机械设计与理论：第17章 滚动轴承.ppt

机械设计机械设计第17章 滚动轴承1第第17章章 滚动轴承滚动轴承17.1滚动轴承的类型、代号及选用原则滚动轴承的类型、代号及选用原则17.1.1滚动轴承的组成及材料选择滚动轴承的组成及材料选择17.1.2滚动轴承的类型、特点滚动轴承的类型、特点17.1.3滚动轴承的代号滚动轴承的代号17.1.4滚动轴承的类型选择滚动轴承的类型选择2优缺点优缺点 （（与滑动轴承比较）与滑动轴承比较）l1）摩擦力矩与液体摩擦滑动轴承相近，效率）摩擦力矩与液体摩擦滑动轴承相近，效率0.98~0.99，启动力矩小启动力矩小l2）径向游隙小，运转精度高径向游隙小，运转精度高l3）轴向尺寸小，结构紧凑轴向尺寸小，结构紧凑l4）多数滚动轴承能同时承受径向和轴向载荷，轴承组合结构较简单多数滚动轴承能同时承受径向和轴向载荷，轴承组合结构较简单l5）消耗润滑剂少，便于密封和维护消耗润滑剂少，便于密封和维护l6）不需要有色金属）不需要有色金属l7）标准化程度高，大批量生产，中小型轴承成本低）标准化程度高，大批量生产，中小型轴承成本低l8）承受冲击能力较差）承受冲击能力较差l9）高速重载下寿命较低）高速重载下寿命较低l10）振动及噪音较大）振动及噪音较大l11）径向尺寸较大）径向尺寸较大317.1.1滚动轴承的组成滚动轴承的组成 内内 圈圈 外圈外圈 保持架保持架 滚动体滚动体 材料材料4保持架：低碳钢；铜、铝、塑料保持架：低碳钢；铜、铝、塑料 5轴承内、外圈材料：铬猛合金钢轴承内、外圈材料：铬猛合金钢保持架：低碳钢；铜、铝、塑料保持架：低碳钢；铜、铝、塑料轴承材料轴承材料614235NAN296717.1.2 滚动轴承的主要类型及特点滚动轴承的主要类型及特点7滚动轴承的类型及新旧代号滚动轴承的类型及新旧代号l双列角接触球轴承双列角接触球轴承 0 (6)l调心球轴承调心球轴承 1 (1)l调心滚子轴承调心滚子轴承 2 (3)l推力调心滚子轴承推力调心滚子轴承 2 (9)l圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承 3 (7)l双列深沟球轴承双列深沟球轴承 4 (0)l推力球轴承推力球轴承 5 (8)l双向推力球轴承双向推力球轴承 5 (8)l深沟球轴承深沟球轴承 6 (0)l角接触球轴承角接触球轴承 7 (6)l推力圆柱滚子轴承推力圆柱滚子轴承 8 (9)l圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承 N (2)l外球面球轴承外球面球轴承 U (0)l四点接触球轴承四点接触球轴承 QJ (6) l滚针轴承l滚针及保持架组件 K , KZK , KBK l冲压外圈滚针轴承 HK , BK l滚针轴承 NK , NKS , RNA49,RNA48,l组合式轴承 NKIA , NX , NKX,l滚轮式滚针轴承 RSTO , STO , NATR,8（一）滚动轴承的主要类型，性能和特点l向心轴承：主要承受径向载荷R 深沟球轴承（（6）） 圆柱滚子轴承（（N）） 调心球轴承（（1））l推力轴承：只能承受轴向载荷A 推力球轴承（（5））l向心推力轴承：R + A 角接触球轴承（（7）） 圆锥滚子轴承（（3））9接触角：：向心推力轴承滚动体与外圈接触处的法线与半径方向的夹角。

载荷角：轴承实际承受的径向载荷R 与轴向载荷A的合力与半径方向的夹角l角接触球轴承（（7）） 圆锥滚子轴承（（3））  NNRA10 圆柱滚子轴承（（N））11 圆柱滚子轴承（（N））12前置代号 基本代号 后置代号 分部件： 五 四 三 二一 公差材料内圈 类型 内径20~480 特殊结构外圈 直径系列2轻3中4重 C15 AC25 保持架 宽度系列多数正常系列可不标 B 40滚动体 公差/P2、4、5、6、6x、0 游隙/C1、2、0、3、4、5例：7211C/P5角接触球轴承、正常宽度、轻系列、直径55、接触角15  5级精度。

17.1.3滚动轴承的代号滚动轴承的代号（GB/T272—93）13基本代号基本代号是轴承代号的核心，包含三项内容：是轴承代号的核心，包含三项内容：类型代号类型代号---数字或字母，见表数字或字母，见表18-1尺寸系列代号尺寸系列代号---两位数字，表两位数字，表18-2内径代号内径代号---用数字表示内径大小，表用数字表示内径大小，表18-3类型代号尺寸系列代号内径代号14前置代号前置代号（用字母表示）（用字母表示）lL----可分离轴承的可分离内圈或外圈，如LN207lR----不带可分离内圈或外圈的轴承，如RNU207（NU表示内圈无挡边的圆柱滚子轴承）lK----滚子和保持架组件，如K81107lWS，GS----分别为推力圆柱滚子轴承的轴圈和座圈，如WS81107，GS8110715后置代号后置代号（从左至右，共有（从左至右，共有8组，其顺序和含义如下）组，其顺序和含义如下）l1 内部结构l2 密封防尘与外部结构l3 保持架及其材料l4 轴承材料l5 公差等级l6 游隙l7 配置l8 其他l内部结构代号用字母表示如：C，AC，B分别代表接触角大小；E代表结构加强型；ZW为双列滚针保持架组件l密封防尘与外部结构： -RS，-RZ，-Z，-FS分别代表轴承一面有骨架式橡胶密封圈（接触式为RS，非接触式为RZ），有防尘盖，毡圈密封。

16密封防尘与外部结构： -RS，-RZ，-Z，-FS分别代表轴承一面有骨架式橡胶密封圈（接触式为RS，非接触式为RZ），有防尘盖，毡圈密封17后置代号（续）后置代号（续）l保持架代号保持架代号：A，B分别代表外圈引导和内圈引导，J，Q，M，TN分别表示钢板冲压，青铜实体，黄铜实体和工程塑料l公差等级代号公差等级代号：有P0，P6，P6x，P5，P4，P2等6个代号（ P0级可省略不写， P2级精度最高，0级，6级，5级，4级，2级公差分别相当于旧标准的G，E，D，C，B级精度）l游隙代号游隙代号：有C1，C2，-，C3，C4，C5等6个代号（游隙量自小而大，0组可不注）l配置代号配置代号：指成对安装的轴承，/DB为背对背安装，/DF为面对面安装，/DT为串联安装见图17-1118成对安装的轴承：成对安装的轴承：/DB为背对背安装，为背对背安装，/DF为面对面安装为面对面安装1917.1.4滚动轴承的类型选择滚动轴承的类型选择l（一）轴承的载荷（一）轴承的载荷l（二）轴承的转速（二）轴承的转速l（三）轴承的调心性能（三）轴承的调心性能l（四）轴承的安装与拆卸（四）轴承的安装与拆卸l（五）经济性（五）经济性20滚动轴承类型的选择滚动轴承类型的选择21 大小：滚子轴承优于球轴承 方向：径向R（6、1、N）轴向A（5）R+ A（7、3、6） 17.1.4滚动轴承的类型选择滚动轴承的类型选择（一）轴承的载荷（一）轴承的载荷22 （一）轴承的载荷（一）轴承的载荷17.1.4滚动轴承的类型选择滚动轴承的类型选择23 （一）轴承的载荷（一）轴承的载荷17.1.4滚动轴承的类型选择滚动轴承的类型选择24极限转速nlim ：载荷P0.1C，冷却正常，0级公差时轴承的最大允许转速。

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（易形成油膜减小摩擦）4.提高公差等级、改善润滑条件等（二）轴承的转速（二）轴承的转速17.1.4滚动轴承的类型选择滚动轴承的类型选择25 推力轴承的主要承载能力表现在轴向，离心力过大时无法通过径向反力平衡，将引起较大的反力，发热大，极限转速较低17.1.4滚动轴承的类型选择滚动轴承的类型选择（二）轴承的转速（二）轴承的转速26 （三）轴承的调心性能（三）轴承的调心性能8~162~42~3°17.1.4滚动轴承的类型选择滚动轴承的类型选择27 （四）轴承的安装与拆卸（四）轴承的安装与拆卸17.1.4滚动轴承的类型选择滚动轴承的类型选择2817.217.2滚动轴承的失效形式与设计准则滚动轴承的失效形式与设计准则16.2.1工作情况分析16.2.2失效分析与设计准则17.317.3滚动轴承的寿命计算滚动轴承的寿命计算16.3.1滚动轴承的基本额定寿命和基本额定动载荷16.3.2滚动轴承的寿命计算16.3.3滚动轴承的当量动载荷16.3.4滚动轴承的静载荷2917.217.2滚动轴承的失效形式与设计准则滚动轴承的失效形式与设计准则 （一）轴承工作时轴承元件上的载荷分布R17.217.2.1 .1 工作情况分析工作情况分析30（二）轴承元件上的载荷及应力的变化载荷滚动体固定套圈R轴向力由滚动体平均分担受最大径向载荷的滚动体负载为17.2.1 17.2.1 工作情况分析工作情况分析31（一）滚动轴承的失效形式 失效形式 对策1. 点蚀点蚀 寿命计算寿命计算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 润滑，密封4. 元件回火 润滑，散热，限制最高转速5. 元件破裂 正确安装使用17.2.217.2.2滚动轴承失效形式与设计准则滚动轴承失效形式与设计准则3217.2.217.2.2滚动轴承失效形式与设计准则滚动轴承失效形式与设计准则（二）设计准则（二）设计准则转速小于转速小于10r/min, 静强度计算静强度计算转速大于转速大于10r/min, 寿命计算寿命计算高速轴承，寿命计算，校验极限转速高速轴承，寿命计算，校验极限转速3317.3.117.3.1滚动轴承的基本额定寿命和基本额定动载荷滚动轴承的基本额定寿命和基本额定动载荷 在相同的运转条件下，一组轴承中10％的轴承发生点蚀破坏，而90％的轴承不发生点蚀破坏前的转数（以106为单位）或小时数作为轴承的寿命， 并将这个寿命称为基本额定寿命基本额定寿命（L10）。

一）基本额定寿命34（二）滚动轴承的基本额定动载荷 轴承的基本额定动载荷为使轴承的基本额定寿命等于106次的载荷值，用符号C表示对于向心轴承、角接触球轴承或圆锥滚子轴承 径向基本额定动载荷Cr对推力轴承 轴向基本额定动载荷Ca17.3.117.3.1滚动轴承的基本额定寿命和基本额定动载荷滚动轴承的基本额定寿命和基本额定动载荷3517.3.217.3.2滚动轴承的寿命计算滚动轴承的寿命计算载荷—寿命曲线3617.3.217.3.2滚动轴承的寿命计算滚动轴承的寿命计算轴承预期寿命P267表16-337轴承的预期使用寿命轴承的预期使用寿命3817.3.317.3.3滚动轴承的当量动载荷滚动轴承的当量动载荷 仅能承受径向载荷的轴承N类 P = fpR仅能承受轴向载荷的轴承 5类 P = fpAP = fp（X Fr+Y Fa）轴向载荷系数，P300表9-7径向载荷系数载荷系数，P300表9-8例题例题向心推力轴当量承载荷的计算向心推力轴当量承载荷的计算3940例题：齿轮减速器的高速轴轴承转速4000r/min,采用一对内径40mm的深沟球轴承，已知轴承径向载荷Fr=2000N，轴向载荷Fa=900N,预期寿命[Lh]=4000h,试选择轴承型号。

解：1、求当量动载荷P由表16-4，fp=1.3初定由表16-5，得X=0.56，Y=1.941(2)求基本额定动载荷(3)选择轴承型号由附录表3，按内径d=40mm,选6308轴承Cr =40800N>Crc，C0r=24000N,Fa/ C0r=0.0375,仍满足结论：选用深沟球轴承63084217.3.317.3.3滚动轴承的当量动载荷滚动轴承的当量动载荷 向心推力轴承当量载荷的计算向心推力轴承当量载荷的计算1、内部轴向力、内部轴向力2、、向心推力向心推力轴承的轴向载荷轴承的轴向载荷3、、向心推力向心推力轴承的轴承的当量动载荷例题 431、内部轴向力s44派生轴向力S1、S2（p304表9-12）FrFaFaFrR1R2R2R1S1S1S2S2•保证半圈受力•Y、e查表9-7 30000 70000C 70000AC 70000BS=Fr/2Y S=e Fr S=0.68 Fr S=1.14 Fr 表9-121、内部轴向力4546根据S1、S2及外加轴向载荷FA“判断”：FrFAR1R2S1S2轴承 被压紧，轴承被放松则 Fa1= FA + S2 Fa2= S2结论： 1. “放松”轴承的轴向力等于其派生轴向力； 2. “压紧”轴承的轴向力等于外部轴向力的代数和。

轴承 被压紧，轴承 被放松则 Fa1= S1 Fa2=S1- FA  2、向心推力轴承的轴向载荷Fa473、向心推力轴承的当量动载荷 由径向受力平衡条件求出支点反力 FaFrFr2Fr148例题例题：：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30205，，轴上径向载荷轴上径向载荷Fr=3000N,轴向载荷轴向载荷FA=500N,求轴承的轴向载荷求轴承的轴向载荷1.计算径向力Fr1= Fr2 = 1500N5050Fr1Fr2Fr F a2.计算内部轴向力S R1R2Fa=500NS1S2查表9-7，Y=1.6由表9-1249 轴承放松 ： Fa1=S1=468.7N轴承压紧： Fa2 = FA +S1=968.7NR1R2FA=500NS1S2l3.计算轴向载荷50l慢摆动或转速极低的轴承失效形式是塑性变形l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引起的接触应力达到一定值的载荷。

l当量静载荷P0： P0 =X0Fr+Y0Fa （）l静载荷计算：S0 ——静强度安全系数，表S0 1？17.3.4滚动轴承的静载荷51 极限转速极限转速Nol是指轴承在一定工作条件下，达到所能承受最高热平衡温度时的转速值l产品样本中给出的极限转速值分别是在脂润滑和油润滑条件下确定的，且仅适用于0级公差，润滑冷却正常，与刚性轴承座和轴配合，轴承载荷P<=0.1Cl当滚动轴承载荷P>0.1C时，极限转速应修正：N=f1f2No ，f1为载荷系数，f2为载荷分布系数，见图18-19，20l通过改变润滑方法，改善冷却条件，提高轴承精度，适当增大轴承游隙，改用特殊轴承材料和特殊结构保持架等，可提高轴承的极限转速52滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计l支承方式的选择l轴系轴向位置的调整l轴承的润滑l轴承支承部位的密封l轴承的配合l轴承的装拆53轴系的结构设计轴系的结构设计支承结构形式支承结构形式滚动轴承的支承结构滚动轴承的支承结构支承的刚度和同心度支承的刚度和同心度轴系的固定和定位轴系的固定和定位轴系的调整轴系的调整滚动轴承的配合和拆卸滚动轴承的配合和拆卸541.双支点单向固定滚动轴承的支承结构滚动轴承的支承结构552 . 单支点双向固定滚动轴承的支承结构滚动轴承的支承结构562 . 单支点双向固定l细长轴；l跨距大；l温升大滚动轴承的支承结构滚动轴承的支承结构572 . 单支点双向固定l细长轴；l跨距大；l温升大滚动轴承的支承结构滚动轴承的支承结构583.两端游动: 人字齿轮的轴滚动轴承的支承结构滚动轴承的支承结构图21-1959支承的刚度和同心度支承的刚度和同心度一.支承的刚性 刚性：跨距尽量小，悬臂短； 支承座加筋、加厚； 轴承的安装形式 滚动轴承的预紧 同心度：两孔一次镗出；采用调心轴承60FrFr安装方式 正装（面对面） 反装（背靠背)FrFr刚度好刚度好61滚动轴承的预紧 目的：提高旋转精度、刚度，减小振动。

即安装时消除游隙，使轴承中保持一定轴向力62轴系的固定和定位轴系的固定和定位63垫片圆螺母轴系的调整轴系的调整64圆螺母调整盘轴系的调整轴系的调整6524560滚动轴承的公差带内径用基孔制：公差带为负值，比同类配合紧得多；外径用基轴制：公差带为负值，外径的配合也较紧；0 6 5 4 2选择的原则：紧些的配合旋转精度高、振动小l动圈比定圈要紧些；l转速高、载荷大应紧些；l温度的影响l拆装l支承的形式l薄壁座、空心轴滚动轴承的配合和拆卸滚动轴承的配合和拆卸666768目的：防尘、防漏油方式：1.接触式密封 毡圈 V5~7m/s 唇形密封圈 V10~15m/s 密封环 2.非接触式密封 缝隙密封 甩油密封 曲路密封轴系的润滑和密封轴系的润滑和密封691.接触式密封毡圈唇形密封圈轴系的润滑和密封轴系的润滑和密封702.非接触式密封 缝隙密封甩油密封轴系的润滑和密封轴系的润滑和密封712.非接触式密封曲路密封（迷宫密封）轴系的润滑和密封轴系的润滑和密封7273747576作业作业: P673l22-7l22-9l22-11l22-1277。