機(jī)械設(shè)計

軸

承13.1

概述13.2

滾動軸承的主要類型、代號及選擇13.3

滾動軸承的工作情況13.4

滾動軸承的性能計算13.5

滾動軸承的裝置設(shè)計13.6

滾動軸承的潤滑和密封CONTENTS目錄組合式

整體式使?jié)L動體等距離分布，

↓滾動體間的摩擦、磨損。滾動體核心元件：滑動→滾動滾動軸承

軸承13.1

概述-構(gòu)造球軸承滾子軸承有時無保持架外圈內(nèi)圈1

13.1

概述-材料內(nèi)外圈、滾動體

選用強(qiáng)度高、硬度高、耐磨性好的軸承鋼，硬度不得低于61‐65HRC。一般尺寸較小的軸承用高碳鉻鋼，尺寸較大的軸承采用鉻錳硅鋼，例如GCr15、GCr15SiMn

；承受沖擊和振動載荷的滾動軸承采用滲碳軸承鋼，如20Cr2Ni4A

、20Cr2Mn2Mo保持架

采用減摩性好的比較軟的材料；低碳鋼、黃銅、酚醛樹脂織物和工程塑料等。

軸承213.1

概述-優(yōu)點1)起動力矩小，可在負(fù)載下起動；

2)徑向游隙較小，運動精度高；

3)軸向?qū)挾容^??；

4)可同時承受徑向、軸向載荷，軸承組合較簡單;

5)便于密封、易于維護(hù)；

6)不需有色金屬，標(biāo)準(zhǔn)件，成本低。

軸承313.1

概述-缺點1)承受沖擊載荷能力差、振動、噪音較大；2)徑向尺寸較大；

3)有的場合無法使用；

軸承4向心角接觸軸承：0o

45o

，如3、7類；推力軸承——α=45°~90°，主要軸向載荷；推力角接觸軸承：45o

90o軸向接觸軸承：=

90o向心軸承——α=0°~

45°，主要徑向載荷。徑向接觸軸承：α=0°，如6、N類；13.2

滾動軸承的主要類型、代號及選擇：按載荷方向或α的不同分為

軸承向心推力軸承5一般用字母表示軸承的分部件，有特殊要求時使用。軸承的核心代號，表示軸承的類型和尺寸等特征。軸承的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、材料、內(nèi)部游隙、公差等級等。

軸承軸承代號后置代號基本代號前置代號6類型代號代號名稱代號名稱6深溝球軸承1調(diào)心球軸承7角接觸球軸承2調(diào)心滾子軸承3圓錐滾子軸承0雙列角接觸球軸承5推力球軸承4雙列深溝球軸承N圓柱滾子軸承8推力圓柱滾子軸承基本代號一二三四五類型代號尺寸系

列代號內(nèi)徑代號寬度系列代號直徑系列代

號

軸承7基本代號一二三四五類型代號尺寸系

列代號內(nèi)徑代號寬度系列代號直徑系列代

號內(nèi)徑d=內(nèi)徑代號×5mm6326軸承26表示內(nèi)徑d=36×5=180mm內(nèi)徑

d10121517代

號00010203

軸承特殊情況8外徑系列代號：7、8、9、0、1、2、3、4、

5。

常用

其中：特輕(0、1)、輕(2)、中(3)、重(4)?！魧挾认盗写枺?、0、1、2、3、4、5、6◆寬度系列代號為“0”時不標(biāo)出，但2類和3類軸承除外，即便是寬度代號為0，也不能省略?；敬栆欢奈孱愋痛柍叽缦?/p>

列代號內(nèi)徑代號寬度系列代號直徑系列代

號

軸承9內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號

：具體見手冊。重點掌握

：1、角接觸軸承7000070000AC

：(

α=25°)70000B

：(α=40°)30000(α=10°~18°)30000B(α=27°~30°大錐角)3、E:加強(qiáng)型結(jié)構(gòu)后置代號12345678內(nèi)部結(jié)構(gòu)密封防塵與外部形狀保持架及材料軸承材料公差等級游隙配置其他

軸承70000C

：(α=15°)2、圓錐滾子軸承3000010軸承精度(GB)066x542軸承精度(ISO)普通級66x542標(biāo)注時，以/P2、/P4、/P5、/P6/P(6x)為代號，0級不標(biāo)注

。一般使用條件優(yōu)先選用0級公差，隨著精度等級的提高，成本越來越高。0級、6級、5級、

4級、2級分別為1:1.5:2:7:10低級高級公差等級代號

(精度)

軸承11軸承選擇1、載荷的大小和性質(zhì)和方向承載能力：球軸承＜滾子軸承耐沖擊：球軸承＜滾子軸承∴載荷大、有沖擊時選滾子軸承2、載荷的方向同時Fa、Fr

：角接觸球軸承或圓錐滾子軸承；Fr大、Fa?。荷顪锨蜉S承；Fa大、Fr

?。和屏墙佑|軸承；Fa

：推力球軸承；球軸承為點接觸、滾子軸承為線接觸。

軸承12

軸承選擇3、軸系剛度或加工安裝誤差座孔不平行座孔不同軸軸系剛性差產(chǎn)生撓曲變形

軸承13軸承選擇4、極限轉(zhuǎn)速nlim

：球軸承＞滾子軸承轉(zhuǎn)速高時選球軸承。內(nèi)徑相同時，外徑越大，允許極限轉(zhuǎn)速越小。5、經(jīng)濟(jì)性球軸承比滾子軸承便宜。精度↑——價↑↑；6、軸承裝拆、

調(diào)整方便：內(nèi)、外圈可分離型(如3、QJ類)。

軸承1460—Fr作用線下滾動體變形量。由于：6i

<60

∴F2<F1<F0由于內(nèi)部游隙，最多只有半圈滾動體受載，且受載大小不同。F

=

F

=

5

Fz0max0

r13.3

滾動軸承的工作情況-向心軸承的載荷分布線接觸軸承：

F

=F

=

4.6

F點接觸軸承：0

max

0

r

軸承15zt外圈上某一點σH的變化規(guī)律

：穩(wěn)定脈動循環(huán)變應(yīng)力σH

13.3

滾動軸承的工作情況-主要元件的應(yīng)力變化內(nèi)圈或滾動體上某一點σH的變化規(guī)律：

規(guī)律性非穩(wěn)定脈動循環(huán)變應(yīng)力均為脈動循環(huán)。t

軸承σH162、塑性變形：靜載荷、沖擊作用下產(chǎn)生變形凹坑。3、磨損：粘著磨損、磨粒磨損；4、其它：電腐蝕、銹蝕、元件破裂等；1、疲勞點蝕：回轉(zhuǎn)軸承上，各元件受脈動接觸應(yīng)力的作用產(chǎn)生，是滾動軸承常見的失效形式。13.3

滾動軸承的工作情況-主要失效形式

軸承17同型號軸承：離散性大、壽命相差數(shù)十倍。一批軸承：服從一定的概率分布規(guī)律。

最長壽命：不可靠

最低壽命：過于保守∴采用基本額定壽命。針對疲勞點蝕失效形式，進(jìn)行疲勞壽命的計算軸承壽命

：軸承中任一元件出現(xiàn)疲勞點蝕前運轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)或一定轉(zhuǎn)速下的工作小時數(shù)。20105113.4

滾動軸承的性能計算-壽命計算1009080706050403020100未失效軸承數(shù)量／%

軸承軸承的壽命/(106

r)計算時，若按1813.4

滾動軸承的性能計算-壽命計算基本額定壽命

：一批相同軸承在同樣工作條件下運轉(zhuǎn)，其中10%的軸承發(fā)生疲勞點蝕前一套圈相對于另一套圈運轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)(L10

)，或一定工作轉(zhuǎn)速下工作的小時數(shù)(L10h

)。L10的物理意義：

可靠度R=90%1)對一批軸承而言：指90%軸承能達(dá)到或超過的壽命。2)對一個具體軸承而言：該軸承能達(dá)到或超過該壽命的概率為90%。注意：當(dāng)可靠度不為90%時，對L10進(jìn)行修正：Ln

=

a1

L10

軸承可靠性壽命修正系數(shù)1913.4

滾動軸承的性能計算-壽命計算基本額定動載荷C

：

L10=106r時，軸承所能承受的最大恒定載荷，用字母C表示。即：在C作用下，軸承工作106r而不點蝕失效的R=90%對向心軸承(6、N

)：Cr—純徑向載荷對角接觸軸承(3、7)：Cr—載荷的徑向分量CCa

：軸向基本額定動載荷：5類Ca—純軸向載荷2)Ct—軸承抗疲勞承載能力t

；同類不同型號軸承，C不同；3)設(shè)計時需滿足：一定工況下的軸承所需的C′≤C。材質(zhì)、工作溫度、零件硬度變化：對C修正Cr

：徑向基本額定動載荷說明：1)C由試驗得出，查手冊；

軸承溫度系數(shù)CT

=ft

?

C20P，求得

C,

=

Pc

.

L

(

N

)10

=const※ε—壽命指數(shù)P—L曲線13.4

滾動軸承的性能計算-壽命計算1、已知：P

=C

時，L10

=106

r

。P

士C時，L10

=?2、若已知L

，aL10

=

(|

C

)|

(106

r

)cc球軸承：ε=3滾子軸承：ε=10/3

軸承∴

Cc

.1=Pc

.LPc

.

L\P

)2110工程中常用小時數(shù)表示壽命：L10h

=

10

(|

C

)|

=

16670

(|

C

)|

(h)

n—軸承轉(zhuǎn)速r/min※注意：L10h與n有關(guān)，L10與n無關(guān)。設(shè)計時，應(yīng)：

L10h

>L

用于校壽命L

——軸承預(yù)期使用壽命666666666666666666ccc62、若已知

L

，P，求得

C,

=

Pc

.

L

(

N

)查手冊，選型號，使C

>C,

用于設(shè)計選型13.4

滾動軸承的性能計算-壽命計算60n

\P

)n

\P

)

軸承22實際工作時，軸承可能同時受Fa、Fr為了與C在相同條件下比較轉(zhuǎn)化將Fr、Fa轉(zhuǎn)化為與C性質(zhì)相同的載荷——當(dāng)量動載荷P

P

=X

.Fr

+Y

.Fa

—將Fr、Fa折合為Cr或Ca式中：X—徑向動載系數(shù)，F(xiàn)r對壽命影響效應(yīng)的大?。籝—軸向動載系數(shù)，F(xiàn)a對壽命影響效應(yīng)的大小；X、Y受e——軸向載荷“判斷系數(shù)”影響由F

C

確定13.4

滾動軸承的性能計算-壽命計算向心軸承：P=Fr

；推力軸承：P=Fa

軸承假想載荷a

or23向心軸承：P=Fr

推力軸承：P=Fa考慮機(jī)器沖擊振動，P

的公式為：P

=fd

(XFr

+YFa)

fd——沖擊載荷系數(shù)

e

時，F(xiàn)a較小，忽略不計，取X=1、Y=0；13.4

滾動軸承的性能計算-壽命計算時，需計入Fa影響，X＜1，Y＞0，查手冊

軸承

e2)當(dāng)1)當(dāng)※24P=XFr+YFaFr：徑向力，也是軸系的支反力Fa：軸向力，受派生軸向力和外載荷FA的綜合影響；

Fa

=？難點也是重點13.4

滾動軸承的性能計算-壽命計算

軸承25圓錐滾子軸承角接觸球軸承70000C(=15o)70000AC(=25o)70000B(=40o)Fs=Fr／(2Y)F

=eFF=0.68FF=1.14F70000型、30000型：成對安裝，保證派生軸向力相反由于“公稱接觸角α”存在：F

作用

Fsr徑向分力Fri滾動體法向反力Fi軸向分力FsiFs方向：由軸承外圈的寬邊指向窄邊，通過內(nèi)圈作用于軸上,角接觸軸承附加軸向力計算如下

：

Fri

=

Fr

Fsi

=

F13.4

滾動軸承的性能計算-壽命計算

軸承附加軸向力s

rs

rs

r26s13.4

滾動軸承的性能計算-壽命計算(1)若合力→右：軸有右移趨勢

Fs1

FA

Fs2

阻止軸右移：F’s2右端軸承“壓緊”左端軸承“放松”

軸承F

=

FF’s2a1

s12713.4

滾動軸承的性能計算-壽命計算(2)

合力→左：軸有左移趨勢F′s1

Fs1

FAFs2

左端軸承“壓緊”右端軸承“放松”

軸承阻止軸左移：F’s1F

=

Fa2

s2281)根據(jù)軸承安裝方式和FA

、Fs1、Fs2合力指向，判定“壓緊端”和“放松端”。2)放松端

：Fa等于本身Fs。3)壓緊端

：Fa等于除本身Fs外，其它軸向力的代數(shù)和。

13.4

滾動軸承的性能計算-壽命計算(3)

軸承F

=

Fa2

s2Fs2Fs1FA291、求支反力(力平衡、力矩平衡)Fr1、Fr2

；2、求附加軸向力Fs1、Fs2(對3類：Fs

=

Fr2Y

Y取

a

>

e

時值)r3、根據(jù)軸承安裝方式及合力的指向判定“壓緊”、“放松”端，求出Fa1、Fa2

；Fr1P1=fd(XFr1+YFa1)；

P2

=fd(XFr2

+YFa2)取

P

=

max(

P1

,

P2

)FF4、根據(jù)Fa1

>

e

？：是—X、Y查表，否—X=1、Y=0L10

h

=

))|

>LccC,

=

Pc

L

共

C球軸承：ε=3滾子軸承：ε=10/3

角接觸滾動軸承壽命計算小結(jié)：

軸承設(shè)計選擇式

：5、校核式

：30

13.4

滾動軸承的性能計算-靜載荷計算基本額定靜載荷

(

徑向C0r或軸向C0a

)軸承最大載荷滾動體與滾道接觸中心引起以下接觸應(yīng)力時，所相當(dāng)?shù)募傧霃较蜢o載荷或中心軸向靜載荷。調(diào)心球軸承—4600MPa

；所有其它球軸承—4200MPa

，所有滾子軸承—4000MPa。具體可參考有關(guān)手冊選取。 當(dāng)量靜載荷:

P0=X0Fr+Y0Fa式中：X0

、Y0分別為當(dāng)量靜載荷的徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)，可由軸承手冊查取。靜載荷計算:

C0/P0≥S0式中，S0為軸承靜強(qiáng)度安全系數(shù)，可參考表13‐9進(jìn)行選取。

軸承31

13.4

滾動軸承的性能計算-極限轉(zhuǎn)速計算高速軸承

膠合失效

極限轉(zhuǎn)速計算滾動軸承的極限轉(zhuǎn)速N0是指軸承在一定工作條件下，達(dá)到所能承受最高熱平衡溫度時的轉(zhuǎn)速值。n≤[N]=f1f2N0式中，N-實際許用轉(zhuǎn)速，r/min；N0—軸承的極限轉(zhuǎn)速，r/min；f1—載荷系數(shù)；f2—載荷分布系數(shù)。

軸承32軸承類型

FA大:30000型70000安裝時，軸承外圈與端蓋間隙：0.25~0.4mm很小，不必畫出

——允許軸少量熱膨脹，用墊片或調(diào)整螺釘調(diào)節(jié)。調(diào)整墊片

兩端固定：

一端軸承承受一個方向的軸向力，組合后，限制軸雙向移動，承受雙向軸向力FA。

13.5滾動軸承的裝置設(shè)計-支點固定結(jié)構(gòu)形式l400mmt℃不高

軸承Δl不大的軸。FA小:60000型用于33固定端：承受雙向軸向力(6；一對3、7類；向心推力組合)一端固定一端游動

：

6類：外圈與座間游動游動端：補(bǔ)償Δl

，防止卡死用于l

400mm

N類：滾子與外圈間游動t℃較高13.5滾動軸承的裝置設(shè)計-支點固定結(jié)構(gòu)形式

軸承

Δl大的軸34用于需左、右雙向游動的軸，如人字齒輪的小齒輪軸。與其相嚙合的齒輪軸系：兩端單向固定(保證兩軸都得到軸向定位)13.5滾動軸承的裝置設(shè)計-支點固定結(jié)構(gòu)形式

軸承3513.5滾動軸承的裝置設(shè)計-軸向固定方法滾動軸承的軸向定位與固定是指將軸承的內(nèi)圈或外圈相對于軸或軸承座實施緊固。具體方法有很多，常用的方法有：

軸承3613.5滾動軸承的裝置設(shè)計-軸向配合與裝拆滾動軸承的配合是指內(nèi)圈與軸頸、外圈與外殼孔的配合。滾動軸承內(nèi)圈與軸的配合采用基孔制。外圈與軸承座孔孔的配合采用基軸制。

軸承3713.5滾動軸承的裝置設(shè)計-配合與裝拆壓入法(大批量)：中小型軸承用軟錘敲入或用一段管子壓住內(nèi)圈敲入。裝拆滾動軸承時，不能通過滾動體來傳力，以免使?jié)L道或滾動體造成損傷。溫差法(大尺寸軸承)：熱油＜80~90℃加熱軸承或干冰冷卻軸頸。