转精度要求高时，配合应紧一些,4）常拆卸的轴承或游动套圈应取较松的配合,88,六、滚动轴承的预紧,预紧的目的,预紧原理：消除轴承中轴向游隙，使滚动体与内外圈接触处产生初始变形,1）提高旋转精度；,2）增加支承刚性；,3）减小振动和噪音，延长轴承寿命。,预紧后的轴承受到动载荷时，其径向和轴向的相对,位移量要大大减少。,89,常用预紧方法：,1）用垫片和长短隔套预紧,90,2）夹紧一对磨窄了的外圈（或内圈）的角接触轴承,3）夹紧一对圆锥滚子轴承,91,4）利用弹簧预紧,七、滚动轴承的装拆,要求：,1）压力应直接加于配合较紧的套圈上,2）不允许通过滚动体传递装拆力,3）要均匀施加装拆力,92,错误的施力,正确的施力,93,安装：,94,拆卸：,轴肩高度应低于轴承内圈高度,95,八、滚动轴承的润滑,润滑方式：,1、脂润滑,2、油润滑,油浴或飞溅润滑、滴油润滑、喷油润滑、油雾润滑,3、固体润滑,九、滚动轴承的密封,密封的作用,密封的类型：,1、接触式密封,毡圈密封,96,橡胶密封,97,2、非接触式密封,油沟密封,甩油密封,98,曲路（迷宫）密封,99,3、组合式密封,100,作业13-7,101,102,103,本章重点,滚动轴承的结构,接触角与承载的关系,常用的滚动轴承类型,滚动轴承的代号,向心推力轴承为何要成对使用，对称安装,派生轴向力和实际轴向力的计算,滚动轴承当量动载荷和疲劳寿命的计算,滚动轴承的结构型式,滚动轴承与轴、孔的配合,104,第十三章结束,105,
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