第三篇機械傳動

1、,,滾動軸承與滑動軸承的對照表,,,第十八章 滾動軸承,演示,§18—1 概 述,一、滾動軸承的構(gòu)造,外圈、 內(nèi)圈、 滾動體、 保持架,滾動體的形狀,二、滾動軸承的材料,1、內(nèi)圈、外圈和滾動體強度高，耐磨性好的鉻錳高碳剛，如GCr15，GCr15SiMn,2、保持架較軟的材料，如低碳鋼、銅合金、鋁合金、工程塑料等,三、滾動軸承的特點,1、優(yōu)點：,1).摩擦小，效率高,啟動力矩小2).徑向游隙小，運轉(zhuǎn)精度高

2、3).寬度小，結(jié)構(gòu)緊湊4).大多可受軸向和徑向載荷，結(jié)構(gòu)簡單5).消耗的潤滑劑少，便于密封，易于維護6).不需要有色金屬7).標(biāo)準(zhǔn)件，成本低,2、缺點：,1).承受沖擊載荷能力差2).高速重載時壽命較低3).振動噪音較大4).徑向尺寸大,滾動軸承與滑動軸承的對照表,§18—2 滾動軸承的類型與選擇,一、滾動軸承的主要類型與特點,接觸角 ：滾動軸承中套圈與滾動體接觸處的法線和垂直于軸心線的平面間的夾角稱

3、為公稱接觸角,向心軸承,徑向力,向心角接觸軸承,推力角接觸軸承,推力軸承,徑向力（主要）軸向力,徑向力軸向力 （主要）,軸向力,滾子軸承——承載能力高，極限轉(zhuǎn)速低,按滾動體形狀：,球 軸承 ——承載能力低，極限轉(zhuǎn)速高,常用滾動軸承的類型,表13—1,二、常用的標(biāo)準(zhǔn)滾動軸承,深溝球軸承,圓柱滾子軸承,角接觸球軸承,調(diào)心球軸承,滾針軸承,圓錐滾子軸承,推力球軸承,推力滾子

4、軸承,主要承受徑向載荷，也可以同時承受不大的軸向載荷。當(dāng)量摩擦系數(shù)最小。在高轉(zhuǎn)速時，可用來承受純軸向載荷。工作中允許內(nèi)、外圈軸線偏斜量8'～16'，與其它類型的軸承相比，應(yīng)用最普遍，價格也最低。,內(nèi)圈（或外圈）可以分離，故不能承受軸向載荷。滾子由內(nèi)圈（或外圈）的擋邊軸向定位，工作時允許內(nèi)、外圈有少量的軸向錯動。圓柱滾子軸承有較大的徑向承載能力，但內(nèi)外圈軸線的允許偏斜量很小（2'～4'），因此，此類軸承

5、不宜承受偏載。,可以同時承受徑向載荷及軸向載荷，也可以單獨承受軸向載荷。能在較高轉(zhuǎn)速下正常工作。由于一個軸承只能承受單向的軸向力，因此,一般成對使用。承受軸向載荷的能力由接觸角α決定。接觸角大的，承受軸向載荷的能力也高，常用角接觸軸承的接觸角有：15°、25°和40°。,可以同時承受徑向載荷及軸向載荷。外圈可分離，安裝時可調(diào)整軸承的游隙。一般成對使用。對于接觸角為10º～18º的圓錐滾子

6、軸承(30000型),以承受徑向載荷為主;對于大接觸角(27º～30º)的圓錐滾子軸承（30000B型）,以承受軸向載荷為主。,外圈滾道表面是以軸承中點為中心，故能自動調(diào)心，允許內(nèi)圈（軸）對外圈（外殼）軸線有小量偏斜(＜2°～3°)。有少量軸向限位能力，但一般不宜承受純軸向載荷。,,在同樣內(nèi)徑的條件下，與其它類型軸承相比，滾針軸承外徑最小。內(nèi)圈（或外圈）可以分離，故不能承受軸向載荷，工作時允許內(nèi)、

7、外圈有少量的軸向錯動。有較大的徑向承載能力。,,,,,只能承受軸向載荷。為了防止鋼球與滾道之間的滑動，工作時必須加一定的軸向載荷。高速時離心力大，鋼球與保持架摩擦，發(fā)熱嚴(yán)重，壽命降低，故極限轉(zhuǎn)速很低。工作時必須保持軸線與軸承座底面垂直，載荷必須與軸線重合，以保證鋼球載荷的均勻分配。該類軸承可分為單列推力球軸承和雙列推力球軸承。單列推力球軸承只能承受單方向的推力，而雙列推力球軸承可以承受雙向推力。,三、滾動軸承類型的選擇,工作載荷、轉(zhuǎn)速、

8、支承剛性、安裝精度,1） n高，載荷小，旋轉(zhuǎn)精度高→ 球軸承,n低，載荷大，或沖擊載荷→ 滾子軸承,1、考慮軸承的轉(zhuǎn)速　　一般來講，球軸承比滾子軸承能適應(yīng)更高的轉(zhuǎn)速，輕系列的軸承比重系列的軸承能適應(yīng)更高的轉(zhuǎn)速；此外，各類推力軸承的極限轉(zhuǎn)速很低，不易用于高轉(zhuǎn)速的情況。,2） 要求n<nlim——極限轉(zhuǎn)速,6、7、N——nlim較高,5——nlim較低,——角接觸球軸承7類（n較高時）,2）同時受Fr和Fa均較大時,——圓錐滾

9、子軸承3類（n較低時）,Fr較大，F(xiàn)a較小時,Fa較大，F(xiàn)r較小時,——深溝球軸承,——深溝球軸承+推力球軸承 推力角接觸軸承,1）主要受Fr → 向心軸承,主要受Fa，n不高時→推力軸承,2、考慮軸承的承受載荷情況,3、考慮對軸承尺寸的限制 當(dāng)對軸承的徑向尺寸嚴(yán)格限制時，可選用滾針軸承；,5、便于裝拆和間隙調(diào)整——內(nèi)、外圈不分離的軸承,6、 3、7

10、兩類軸承應(yīng)成對使用，對稱安裝,7、旋轉(zhuǎn)精度較高時——較高的公差等級和較小的游隙,8、優(yōu)先考慮用普通公差等級的深溝球軸承,4、軸的剛性較差，軸承孔不同心——調(diào)心軸承,前置代號（字母）,基本代號（數(shù)字、字母）,后置代號 (字母+數(shù)字),五 四 三 二 一,∣軸承分部件代號,∣內(nèi)徑代號,∣寬度系列代號,∣直徑系列代號,∣類型代號,∣其他代號,∣公差等級代號,∣特殊軸承材料代號,∣保持架及材料代號,∣密封

11、與防塵代號,∣內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號,∣游隙代號,§18—3 滾動軸承的代號,一、滾動軸承的代號,1、基本代號,（1）軸承類型,—深溝球軸承,—圓錐滾子軸承,—角接觸球軸承,—調(diào)心球軸承,—圓柱滾子軸承,—推力球軸承,基本代號右起五位,（2）尺寸系列,基本代號右起三、四位,寬度系列——右起第四位,0系列（正常寬度）可省略,有時1系列也可省略,數(shù)字 0 ~ 9,,1,3,5,6,7,N,尺寸系列,直徑系列——右起第三位,數(shù)字 0

12、 ~ 9,（3）軸承的內(nèi)徑——右起一二位數(shù)字,a) d=10, 12, 15, 17mm 時,代號 00 01 02 03,b) d= 20 ~ 480mm 時,d=代號×5(mm),c) d<10mm，d≥500mm，d=22，28，32mm 時,代號 = 內(nèi)徑尺寸,直徑代號 / 內(nèi)徑代號,2、前置代號,——表示軸承的分部件，用字母表示,尺寸系列,2、前置代號,——表示軸承的分

13、部件，用字母表示,L、K、R、WS、GS,L：可分離軸承的可分離內(nèi)圈或外圈， LN 207,R：不帶可分離內(nèi)圈或外圈的軸承， RN U 207,K：滾子和保持架組件， K 81107,WS、GS：分別為推力圓柱滾子軸承的軸圈、座圈 WS 81107 GS81107,3、后置代號,——軸承的結(jié)構(gòu)、公差、游隙及材料的特殊要求等,（1）內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號,C、AC、B—

14、—代表角接觸球軸承的接觸角,（2）密封、防塵與外部形狀變化代號,（3）軸承的公差等級,精度高 ————————————→低,代號 /P2、/P4、/P5、/P6、/P6X、/P0,公差等級 2 4 5 6 6X 0,—普通級可省略,（4）軸承的徑向游隙,（5）保持架代號,注：,滾動軸承代號比較復(fù)雜，上述代號僅為最常用的、最有規(guī)律的部分。具體應(yīng)用時,若遇到看不懂的代號

15、時,應(yīng)查閱GB/T272-93。,6308,6--深溝球軸承,3--中系列,08--內(nèi)徑d=40mm, 公差等級為“0”級,游隙組為“0”組;,N105/P5,N--圓柱滾子軸承,1--特輕系列,05--內(nèi)徑d=20mm,公差等級為5級,游隙組為“0”組;,7214C/P4,30213,6203,滾動軸承代號舉例說明：,§18—4 滾動軸承的受力分析、失效形式及計算準(zhǔn)則,一、滾動軸承的載荷分布,1、受軸向載荷Fa,各滾動體平均

16、分擔(dān),2、受徑向載荷Fr,上半圈滾動體不受力下半圈滾動體受力,F0≈5Fr/Z ——點接觸,F0≈5Fr/Z ——線接觸,3、角接觸軸承同時受 Fr 和 Fa,（1）角接觸軸承的派生軸向力FS,FS≈1.25Fr tanα,FS方向——有使內(nèi)、外圈分離的趨勢。 ∴要成對使用、對稱安裝,三、軸承工作時軸承元件上載荷與應(yīng)力的變化,滾動體——不穩(wěn)定脈動循環(huán)變應(yīng)力,固定套圈——穩(wěn)定的脈動循環(huán)變應(yīng)力,四、滾動軸承的失效形式和計

17、算準(zhǔn)則,１.　主要失效形式：,1）疲勞點蝕,＿＿安裝潤滑和維護良好,滾動軸承的正常失效形式是滾動體或內(nèi)外滾道上的點蝕破壞。這是在安裝、潤滑、維護良好的條件下，由于大量重復(fù)地承受變化應(yīng)力所致。除了點蝕以外，軸承還可能發(fā)生其它多種的失效形式。例如，潤滑油不足時軸承燒傷；潤滑油不清潔而使?jié)L動體和滾道過度磨損；裝配不當(dāng)而使軸承卡死、脹破內(nèi)圈、擠碎內(nèi)外圈和保持架等,2）塑性變形,＿＿轉(zhuǎn)速很低或作間歇擺動,3）磨損與膠合,潤滑不良、密封不嚴(yán)、多

18、塵條件,２.　計算準(zhǔn)則：,１）.　一般軸承——疲勞壽命計算（針對點蝕）；靜強度計算,２）.　低速或擺動軸承——只進行靜強度計算,３）.　高速軸承——進行疲勞壽命計算、校驗極限轉(zhuǎn)速。,３.　基本性能參數(shù),１）.　基本額定動負(fù)荷Ｃ（Ｃｒ，Ｃａ）,２）.　基本額定靜負(fù)荷Ｃ（Ｃ０ｒ，Ｃ０ａ）,２）.　極限轉(zhuǎn)速（Ｎ０）,§18— 5 滾動軸承的壽命計算,滾動軸承的壽命,滾動軸承的壽命是指軸承的滾動體或套圈首次出現(xiàn)點蝕之前，軸承的轉(zhuǎn)數(shù)或相

19、應(yīng)的運轉(zhuǎn)小時數(shù)。,與一般結(jié)構(gòu)的疲勞壽命一樣，滾動軸承的疲勞壽命的離散性也是相當(dāng)大,一、基本額定壽命L10和 基本額定動負(fù)荷C,1、基本額定壽命L10,——同一批軸承在相同工作條件下工作，其中90%的軸承在產(chǎn)生疲勞點蝕前所能運轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)L10（以106為單位）或一定轉(zhuǎn)速下的工作時數(shù) Lh,2、基本額定動載荷C,依實驗與理論分析相結(jié)合而得,使軸承的基本額定壽命恰好為100萬（106）轉(zhuǎn)時，軸承所能承受的載荷值，用字母C表示。,滾動軸承的基本

20、額定動載荷是在一定的運轉(zhuǎn)條件下確定的，如載荷條件為：向心軸承僅受純徑向載荷Cr，推力軸承僅受純軸向載荷Ca,二、滾動軸承的當(dāng)量動載荷P（實際載荷）,1．對只能承受徑向載荷Fr的軸承（N、NA軸承）,P = Fr,3．同時受徑向載荷Fr和軸向載荷Fa的軸承,2．對只能承受軸向載荷Fa的軸承（5和8）,P = Fa,P = X Fr +Y Fa,軸承在許多應(yīng)用場合常常同時承受徑向載荷Fr和軸向載荷Fa。因此，在進行滾動軸承的壽命計算時，應(yīng)該

21、把滾動軸承實際承受的載荷轉(zhuǎn)換為與確定基本額定動載荷的載荷條件相一致。按這一原則轉(zhuǎn)換的載荷稱為滾動軸承的當(dāng)量動載荷,X——徑向載荷系數(shù)Y——軸向載荷系數(shù) 表18.7,引入載荷系數(shù) fd——表18.8,P = fd Fr P = fd Fa P = fd ( X Fr + Y Fa ),考慮在實際應(yīng)用中會出現(xiàn)附加載荷，如沖擊力、不平衡力的作用、慣性力以及軸撓曲或軸承座變形產(chǎn)生的附加力等原因,三、滾動軸承的壽命計算公式,載荷

22、與壽命的關(guān)系,=3 球軸承= 10/3 滾子軸承,——壽命指數(shù),代入一組數(shù)據(jù)求解,P=C L10=1（106r）,或,當(dāng)工作t>120℃時，因金屬組織硬度和潤滑條件等的變化，軸承的基本額定動載荷C有所下降,∴引入溫度系數(shù) f t,當(dāng)P、n已知，預(yù)期壽命為Lh` ，則要求選取的軸承的額定動載荷為,——選軸承型號和尺寸,例:　一農(nóng)用水泵，決定選用深溝球軸承，軸頸直徑d=35mm，轉(zhuǎn)速n=2900r/min，已知軸承

23、承受的徑向載荷Fr=1810N,外部軸向載荷Fa=740N，預(yù)期壽命為6000h，載荷系數(shù) fd=1.2.試選擇軸承的型號。,四、角接觸球軸承和圓錐滾子軸承的軸向載荷Fa的計算,1）派生軸向力大小方向,a)正裝（面對面）,適合于傳動零件位于兩支承之間,b)反裝（背靠背）,適合于傳動零件處于外伸端,開始,,,開始,,,當(dāng)軸承受徑向載荷Frc時, 軸承各產(chǎn)生徑向反力Fr1,Fr2,,開始,,,當(dāng)軸承受徑向載荷Frc時, 軸承各產(chǎn)生徑向反

24、力Fr1,Fr2,,同時產(chǎn)生派生軸向力FS1,FS2,,開始,,,當(dāng)軸承受徑向載荷Frc時, 軸承各產(chǎn)生徑向反力Fr1,Fr2,,同時產(chǎn)生派生軸向力FS1,FS2,,一般FS1≠ FS2, 若FS1<FS2,軸向力在平均分配后達到平衡.則: Fa1=Fa2 = FS2,,開始,,,當(dāng)軸承受徑向載荷Frc時, 軸承各產(chǎn)生徑向反力Fr1,Fr2,,同時產(chǎn)生派生軸向力FS1,FS2,,一般FS1≠ FS2, 若FS1<FS2,軸

25、向力在平均分配后達到平衡.則: Fa1=Fa2 = FS2,,,軸上又受到軸向力FA時,以軸為平衡體,,左上圖,FA+FS2 ＞ FS1,,Fa1=FA+FS2,Fa2=FS2,FA+FS2＜FS1,,Fa1=FS1,Fa2=FS1-FA,,開始,,,當(dāng)軸承受徑向載荷Frc時, 軸承各產(chǎn)生徑向反力Fr1,Fr2,,同時產(chǎn)生派生軸向力FS1,FS2,,一般FS1≠ FS2, 若FS1<FS2,軸向力在平均分配后達到平衡.則: F

26、a1=Fa2 = FS2,,,軸上又受到軸向力FA時,以軸為平衡體,,左下圖,FA+FS1＞FS2,,Fa1=FS1,Fa2=FA+FS1,FA+FS1＜FS2,,Fa1=FS2-FA,Fa2=FS2,,結(jié)論：——實際軸向力Fa的計算方法,1）分析軸上派生軸向力和外加軸向載荷，判定被“壓緊”和“放松”的軸承。,2）“壓緊”端軸承的軸向力等于除本身派生軸向力外，軸上其他所有軸向力代數(shù)和。,3）“放松”端軸承的軸向力等于本身的派生軸向力,例

27、1:某減速器軸上裝有一對30312軸承，已查出C=101000N，判斷系數(shù)e=0.30，x=0.4，y=2，軸的轉(zhuǎn)速n=10000rpm，受力如圖，已求出兩軸承的徑向支反力Fr1=6000N，F(xiàn)r2=8000N，齒輪的軸向力FA=1000N，載荷系數(shù)fd=1，試求軸承壽命為多少小時？,,例2.圓錐滾子軸承，受力情況如圖，求其當(dāng)量動載荷各為多少?,五、不穩(wěn)定載荷和轉(zhuǎn)速下的軸承壽命計算,載荷P和轉(zhuǎn)速n變化時，根據(jù)疲勞累積假說求平均當(dāng)量轉(zhuǎn)速n

28、m和平均當(dāng)量動載荷Pm →求軸承壽命,,,Pi為當(dāng)量動載荷, ni為相應(yīng)的轉(zhuǎn)速 , ai為每種工況下運轉(zhuǎn)時間占總運轉(zhuǎn)時間的百分比 i=1~k,六、修正額定壽命,α3____運轉(zhuǎn)條件壽命修正系數(shù),α2____特殊軸承性能壽命修正系數(shù),α1____為計算不同可靠度時軸承的壽命，引入的壽命修正系數(shù),,,,§18—6 滾動軸承的靜載荷與極限轉(zhuǎn)速,一、滾動軸承的靜載荷,1、基本額定靜載荷C0: 　指軸承最大載荷滾動體與滾道接觸中心

29、引起以下接觸應(yīng)力時所相當(dāng)?shù)募傧霃较蜉d荷或中心軸向載荷,當(dāng)軸承轉(zhuǎn)速很低或作間歇擺動時，軸承的失效形式為塑性變形,２、當(dāng)量靜載荷Ｐ０:,1）．α＝００的向心軸承,P０= Fr,P０ = Fa,P0 = MAX{（X ０Fr +Y０ Fa）， Fr},4）．α＝９００的推力軸承,２）．α≠００的向心軸承,3）．α≠００的推力軸承,P0 = 2.7 Fr +Fa,3、按靜載選擇軸承的條件,二、滾動軸承的極限轉(zhuǎn)速N0,,軸承實際許用轉(zhuǎn)速為：,滾動

30、軸承的極限轉(zhuǎn)速N0：指軸承在一定工作條件下，達到所能承受最高熱平衡溫度時的轉(zhuǎn)速,f1：載荷系數(shù)f2：載荷分布系數(shù),§18—9 滾動軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、滾動軸承支承的結(jié)構(gòu)型式,1、兩端固定支承,3、7類軸承在大端軸向固定,2、一端雙向固定，一端游動,3、兩端游動——人字齒輪高速主動軸,低速齒輪軸必須兩端固定,二、滾動軸承的軸向固定,內(nèi)圈與軸：,5）開口圓錐 緊定套+圓螺 母和止動墊圈,1）軸肩,2）軸用彈性擋圈,3）軸

31、端檔圈 +緊固螺釘,4）圓螺母 +止動墊圈,外圈與座孔：,1）孔用彈性擋圈,2）軸承外圈止動槽 內(nèi)嵌入止動環(huán)固定,3）軸承端蓋,4）軸承座孔凸肩,5）螺紋環(huán),6）軸承套環(huán),三、支承的剛度和座孔的同心度,提高支承剛度的措施：,1）增加軸承座孔的壁厚,2）減小軸承支點相對于箱體孔壁的懸臂,3）采用加強筋加強支承部位的剛性,保證軸上兩個支承的座孔的同心度的方法,1）整體機座，兩軸承座孔一次鏜出,2）如軸上兩軸承外徑不同—

32、—采用套杯結(jié)構(gòu),四、滾動軸承游隙和軸系軸向位置的調(diào)整,通過帶螺紋的零件或端蓋下的墊片來調(diào)節(jié),軸承的調(diào)整：,1）軸承游隙的調(diào)整,2）軸系軸向位置的調(diào)整,注意：圓錐齒輪和蝸桿必須調(diào)整軸系的軸向位置,方法：調(diào)整套杯端面與軸承座端面間墊片厚度,五、滾動軸孔的配合,軸承內(nèi)圈與軸,松 ————→緊js6，j6，k6，m6，n6,松 ————→緊G7，H7，JS7，J7,軸承外圈與軸承座孔,基孔制：,基軸制：,5）與空心軸配合的軸承應(yīng)取較緊的密合

33、。,滾動軸承配合的選擇原則：,1）轉(zhuǎn)動圈比不動圈配合松一些,2）高速、重載、有沖擊、振動時，配合應(yīng)緊一些，載荷平穩(wěn)時，配合應(yīng)松一些,3）旋轉(zhuǎn)精度要求高時，配合應(yīng)緊一些,4）常拆卸的軸承或游動套圈應(yīng)取較松的配合,六、滾動軸承的預(yù)緊,預(yù)緊的目的,常用預(yù)緊方法：,1）用墊片和長短隔套預(yù)緊,2）夾緊一對磨窄了的外圈（或內(nèi)圈）的角接觸軸承,3）夾緊一對圓錐滾子軸承,4）利用彈簧預(yù)緊,七、滾動軸承的裝拆,要求：,1）壓力應(yīng)直接加于配合較緊的套圈上,