第二十一章 滾動軸承

1、1,第二十一章 滾動軸承,,§21.1概 述§21.2滾動軸承的類型和選擇§21.3滾動軸承的代號§21.4滾動軸承的載荷、失效和計算準(zhǔn)則§21.5滾動軸承的壽命計算§21.6滾動軸承的靜強(qiáng)度計算§21.7滾動軸承的極限轉(zhuǎn)速§21.8滾動軸承的潤滑與密封 例 題,§21.1 概 述,軸承——用來支承心軸或轉(zhuǎn)軸的部件。

2、根據(jù)其工作時的摩擦性質(zhì)，可分為滾動軸承和滑動軸承兩大類。1．滾動軸承的特點(diǎn)（與滑動軸承相比較）1）摩擦阻力小、起動靈活、效率高；2）由專業(yè)廠家批量生產(chǎn)，類型尺寸齊全，標(biāo)準(zhǔn)化程度高；3）抗沖擊能力較差，徑向尺寸比較大，高速重載時壽命較低且噪聲較大。,3．滾動軸承的材料,概 述,2．滾動軸承的組成,核心元件—滾動體的類型,§21.1滾動軸承的類型和選擇,1．滾動軸承的分類,滾動軸承的主要類型、結(jié)構(gòu)和特點(diǎn),按滾動體的列數(shù),

3、滾動軸承的類型和選擇,單列軸承雙列軸承,,接觸角——滾動體與套圈接觸處的法線與軸承徑向平面間的夾角稱為軸承的接觸角。公稱接觸角用?表示。按公稱接觸角?的不同，軸承的分類為:,向心軸承：0°≤α≤45°，主要承受徑向載荷；,徑向接觸軸承——α＝0 °的向心軸承；,向心角接觸軸承—— 0°<α≤45°的向心軸承；,,滾動軸承的類型和選擇,推力軸承： 45°<α ≤90

4、° ，主要承受軸向載荷；,軸向接觸軸承——α＝90°的推力軸承,推力角接觸軸承—— 45°<α< 90°的推力軸承,,滾動軸承的類型和選擇,推力球軸承（5）,2.常用滾動軸承類型,向心軸承：主要承受徑向載荷FR,深溝球軸承（6）圓柱滾子軸承（N）調(diào)心球軸承（1）,推力軸承：只能承受軸向載荷FA,向心推力軸承： FR + FA 角接觸球軸承（7） 圓錐滾子

5、軸承（3）,滾動軸承的類型和選擇,1、根據(jù)載荷的大小及性質(zhì),2、根據(jù)載荷的方向,3、根據(jù)轉(zhuǎn)速的高低,二、滾動軸承類型的選擇：,4、根據(jù)回轉(zhuǎn)精度,5、根據(jù)調(diào)心性能,滾動軸承的類型和選擇,6、根據(jù)經(jīng)濟(jì)性能,10,§21.3 滾動軸承的代號,國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，滾動軸承的類型、尺寸、結(jié)構(gòu)和公差等級等特征，用代號表示。,11,1. 基本代號,類型代號 表示軸承的基本類型，用數(shù)字或字母表示。尺寸系列代號 表示內(nèi)徑相同的軸承可具有不同

6、的外徑，而同樣外徑時又可有不同的寬度（對推力軸承指高度）。由兩位數(shù)字表示。內(nèi)徑代號表示軸承的內(nèi)徑尺寸，用兩位數(shù)字表示，,滾動軸承的代號,12,軸承的內(nèi)徑代號,滾動軸承的代號,13,1）內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號 表示同一類型軸承不同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，用字母表示且緊跟在基本代號之后如C、AC和B分別代表公稱接觸角為15?、25?和40?的角接觸球軸承；2）公差等級代號 :/P0、 /P6 等3）游隙代號:/C1、/C2、/C3、/C4、/C5等

7、 4）配置代號:/DB、/DF /DT,滾動軸承的代號,2. 后置代號,14,DB,滾動軸承的代號,DF,DT,15,,表示軸承的分部件，以字母表示，如K代表滾子軸承的滾子和保持架組件，L代表可分離軸承的可分離套圈等。,滾動軸承的代號,3.前置代號,例21-1 說明軸承代號、7210AC/P5的含義。,6 0 24,16,7 2 10 AC /P5,滾動軸承的代號,17,只受徑向載荷的情況由理論分析知，受載最大的

8、滾動體的載荷為：,§ 21.4 滾動軸承的載荷、失效和計算準(zhǔn)則,滾動軸承的載荷分布,18,只受軸向載荷的情況,滾動軸承的載荷、失效和計算準(zhǔn)則,,徑向載荷、軸向載荷聯(lián)合作用的情況,,這種情況下，滾動體的受力和軸承的載荷分布不僅與徑向載荷和軸向載荷的大小有關(guān)，還與接觸角?的變化有關(guān)。,19,滾動軸承的失效形式及計算準(zhǔn)則,1．失效形式疲勞點(diǎn)蝕 :脈動循環(huán)的接觸應(yīng)力,滾動軸承的載荷、失效和計算準(zhǔn)則,塑性變形: 過大的靜載荷或沖擊載

9、荷,磨損 :磨粒磨損,粘著磨損、膠合。,2．計算準(zhǔn)則,正常工作條件下做回轉(zhuǎn)運(yùn)動的滾動軸承，主要發(fā)生點(diǎn)蝕，故應(yīng)進(jìn)行接觸疲勞壽命計算；當(dāng)載荷變化較大或有較大沖 擊載荷時，還應(yīng)增加靜強(qiáng)度校核；,20,轉(zhuǎn)速很低（n<10r/min）或擺動的軸承，只需作靜強(qiáng)度計算；,滾動軸承的載荷、失效和計算準(zhǔn)則,高速軸承，為防止發(fā)生粘著磨損，除進(jìn)行接觸疲勞壽命計算外，還應(yīng)校驗(yàn)極限轉(zhuǎn)速。,2．計算準(zhǔn)則,21,§ 21.5 滾動軸承的壽命計算,

10、基本額定壽命、基本額定動載荷和當(dāng)量動載荷,基本額定壽命 一批相同的軸承在相同的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，其中90%以上的軸承在疲勞點(diǎn)蝕前能達(dá)到的總轉(zhuǎn)數(shù)或一定轉(zhuǎn)速下工作的小時數(shù)，稱為軸承的基本額定壽命，以L10（106轉(zhuǎn)為單位）或L10h（小時為單位）表示,基本額定動載荷 基本額定壽命為106轉(zhuǎn)時，軸承所能承受的最大載荷稱為軸承的基本額定動載荷，以C表示。顯然，軸承在基本額定動載荷作用下，運(yùn)轉(zhuǎn)106轉(zhuǎn)而不發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕的可靠度為90%。,22,基

11、本額定動載荷的方向,向心軸承,滾動軸承的壽命計算,推力軸承,：中心軸向載荷,當(dāng)量動載荷,假想載荷，在這個假想載荷作用下，軸承的壽命和實(shí)際 載荷下的壽命相同，用P表示。,,23,滾動軸承的壽命計算,FR---軸承的實(shí)際徑向載荷,FA ---軸承的實(shí)際軸向載荷,fp---沖擊載荷因數(shù)，表21-8,24,基本額定壽命計算,,滾動軸承的壽命計算,,,引入溫度因數(shù)ft對C值進(jìn)行修正:,Ct = ftC,機(jī)械設(shè)計中常以機(jī)器的中修、大修年限作為軸承

12、的設(shè)計壽命。,25,角接觸球軸承和圓錐滾子軸承軸向載荷的計算,內(nèi)部軸向力FsFs的大小 Fs的方向 支反力作用點(diǎn),滾動軸承的壽命計算,為避免軸在FS作用下產(chǎn)生軸向移動，角接觸球軸承和圓錐滾子軸承通常應(yīng)成對使用，反向安裝。,26,表21-11 角接觸軸承的內(nèi)部軸向力FS,,滾動軸承的壽命計算,27,軸向載荷FA的計算,滾動軸承的壽命計算,兩軸承的軸向載荷FA1、FA2的計算方法為：,取兩者中大值,取兩者中大值,28,例:下圖

13、為二級齒輪減速器中間軸的受力簡圖。已知內(nèi)部軸向力Fs1＝400N，F(xiàn)s2＝650N，外部軸向力Fx1＝300N，F(xiàn)x2＝800N，試分析兩個圓錐滾子軸承的軸向載荷。,滾動軸承的壽命計算,則FA1＝max{400,150}=400N 同理可得: FA2＝900N,解:,29,同一支點(diǎn)成對安裝同型號向心角接觸軸承的計算特點(diǎn),兩個同型號的角接觸球軸承或圓錐滾子軸承，作為一個支承整體對稱安裝在同一支點(diǎn)上時，可以承受較大的徑向、軸向聯(lián)合

14、載荷。,滾動軸承的壽命計算,30,壽命計算可按雙列軸承進(jìn)行，即計算當(dāng)量動載荷時按雙列軸承選取系數(shù)X、Y的值其基本額定動載荷C?和額定靜載荷C0?按下式計算：,滾動軸承的壽命計算,Cr、C0分別為單個軸承的基本額定動載荷和額定靜載荷。,C0?=2C0,31,不同可靠度的軸承壽命計算,在軸承材料、運(yùn)轉(zhuǎn)條件不變的情況下，不同可靠度的壽命計算公式為：,滾動軸承的壽命計算,LRh＝a1 L10h,L10h---基本額定壽命,a1 ---壽命修正

15、因數(shù),LRh---修正的額定壽命,可靠度R為100%的軸承壽命（即最小壽命） FR min≈0.05 L10h。,32,§ 21.6 滾動軸承的靜強(qiáng)度計算,額定靜載荷 滾動軸承受載后，使受載最大的滾動體與滾道接觸中心處的接觸應(yīng)力達(dá)到一定值（調(diào)心球軸承為4600MPa，其它球軸承為4200MPa，滾子軸承為4000MPa），這個載荷稱為額定靜載荷，用C0表示。 對于徑向接觸和軸向接觸軸承，C0分別是

16、徑向載荷和中心軸向載荷，對于向心角接觸軸承，C0是載荷的徑向分量。,33,當(dāng)量靜載荷P0當(dāng)軸承同時承受徑向載荷和軸向載荷時，應(yīng)將實(shí)際載荷轉(zhuǎn)化成假想的當(dāng)量靜載荷，在該載荷作用下，滾動體與滾道上的接觸應(yīng)力與實(shí)際載荷作用相同。 P0＝X0 FR＋Y0 FA X0為徑向載荷系數(shù),Y0為軸向載荷系數(shù),滾動軸承的靜強(qiáng)度計算,靜強(qiáng)度條件,≥S0,S0為靜強(qiáng)度安全因數(shù),34,§ 21.7 滾動軸承的極限轉(zhuǎn)速,極限轉(zhuǎn)速

17、nlim 是滾動軸承允許的最高轉(zhuǎn)速，它與軸承類型、尺寸等多種因素有關(guān)，有其適用條件。實(shí)際工作條件與極限轉(zhuǎn)速的適用條件不一致時，應(yīng)對極限轉(zhuǎn)速進(jìn)行修正。實(shí)際工作條件下軸承允許的最高轉(zhuǎn)速nmax為 nmax＝f1 f2 nlim f1為載荷因數(shù)；f2為載荷分布因數(shù),,如果軸承的最高轉(zhuǎn)速nmax不能滿足使用要求，可采取一些措施，提高極限轉(zhuǎn)速，,35,§ 21.8 滾動軸承的潤滑與密封,

18、滾動軸承的潤滑,潤滑的目的,潤滑方式脂潤滑 油潤滑 潤滑方式的選擇 Dmn值作為選擇潤滑方式的依據(jù),36,滾動軸承的密封,密封的目的 防止灰塵、水分和其它雜物侵入軸承，并可阻止?jié)櫥瑒┑牧魇А?類型非接觸式密封 間隙式 迷宮式 接觸式密封 氈圈式 皮碗式,滾動軸承的潤滑與密封,37,,,滾動軸承的潤滑與密封,38,,滾動軸承的潤滑與密封,39,例21-3 某單級齒輪減速器輸入軸由一對深溝球軸承支承。已知齒輪上各力

19、為：切向力Ft＝3000N，徑向力Fr＝1200N，軸向力Fx＝650N，方向如圖21-19所示。齒輪分度圓直徑d＝40mm。設(shè)齒輪中點(diǎn)至兩支點(diǎn)距離l＝50mm，軸與電機(jī)直接相連，n＝960r/min，載荷平穩(wěn)，常溫工作，軸頸直徑為30mm。要求軸承壽命不低于9000h，試選擇軸承型號。,例21-3,40,求兩軸承所受徑向載荷 （1）軸垂直面支點(diǎn)反力FRV,FRV1 = 470N FRV2 = 730N,（2）軸水平面

20、支點(diǎn)反力FRH,解題過程:,例21-3,41,（3）兩軸承所受徑向載荷FR FR即合成后的支反力，,,2. 初選軸承型號，計算當(dāng)量動載荷,（1）初選軸承型號 由題意試選6206型深溝球軸承。由標(biāo)準(zhǔn)查得性能參數(shù)為：,C = 19.5kN, C0 = 11.5kN, n lin = 9600r/min（脂潤滑）。,（2）計算當(dāng)量動載荷 由式（21-5），P = fP (XFR+YFA) 由表21-8，取沖擊載荷因數(shù)fP = 1.1。

21、,例21-3,42,軸承Ⅰ：所受軸向載荷FA1 = 0，故X = 1, Y = 0。由此P1 = fP FR1 = 1.1×1572N,軸承Ⅱ：所受軸向載荷FA2 = Fx = 650N,由表21-7查得e = 0.26，由表21-7知，X = 0.56, Y = 1.71。由此P2 = 1.1×(0.56×1668+1.71×650)N,例21-3,43,3. 壽命計算因P2>P