a机械设计轴承

第十二章轴承§1２-1滚动轴承一、滚动轴承的构造内圈、外圈、滚动体、保持架滚动体的形状二、滚动轴承的材料三、滚动轴承的特点§1２—2滚动轴承的类型与选择一、滚动轴承的主要类型与特点接触角=00≤45°45°90°=90°(a)(b)(c)(d)向心轴承径向力向心角接触轴承推力角接触轴承推力轴承径向力（主要）轴向力径向力轴向力（主要）轴向力滚子轴承——承载能力高，极限转速低按滚动体形状：球轴承——承载能力低，极限转速高最常用几种：①深沟球轴承（向心球轴承）——6表3-1图③角接触球轴承——7②圆锥滚子轴承——3二、滚动轴承的代号前置代号（字母）基本代号（数字、字母）后置代号(字母+数字)五四三二一∣轴承分部件代号∣内径代号∣宽度系列代号∣直径系列代号∣类型代号∣其他代号∣公差等级代号∣特殊轴承材料代号∣保持架及材料代号∣密封与防尘代号∣内部结构代号∣游隙代号1、基本代号（1）轴承类型13567N—深沟球轴承—圆锥滚子轴承—角接触球轴承—调心球轴承—圆柱滚子轴承—推力球轴承基本代号右起五位（2）尺寸系列基本代号右起三、四位宽度系列——右起第四位0系列（正常宽度）可省略有时1系列也可省略见498页表数字0~9直径系列——右起第三位数字0~9（3）轴承的内径——右起一二位数字a)d=10,12,15,17mm时代号00010203b)d=20~480mm时d=代号×5(mm)c)d10mm，d500mm，d=22，28，32mm时代号=内径尺寸直径代号/内径代号2、前置代号——表示轴承的分部件，用字母表示L、K、R、NU、WS、GS3、后置代号——轴承的结构、公差、游隙及材料的特殊要求等（1）内部结构代号C、AC、B——角接触球轴承的接触角152540（2）密封、防尘与外部形状变化代号（3）轴承的公差等级精度高————————————→低代号/P2、/P4、/P5、/P6、/P6X、/P0公差等级24566X0—普通级可省略（4）轴承的径向游隙（5）保持架代号三、滚动轴承类型的选择工作载荷、转速、支承刚性、安装精度1）n高，载荷小，旋转精度高→球轴承n低，载荷大，或冲击载荷→滚子轴承2）主要受Fr→向心轴承主要受Fa，n不高时→推力轴承——角接触球轴承7类（n较高时）同时受Fr和Fa均较大时——圆锥滚子轴承3类（n较低时）Fr较大，Fa较小时Fa较大，Fr较小时3）要求nnlim——极限转速6、7、N——nlim较高5——nlim较低4）轴的刚性较差，轴承孔不同心——深沟球轴承——深沟球轴承+推力球轴承推力角接触轴承5）便于装拆和间隙调整——内、外圈不分离的轴承6）3、7两类轴承应成对使用，对称安装7）旋转精度较高时——较高的公差等级和较小的游隙8）优先考虑用普通公差等级的深沟球轴承§1２—3滚动轴承的受力分析、失效形式及计算准则一、滚动轴承的载荷分布1、受轴向载荷Fa各滚动体平均分担2、受径向载荷Fr上半圈滚动体不受力下半圈滚动体受力QmaxRn3、角接触轴承同时受Fr和Fa（1）角接触轴承的FSSAOFRQiRiSiFS≈1.25FrtgαFS方向——有使内、外圈分离的趋势。要成对使用、对称安装（2）轴向载荷对载荷分布的影响①当只有最下面一个滚动体受载时——载荷角，Fa与Fr的合力F与径向平面的夹角tgFrFaFrFstg②受载滚动体增多时SAOFRQiRiSi在同样Fr作用下，派生轴向力FS↑多个滚动体受载派生的轴向力的合力只有一个滚动体受载时派生的轴向力tgFrtgQiFsiFsnini11FrFstgtgFrFatgFrFa轴向力单个滚动体受载产生的派生轴向力——多个滚动体受载的条件结论：1）角接触轴承及圆锥滚子轴承必须在Fr和Fa的联合作用下工作，或成对使用对称安装。2）为使更多的滚动体受载应使tgFrFa3）Fr不变时，Fa由最小值（一个滚动体受载）逐渐增大（即载荷角增大），则受载滚动体数↑tgtg25.1当时，下半圈滚动体受载4）实际工作时，至少达到下半圈滚动体受载，∴安装3和7类轴承不能有较大的轴向窜动量。二、轴承工作时轴承元件上载荷与应力的变化滚动体——不稳定脉动循环变应力固定套圈——稳定的脉动循环变应力进入非承载区进入承载区Q,HQ,HTT进入非承载区进入承载区Q,HQ,HTT三、滚动轴承的失效形式和计算准则主要失效形式：1）疲劳点蚀安装润滑和维护良好2）塑性变形转速很低或作间歇摆动3）磨损润滑不良、密封不严、多尘条件计算准则：一般轴承——疲劳寿命计算（针对点蚀）静强度计算低速或摆动轴承——只进行静强度计算高速轴承——进行疲劳寿命计算、校验极限转速。§1２—4滚动轴承的动载荷和寿命计算一、基本额定寿命和基本额定动载荷1、基本额定寿命L10轴承寿命基本额定寿命L10——同一批轴承在相同工作条件下工作，其中90%的轴承在产生疲劳点蚀前所能运转的总转数L10（以106为单位）或一定转速下的工作时数Lh轴承的基本额定寿命L10=1时，轴承所能承受的载荷2、基本额定动载荷C由试验得到二、滚动轴承的当量动载荷P（实际载荷）1．对只能承受径向载荷Fr的轴承（N、NA轴承）P=Fr3．同时受径向载荷Fr和轴向载荷Fa的轴承2．对只能承受轴向载荷Fa的轴承（5和8）P=FaP=XFr+YFaX——径向载荷系数Y——轴向载荷系数表13-5引入载荷系数fp表13-6P=fpFrP=fPFaP=fP(XFr+YFa)三、滚动轴承的寿命计算公式CP1P2O1L1L2L10(10r)6P(N)PL10=常数载荷与寿命的关系constLP10=3球轴承=10/3滚子轴承——寿命指数110CLP)(10PCL)(60106PCnLh代入一组数据求解P=CL10=1（106r）或)(10PCfLt)(60106PCfnLth1060htLnfPC当工作t120℃时，因金属组织硬度和润滑条件等的变化，轴承的基本额定动载荷C有所下降∴引入温度系数ft——表13-7当P、n已知，预期寿命为Lh`，则要求选取的轴承的额定动载荷为——选轴承型号和尺寸四、角接触球轴承和圆锥滚子轴承的轴向载荷Fa的计算1）派生轴向力大小方向a)正装（面对面）S112FaS2S2S1R1R2FrFaS1S2FaFr21S1S2FaR1R2S112FaS2S2S1R1R2FrFaS1S2FaFr21S1S2FaR1R2S112FaS2S2S1R1R2FrFaS1S2FaFr21S1S2FaR1R2S112FaS2S2S1R1R2FrFaS1S2FaFr21S1S2FaR1R2适合于传动零件位于两支承之间b)反装（背靠背）适合于传动零件处于外伸端2）实际轴向载荷Fa的确定S112FaS2S2S1R1R2FrFaS1S2FaFr21S1S2FaR1R2（1）当12FsFsFa轴有向左移动的趋势,轴承1被“压紧”，轴承2被“放松”轴承1上的派生轴向力由Fs1增大到Fa+Fs2,阻止轴左移轴承2上的轴向力，力平衡——本身的派生轴向力21FsFFaa22FsFa∴轴承1的实际轴向载荷为S112FaS2S2S1R1R2FrFaS1S2FaFr21S1S2FaR1R2（2）当12FsFsFa轴有右移的趋势，轴承2被“压紧”，轴承1被“放松”轴承2上的派生轴向力由Fs2增大到Fa-Fs1,阻止轴右移∴轴承2实际所受的轴向力为aFFsFa12轴承1实际所受的轴向力，由力的平衡条件——本身派生轴向力11FsFa结论：——实际轴向力Fa的计算方法1）分析轴上派生轴向力和外加轴向载荷，判定被“压紧”和“放松”的轴承。2）“压紧”端轴承的轴向力等于除本身派生轴向力外，轴上其他所有轴向力代数和。3）“放松”端轴承的轴向力等于本身的派生轴向力五、不稳定载荷和转速下的轴承寿命计算载荷P和转速n变化时，求平均当量转速nm和平均当量动载荷Pm→求轴承寿命六、不同可靠度时滚动轴承的寿命Lh为计算不同可靠度时轴承的寿命，引入寿命修正系数a1，101LaLn§1２—5滚动轴承的静载荷与极限转速一、滚动轴承的静载荷1、基本额定静载荷C0当轴承转速很低或作间歇摆动时，轴承的失效形式为塑性变形2、按静载选择轴承的条件000PSC二、滚动轴承的极限转速nlmin轴承实际许用转速为lim21maxnffn高速轴承§12—6滚动轴承的组合结构设计一、滚动轴承支承的结构型式1、两端固定支承调整垫片调整垫片(a)(b)正装3、7类轴承在大端轴向固定图13-16(a)(b)图13-17L1bL2b正装2、一端双向固定，一端游动3、两端游动——人字齿轮高速主动轴低速齿轮轴必须两端固定二、滚动轴承的轴向固定内圈与轴：5）开口圆锥紧定套+圆螺母和止动垫圈1）轴肩2）轴用弹性挡圈3）轴端档圈+紧固螺钉4）圆螺母+止动垫圈外圈与座孔：1）孔用弹性挡圈2）轴承外圈止动槽内嵌入止动环固定3）轴承端盖4）轴承座孔凸肩5）螺纹环6）轴承套环三、支承的刚度和座孔的同心度提高支承刚度的措施：1）增加轴承座孔的壁厚2）减小轴承支点相对于箱体孔壁的悬臂减小悬臂加筋板支点悬臂大3）采用加强筋加强支承部位的刚性保证轴上两个支承的座孔的同心度的方法1）整体机座，两轴承座孔一次镗出2）如轴上两轴承外径不同——采用套杯结构四、滚动轴承游隙和轴系轴向位置的调整通过带螺纹的零件或端盖下的垫片来调节轴承的调整：1）轴承游隙的调整2）轴系轴向位置的调整注意：圆锥齿轮和蜗杆必须调整轴系的轴向位置L2b方法：调整套杯端面与轴承座端面间垫片厚度五、滚动轴孔的配合轴承内圈与轴松————→紧js6，j6，k6，m6，n6松————→紧G7，H7，JS7，J7轴承外圈与轴承座孔DH7dk6轴承座孔公差带G7H7Js7J7n6m6k6j6js600轴承外径公差带轴外径公差带轴承内径公差带基孔制：基轴制：DH7dk6轴承座孔公差带G7H7Js7J7n6m6k6j6js600轴承外径公差带轴外径公差带轴承内径公差带5）与空心轴配合的轴承应取较紧的密合。滚动轴承配合的选择原则：1）转动圈比不动圈配合松一些2）高速、重载、有冲击、振动时，配合应紧一些，载荷平稳时，配合应松一些3）旋转精度要求高时，配合应紧一些4）常拆卸的轴承或游动套圈应取较松的配合六、滚动轴承的预紧预紧的目的预紧原理常用预紧方法：1）用垫片和长短隔套预紧(a)(b)l+lll+(a)(b)(a)(b)l+lll+(a)(b)2）夹紧一对磨窄了的外圈（或内圈）的角接触轴承(a)(b)图13-28图13-29(b)(a)(a)(b)图13-28图13-29(b)(a)3）夹紧一对圆锥滚子轴承4）利用弹簧预紧七、滚动轴承的装拆要求：1）压力应直接加于配合较紧的套圈上2）不允许通过滚动体传递装拆力3）要均匀施加装拆力拆卸：安装：轴肩高度应低于轴承内圈高度压头压力轴钩爪手柄螺杆螺母八、滚动轴承的润滑润滑方式：1、脂润滑2、油润滑油浴或飞溅润滑、滴油润滑、喷油润滑、油雾润滑3、固体润滑九、滚动轴承的密封密封的作用密封的类型：1、接触式密封毡圈密封(a)(b)橡胶密封2、非接触式密封油沟密封甩油密封(a)(b)曲路密封(a)(b)图13-38(a)(b)图13-383、组合式密封§12—7滑动轴承概述一、滑动轴承类型径向轴承（向心轴承）（受Fr）止推轴承（推力轴承）（受Fa）按承载：按润滑状态：流体润滑轴承、非流体润滑轴承、无润滑轴承二、滑动轴承的特点三、应用§12—8径向滑动轴承的主要类型一、整体式径向滑动轴承特点：1）结构简单、成本低2）轴套磨损后，间隙无法调整3）装拆不便（只能从轴端装拆）适于低速、轻载或间隙工作的机器。如图，由轴承座、整体轴套、油孔等组成二、剖分式径向滑动轴承三、自动调心式R(球)四、调隙式径向滑动轴承§12—9滑动轴承的材料及轴瓦结构一、滑动轴承的材料主要失效形式：磨损