哈工大机械设计教材第十章滚动轴承.

机电工程学院张锋《机械设计》第十章第十章滚动轴承•10.1滚动轴承的构造和特点1234组成机电工程学院张锋《机械设计》第十章机电工程学院张锋《机械设计》第十章•滚动轴承中的承载形式为点或线接触，最大接触应力可以高达4000MPa；•材料、热处理及用途套圈及滚动体保持架GCr15—普通高聚物9Cr18（440C）--防锈低碳钢Cr4Mo4V(M50)—高温铜Si3N4—特殊环境夹布胶木机电工程学院张锋《机械设计》第十章2材料特点（与滑动轴承相比）1)摩擦系数小，f=0.001~0.0042)启动灵活3)润滑容易4)标准化、互换5)但抗冲击差，重载能力差，很难做成剖分式机电工程学院张锋《机械设计》第十章10.2滚动轴承的类型和选择一、滚动轴承的类型按滚动体的形状可分为球轴承滚子轴承轴承公称接触角α:点接触线接触滚动体与外圈轨道接触点的法线和轴承半径方向的夹角机电工程学院张锋《机械设计》第十章径向接触轴承推力轴承向心角接触轴承1.向心轴承(0)径向接触轴承(045)向心角接触轴承2.推力轴承(90)轴向接触轴承(4590)推力角接触轴承机电工程学院张锋《机械设计》第十章常用的滚动轴承类型及特性见下表轴承名称类型代号结构简图承载方向极限转速允许偏转角主要特性和应用调心球轴承1中2~3主要承受径向载荷,同时也能承受少量的轴向载荷因为外圈轨道表面是以轴承中点为中心的球面,故能调心允许偏转角是在保证轴承正常工作条件下内、外圈轴线间的最大夹角机电工程学院张锋《机械设计》第十章机电工程学院张锋《机械设计》第十章轴承名称类型代号结构简图承载方向极限转速允许偏转角主要特性和应用深沟球轴承6高8'~16'主要承受径向载荷,同时也可承受一定量的轴向载荷。当转速很高而轴向载荷不太大时，可代替推力球轴承承受纯轴向载荷常用的滚动轴承类型及特性见下表机电工程学院张锋《机械设计》第十章轴承名称类型代号结构简图承载方向极限转速允许偏转角主要特性和应用角接触球轴承7较高2'~10'能同时承受径向、轴向联合载荷，公称接触角越大，轴向承载能力也越大。公称接触角有152540、、三种，内部结构代号分别为C、AC和B。通常成对使用，可以分别装于两个支点或同装于一个支点上机电工程学院张锋《机械设计》第十章轴承名称类型代号结构简图承载方向极限转速允许偏转角主要特性和应用圆锥滚子轴承3中2'能同时承受较大的径向、轴向联合载荷，因系线接触，承载能力大于“7”类轴承。内、外圈可分离，装拆方便，成对使用机电工程学院张锋《机械设计》第十章推力球轴承5，转速低，轴向载荷圆柱滚子轴承N只承受径向载荷机电工程学院张锋《机械设计》第十章轴承名称类型代号结构简图承载方向极限转速允许偏转角主要特性和应用滚针轴承NA低不允许只能承受径向载荷,承载能力大,径向尺寸特小,一般无保持架,因而滚针间有摩擦,轴承极限转速低。这类轴承不允许有角偏差。轴承内、外圈可分离可以不带内圈机电工程学院张锋《机械设计》第十章二、滚动轴承类型的选择选择滚动轴承类型时可参考以下几点：（1）载荷大小、构成、波动情况（2）工况条件：转速、温度等（3）环境：温度变化、清洁程度、膨胀等（4）结构：分离、调心、游动等（5）使用要求：刚度、寿命、价格等机电工程学院张锋《机械设计》第十章（1）当载荷较大或有冲击载荷时，宜用滚子轴承；当载荷较小时，宜用球轴承。（2）当只受径向载荷时，或虽同时受径向和轴向载荷，但以径向载荷为主时，应用向心轴承。当只受轴向载荷时，一般应用推力轴承，而当转速很高时，可用角接触球轴承或深沟球轴承。当径向和轴向载荷都较大时，应采用角接触轴承。具体地：机电工程学院张锋《机械设计》第十章（4）当要求支承具有较大刚度时，应用滚子轴承。（5）当轴的挠曲变形大或轴承座孔直径不同、跨度大而对支承有调心要求时，应选用调心轴承。（6）为便于轴承的装拆，可选用内、外圈分离的轴承。（7）从经济角度看，球轴承比滚子轴承便宜，精度低的轴承比精度高的轴承便宜，普通结构轴承比特殊结构的轴承便宜。（3）当转速较高时，宜用球轴承；当转速较低时，可用滚子轴承，也可用球轴承。机电工程学院张锋《机械设计》第十章10.3滚动轴承代号前置代号基本代号后置代号成套轴承分部件类型代号（占1位）尺寸系列代号（占2位）内径代码（占2位）内部结构代号密封防尘与外圈形状变化代号保持架结构及材料变化代号轴承材料变化代号精度等级代号游隙组代号配置代号其它机电工程学院张锋《机械设计》第十章1.类型代号(P213)表10.12.尺寸系列代号宽度系列与直径系列基本代号机电工程学院张锋《机械设计》第十章宽度系列代号直径系列代号窄0正常1宽2（0）21222轻2（0）31323中3（0）41424重4尺寸系列代号机电工程学院张锋《机械设计》第十章3.内径代号轴承内径d/(mm)内径代号示例10001201150210~171703深沟球轴承6201内径d=12mm20~495(22、28、32除外)用内径除以5得的商数表示。当商数只有个位数时，需在十位数处用0占位深沟球轴承6210内径d=50mm500以及22、28、32用内径毫米数直接表示，并在尺寸系列代号与内径代号之间用“/”号隔开深沟球轴承62/500,内径d=500mm62/22,内径d=22mm机电工程学院张锋《机械设计》第十章4.内部结构代号代号示例C角接触球轴承公称接触角157210CAC角接触球轴承公称接触角257210ACB角接触球轴承公称接触角407210B圆锥滚子轴承接触角加大32310BE加强型,改进结构设计,增大承载能力NU207E基本后置代号机电工程学院张锋《机械设计》第十章5.公差等级代号精度低精度高示例/P0/P6/P5/P4/P26206/P5对应旧标准GEDCBD206机电工程学院张锋《机械设计》第十章6.成对使用配置代号机电工程学院张锋《机械设计》第十章7游隙组代号机电工程学院张锋《机械设计》第十章8.轴承代号的编制规则(1)轴承代号按表10.2所列的顺序从左至右排列。(2)当轴承类型代号用字母表示时,字母与其后的数字之间应空一个字符。(3)基本代号与后置代号之间应空一个字符,但当后置代号中有“-”号或“/”号时,不再留空。(4)在尺寸系列代号中,位于括号中的数字省略不写。(5)公差等级代号中的/P0省略不写。机电工程学院张锋《机械设计》第十章例如:7210C7210C/P5/DF/P5/DF轴承类型为角接触球轴承尺寸类型代号,其中宽度类型代号为0,窄系列,省略不写,直径系列代号为2,轻系列轴承内径51050dmm空一个字符公称接触角15轴承精度等级为5级面对面配置机电工程学院张锋《机械设计》第十章10.4滚动轴承的失效形式和计算准则10.4.1滚动轴承的失效形式承受载荷又旋转的支承零件a,b,c三点处于断续接触状态接触脱离再接触再脱离1疲劳点蚀应力分布区域，大小是不均匀的机电工程学院张锋《机械设计》第十章机电工程学院张锋《机械设计》第十章产生点蚀的轴承将引起：噪声，振动，发热机电工程学院张锋《机械设计》第十章2塑性变形低速或摆动、不转动的轴承较大的静载荷或冲击局部的塑性变形或破裂滚动体+内外圈滚道后果影响轴承平稳转动振动，噪音，运转精度降低机电工程学院张锋《机械设计》第十章3.磨粒磨损机电工程学院张锋《机械设计》第十章4.胶合高速重载条件下工作的轴承，因摩擦发热而使温度急剧升高，导致轴承元件的回火，严重时胶合机电工程学院张锋《机械设计》第十章5.膨胀卡死/元件断裂机电工程学院张锋《机械设计》第十章6.热失稳机电工程学院张锋《机械设计》第十章10.4.2滚动轴承的计算准则对于转动的滚动轴承,疲劳点蚀是其主要失效形式,因而主要是进行寿命计算,必要时再作静强度校核。对于不转动、低速或摆动的轴承，局部塑性变形是其主要失效形式，因而主要是进行静强度计算。对于高速轴承，发热以至胶合是其主要失效形式，因而除进行寿命计算外还应该校核极限转速。机电工程学院张锋《机械设计》第十章10.5滚动轴承的寿命计算10.5.1基本概念与公式疲劳寿命:在一定载荷下运转的单个滚动轴承，出现疲劳点蚀前所经历的总转数或在一定转速下所经历的小时数，称为滚动轴承的疲劳寿命。疲劳寿命具有离散性。轴承寿命的可靠度一组相同轴承能达到或超过规定寿命的百分率，称为轴承寿命的可靠度。机电工程学院张锋《机械设计》第十章基本额定寿命L10一批相同的轴承在相同条件下运转，其可靠度为90%时，能达到或超过的寿命称为基本额定寿命。L10(106r)或Lh(h)基本额定动负荷C轴承工作在100℃以下，基本额定寿命为L10=1×106r时，轴承所能承受的最大载荷称为基本额定动负荷。机电工程学院张锋《机械设计》第十章•基本额定动负荷的方向:1)对于向心轴承，C为径向载荷Cr3)对于角接触向心轴承C为载荷的径向分量Cr2)对于推力轴承C为中心轴向载荷Ca额定动负荷C代表了滚动轴承的承载能力，其值可从手册查得机电工程学院张锋《机械设计》第十章•滚动轴承的载荷与寿命之间的关系:10FL常数从图中A点可知：1C常数,10/3寿数对轴对滚轴命指:于球承,ε=3;于子承F-当量动载荷L10—基本额定寿命1CLF机电工程学院张锋《机械设计》第十章对可靠度R=0.9，在载荷F作用下的基本额定寿命公式为61010FCLr61060FhCLn6F1060FThfCLnfh当温度大于105度后，轴承材料变软，C下降，引入温度系数fT考虑冲击，振动的影响，实际载荷要比名义载荷大，引入载荷系数fF机电工程学院张锋《机械设计》第十章机电工程学院张锋《机械设计》第十章滚动轴承的预期寿命机电工程学院张锋《机械设计》第十章61060hTFLnfFfC寿命计算设计：Lh≥Lh’(预期寿命)给定轴承型号，验算寿命时：给定预期寿命，选取轴承型号时：选定轴承的：C≥C'机电工程学院张锋《机械设计》第十章10.5.2当量动载荷对于同时作用有径向载荷和轴向载荷的轴承，在进行轴承寿命计算时，为了和基本额定动负荷进行比较，须把实际载荷折算为与基本额定动负荷的方向相同的一假想载荷，在该假想载荷作用下轴承的寿命与实际载荷作用下的寿命相同，则称该假想载荷为当量动载荷，用F表示。当量动载荷F的计算式为FraXFYFraFF、轴承的径向载荷和轴向载荷XY、径向系数和轴向系数向心轴承只承受径向载荷时rFF推力轴承只承受轴向载荷时aFF查P222表10.13机电工程学院张锋《机械设计》第十章机电工程学院张锋《机械设计》第十章10.5.3角接触轴承的内部轴向力大小：查表10.14方向：外圈宽指向窄边机电工程学院张锋《机械设计》第十章面对面安装机电工程学院张锋《机械设计》第十章12Fs2FAFs112Fs2FA1如果21sAsFFFFs112Fs2FAWWFFFsAs211端放松，2端压紧11saFFAssaFFWFF122放松端压紧端机电工程学院张锋《机械设计》第十章12Fs2FAFs112Fs2FA2如果21sAsFFF21sAsFWFF1端压紧，2端放松AssaFFWFF21122saFF压紧端放松端Fs112Fs2FAW机电工程学院张锋《机械设计》第十章小结1——轴承的轴向载荷与轴承部件的结构，尤其是固定方式密切相关；2——判断轴上全部轴向力（包括外载荷和轴承内部轴向力）合力的指向，确定“压紧”端轴承；“压紧”端轴承的轴向力等于除本身的内部轴向力外，其余所有轴向力的代数和；“放松”端轴承的轴向力等于它本身的内部轴向力机电工程学院张锋《机械设计》第十章背对背安装的情况假设：12FSASFF1端被放松，2端压紧12FSASFFWFs112Fs2FAFs112Fs2FAW放松端放松端11saFFAssaFFWFF122机电工程学院张锋《机械设计》第十章背对背安装的情况假设：1端被压紧，2端放松Fs112Fs