机械设计基础--第12章滚动轴承1综述.ppt

第12章 滚动轴承 12.1 滚动轴承的基本类型和特点 12.2 滚动轴承的代号 12.3 滚动轴承的选择计算 12.4 滚动轴承的润滑和密封 12.5 滚动轴承的组合设计 12.6 滚动轴承的公差与配合 12-1 滚动轴承的基本类型和特点 各零件的作用： 外圈：支撑零件或轴系； 保持架: 将滚动体分开 内圈：支撑轴； 滚动体：滑动滚动； 硬度和接触疲劳强度↑、耐磨性和冲击韧性↑用含 铬合金钢制造，经热处理后硬度达：61~65HRC工 作表面需经磨削或抛光 滚动轴承的组成：外圈、内圈、滚动体（必不可少）、 保持架 滚动副的材料要求： 优点：摩擦阻力小、启动灵敏、效率高、润滑简便、 易于互换等 缺点：抗冲击能力差、高速时出现噪音 滚动轴承 标准化 设计人员的主要任务是: 熟悉标准，正确选用 *接触角：滚动体与外圈接触处的法线与垂直于轴承 轴心线的平面之间的夹角称为公称接触角 接触角 ↑ → 轴向承载能力 ↑ α 保持架：低碳钢，高速轴承：有色金属或塑料 α= 0˚ 表12-1 各类轴承的公称接触角 轴承类型 公称接触角 向心轴承主要承受径向载荷推力轴承主要承受轴向载荷 径向接触角接触轴向接触角接触 0˚ <α<45˚ α α= 90˚ α 45˚ <α<90˚ α 轴承 类型 按载荷 方向分 按滚动体 形状分 向心轴承 推力轴承 圆柱滚子 圆锥滚子 球面滚子 滚针 球轴承 滚子轴承 分类： 表12-2 滚动轴承的主要类型和特性 调心滚 子轴承 20000 （旧3类） 低0.5˚ ~2˚ 能承受很大的径向载荷 和少量轴向载荷。

承载 能力大，具有调心性能 圆锥滚 子轴承 30000 （旧7类） 中2’ 能同时承受较大的径向 、轴向联合载荷因线 性接触，承载能力大， 内外圈可分离，装拆方 便，成对使用 调心球轴承 10000 （旧1类） 中2˚ ~3˚ 主要承受径向载荷， 同时也能承受少量轴 向载荷因为外圈滚 道表面是以轴承中点 为中心的球面，故能 调心 轴承名称 类型及代号 结构简图 承载方向极限转速允许角偏差主要特性和应用 推力球轴承 50000 （旧8类） 低不允许 只能承受轴向载荷，且作用线 必需与轴线重合分为单、双 向两种高速时，因滚动体离 心力大，球与保持架摩擦发热 严重，寿命较低，可用于轴向 载荷大、转速不高之处a)单向 表12-2 滚动轴承的主要类型和特性（续） 轴承名称 类型及代号 结构简图 承载方向极限转速 允许角偏差主要特性和应用 低 不允许 只能承受轴向载荷，且作用线 必需与轴线重合分为单、双 向两种高速时，因滚动体离 心力大，球与保持架摩擦发热 严重，寿命较低，可用于轴向 载荷大、转速不高之处 b)双向 角接触 球轴承 70000C(α=15˚ ) 70000AC(α=25˚ ) 70000B(α=40˚ ) （旧6类） 较高2’~10’ 能同时承受较大 的径向、轴向联 合载荷。

α越大 ，承载能力越大 ，有三种规格 成对使用 深沟球轴承 60000 （旧0类） 高8’~16’ 能同时承受径向、 轴向联合载荷允 许极限转速高，应 用广泛 表12-2 滚动轴承的主要类型和特性（续） 轴承名称 类型及代号 结构简图 承载方向 极限转速 允许 角偏差 主要特性和应用 推力圆柱 滚子轴承 80000 低 不允许 能承受很大的单向 轴向载荷 圆柱滚 子轴承 N0000 （旧2类） 较高2’~4’ 能承受较大的径向载荷 因线接触，内外圈只 允许有小的相对偏转 外圈可分离除U结构外 ，还有内圈无挡边(NU) 、外圈单挡边(NF)、内 圈单挡边(NJ)等型式 滚针轴承 NA0000 RNA0000 （旧4类） 低 只能承受径向载荷承 载能力大，径向尺寸特 小一般无保持架，因 而滚针间有摩擦，极限 转速低 不允许 a) b) 表12-2 滚动轴承的主要类型和特性（续） 轴承名称、 类型及代号 结构简图 承载方向极限转速 允许角偏差主要特性和应用 调心球轴承10000 调心滚子轴承20000 圆锥滚子轴承30000 推力球轴承50000 深沟球轴承60000 角接触球轴承70000 推力圆柱滚子轴承80000 圆柱滚子轴承N0000 1. 承载能力 承受径向载荷为主； 几点说明： 滚子轴承≈(1.5~3)球轴承, 2. 极限转速 当d ≤20 mm时，两者承载能力接近，宜采用球轴承。

0˚ <α<45˚ → 45˚ <α100℃ 时，→ C↓； 引进温度系数 ft 进行修正 3 10/3 ε= 一恒定径向(或轴向)载荷，在该载荷作用下， 滚动轴承具有与实际载荷作用下的寿命 表12-4 温度系数 轴承工作 温度℃ 温度系数 ft 100 250200150125300 10.950.900.700.800.60 表12-5 载荷系数 载荷性质 无冲击或轻微冲击 中等冲击 强烈冲击 fP1.0~1.2 1.2~1.81.8~3.0 修正结果： 工作中冲击振动 → C↓；引进载荷系数 fP 进行修正 表12-6 轴承预期寿命Lh的参考值 使 用 场 合 不经常使用的仪器和设备 500 Lh /h 短时间或间断使用，中断时不致引起严重后果 4000~8000 间断使用，中断时会引起严重后果 8000~12000 每天8h工作的机械 12000~20000 每天24h连续工作的机械 40000~60000 四、当量动载荷的计算 滚动轴承的基本动载荷是在一定的实验条件下确定的。

对于向 心轴承是指轴承承受纯径向载荷；对于推力轴承是指承受中心 轴向载荷实际情况可能既受径向载荷又有轴向载荷，则必须 将实际载荷换算成与实验条件相同的载荷后，才能和基本额定 动载荷进行比较换算后的载荷是一种假定载荷，称为当量载 荷 含义：当量动载荷是一种考虑径向载荷与轴向载荷双重 影响，经换算后的假想载荷其效果与某一个基本额定 动载荷相当 计算公式：P=X Fr+Y Fa X——径向动载荷系数； Y——轴向动载荷系数 向心轴承只受径向力 ： P=Fr；推力轴承只受轴向力 ： P=Fa 表12-12 向心轴承当量载荷系数X、Y的值 轴承类型 深沟球轴承 0.172 0.19 2.3 12.3Fa C0r e Fa / Fr >eFa / Fr ≤ e XY XY 0.345 0.22 1.99 0.689 0.26 1.71 1.03 0.28 1.55 1.38 0.30 0.56 1.45 1 0 …… …… …… 0.178 0.38 1.47 0.357 0.40 1.40 0.714 0.23 1.30 1.07 0.46 1.23 α= 15˚ 1.43 0.47 0.44 1.19 1 0 …… …… …… 角 接 触 球 轴 承 α= 25˚ ---- 0.68 0.41 0.87 1 0 α= 40˚ ---- 1.14 0.35 0.57 1 0 圆锥滚子轴承(单列) ---- 1.5tgα 0.4 0.4ctgα 1 0 调心球轴承(双列) ---- 1.5tgα 0.65 0.65ctgα 1 0 (单列) 五、角接触向心轴承轴向载荷的计算 受力分析： Fr Qi = Ri +Si Si Ri α S 总轴向力S= ∑ Si 为使内部轴向力平衡，以免轴串动，这种轴承应: 成对使用，对称安装。

下面分两个轴承面对面或背对背安装两种情况进行详细分析 Qi 表12-13 角接触向心球轴承 轴承类型 角接触向心球轴承 S eFr 0.68Fr 1.14Fr 圆锥滚子轴承 α= 15˚ α= 25˚ α= 40˚ Fr / (2Y) Y是 的轴向系数>e Fr Fa ——内部轴向力 第i个滚动体 上的法向力 1.若 KA+ S2 >S1 压紧端：Fa1 = KA+ S2 放松端：Fa2 = S2 2.若 KA+S2 S1 则有： 简单确定方法： 压紧端：Fa1 = KA+ S2 放松端：Fa2 = S2 2.若 KA+S2 < S1 ,则有： 放松端： Fa1 = S1 压紧端： Fa2 = S1 - KA a2a1 O1O2 1 2 外圈宽边相对安装(反装) 同向取“+”， 异向取“—” 一、滚动承的润滑 润滑剂 润滑目的--减小摩擦、减轻磨损，吸振、降温、降噪 12-4 滚动轴承的润滑和密封 密封目的--防止灰尘、水分进入轴承，阻止润滑剂流失 润滑脂 润滑油 固体润滑剂 用于特殊场合 用速度因素dn 值作为选择润滑剂的条件: --- 常用 --- 高速、高温 当dn <(1.5~2) 105 mmr/min时，采用脂润滑，否则 用油润滑。

脂润滑优点：不容易流失、便于密封和维护，充填一 次，可运转较长时间 油润滑优点：摩擦阻力小、能散热，可在高速、高温环 境下使用 dn间接反映了轴颈的圆周速度 二、滚动承的密封 润滑油的选择： 润滑油的粘度根据速度因素 dn和工作温度t来确定 1000000 500000 200000 100000 50000 20000 10000 -40-20 0 20 4060100 12080 dn/(mmr/min) t / ℃ 润滑油粘度的选择 5cSt(40℃时) 10 20 65 110 250 400 滚动承的密封方式的选择与润 滑的种类、工作环境、温度、 密封表面的圆周速度有关 分类 接触式 非接触式 组合式密封 毛毡圈密封 密封圈密封 间隙密封 迷宫式密封 ---毛毡迷宫式密封 例如： dn=100000，t=90 ℃ 可用 。