13 第十三章 滚动轴承.pptx

第1页：第十三章 滚动轴承课件封面

机械设计第十三章滚动轴承

第2页：§13-1 概述目录

• §13-1 概述
• §13-2 滚动轴承的主要类型及其代号
• §13-3 滚动轴承类型的选择
• §13-4 滚动轴承的工作情况
• §13-5 滚动轴承尺寸的选择
• §13-6 滚动轴承装置的设计
• §13-7 其它

第3页：§13-1 概述

• 1、滚动轴承的结构内圈：外圈：滚动体：有球形、滚子形保持架：避免滚动体直接接触，减少发热和磨损。
• 2、滚动轴承的材料内圈、外圈、滚动体：轴承铬钢GCr15等硬度60~65 HRC保持架：低碳钢；铜、铝、工程塑料

第4页：§13-2 滚动轴承的主要类型及其代号

滚动轴承的类型及其代号一、滚动轴承的主要类型、结构和特点按所承受载荷的方向可分为表13-1

• 向心轴承：主要承受径向载荷R深沟球轴承（6）圆柱滚子轴承（N）
• 向心推力轴承：R+A角接触球轴承（7）圆锥滚子轴承（3）
• 推力轴承：只能承受轴向载荷A推力球轴承（5）

第5页：一、滚动轴承的主要类型、结构

一、滚动轴承的主要类型、结构和特点P302表13-114235NAN2967

第6页：二、滚动轴承的代号

部件：内圈L外圈保持架K滚动体基本代号五四三二一后置代号特殊材料特殊结构C15AC25B 40公差/P2、4、5、6、6x、0游隙/C1、2、0、3、4、5直径系列789012345宽度系列80123456类型代号内径代号20~4805*代号04~9603020100内径代号代号*517151210轴承内径（mm）宽度系列0为窄系列一般不标注

第7页：滚动轴承代号示例

7 2 11 C /P5角接触球轴承正常宽度、轻系列直径55接触角155级精度；常用游隙。

第8页：一、滚动轴承的主要类型、结构

一、滚动轴承的主要类型、结构和特点接触角

• ：向心推力轴承滚动体与外圈接触处的法线与半径方向的夹角。载荷角：轴承实际承受的径向载荷R与轴向载荷A的合力与半径方向的夹角。
• NN
• RA角接触球轴承（7）圆锥滚子轴承（3）

第9页：一、滚动轴承的主要类型、结构

一、滚动轴承的主要类型、结构和特点圆柱滚子轴承（N）

第10页：一、滚动轴承的主要类型、结构

一、滚动轴承的主要类型、结构和特点承圆柱滚子轴承（N）

第11页：§13-3 滚动轴承类型的选择

1.轴承的载荷大小

滚子轴承优于球轴承方向：径向R（6、1、N）轴向A（5）R+ A（7、3、6）

第12页：§13-3 滚动轴承类型的选择

1.轴承的载荷(方向)

第13页：§13-3 滚动轴承类型的选择

• 2、轴承的转速极限转速nlim：载荷P
• 0、1C，冷却正常，0级公差时轴承的最大允许转速。对高转速的轴承
• 1、优先选用球轴承（润滑的阻力）
• 2、轻系列轴承优于中、重系列（离心力）
• 3、实体保持架优于冲压保持架（易形成油膜减小摩擦）
• 4、提高公差等级、改善润滑条件等

第14页：§13-3 滚动轴承类型的选择

2.轴承的转速推力轴承的主要承载能力表现在轴向，离心力过大时无法通过径向反力平衡，将引起较大的反力，发热大，极限转速较低

第15页：§13-3 滚动轴承类型的选择

3.轴承的调心性能8~16‘2~4‘2~3°

第16页：§13-3 滚动轴承类型的选择

• 4、轴承的安装与拆卸
• 5、经济性：球比滚子便宜，精度适宜

第17页：§13-4 滚动轴承的工作情况

一、轴承工作时轴承元件上的载荷分布二、轴承工作时轴承元件上的载荷及应力的变化三、轴向载荷对载荷分布的影响

第18页：一、轴承工作时轴承元件上的载

荷分布1.运动关系：内外圈相对回转；滚动体既自转又公转。2.轴承中载荷的分布

• 推力轴承F0=Fa/z
• 向心轴承，在载荷Fr的作用下,根据变形关系，最下边中间滚动体受力最大，向两边逐渐减小。FrFmaxFa承载区

第19页：轴承元件上的载荷分布

上的载荷及应力的变化R内圈（滚动体）固定套圈

第20页：三、轴向载荷对载荷分布的影响

角接触轴承的载荷情况：轴向载荷对载荷分布的影响较大，可能半圈、多半圈或整圈受载。

• Pi球轴承Fa/Fr1.22tg
• 滚子轴承Fa/Fr1.26tg
• 轴向载荷的利弊？Fa/Fr=tgFaFr
• 为保证半圈滚动体受力，则：派生轴向力Fd

第21页：§13-5 滚动轴承尺寸的选择

一、滚动轴承的失效形式及基本额定寿命二、滚动轴承的基本额定动载荷三、滚动轴承寿命的计算公式四、滚动轴承的当量动载荷五、角接触球轴承和圆锥滚子轴承的径向载荷Fr和轴向载荷Fa的计算六、不稳定载荷和不稳定转速时轴承的寿命计算七、滚动轴承的动载荷八、不同可靠度时滚动轴承尺寸的选择

第22页：一、滚动轴承的失效形式及基本

额定寿命1、滚动轴承的失效形式及设计准则失效形式设计准则点蚀寿命计算塑性变形静载荷计算元件破裂正确安装磨损密封；润滑、散热，烧伤限制极限转速

第23页：一、滚动轴承的失效形式及基本

额定寿命2、基本额定寿命和基本额定动载荷1）寿命：2）寿命分布曲线：P311图13-113）基本额定寿命：一批相同的轴承中90％的轴承不发生疲劳点蚀前的总转数（以106为单位）或小时数。基本额额定寿命用L10或L10h来表示。4）推荐的轴承的预期寿命P311图13-3

第24页：二、滚动轴承的基本额定动载荷

基本额定动载荷：标准规定，基本额定寿命等于106转时轴承所能承受的载荷称为基本额定动载荷，用符号C表示。对于向心轴承，基本额定动载荷指纯径向载荷，对角接触球轴承或圆锥滚子轴承，指使套圈间产生相对径向位移的载荷的径向分量，称为径向基本额定动载荷用符号Cr表示；对推力轴承，指纯轴向载荷，称为轴向基本额定动载荷，用符号Ca表示。Cr、Ca可从手册中查出。

第25页：三、基本额定寿命计算由实验作

出轴承的疲劳曲线，图中的曲线方程为：载荷—寿命曲线（6208）

第26页：三、基本额定寿命计算工作温度

高于120°时

Ct=ftC温度系数ft查表13-4小时106转

第27页：三、基本额定寿命计算

三、基本额定寿命计算

第28页：四、滚动轴承当量动载荷P

= fp（XFr+YFa）受纯径向载荷的轴承N类P = fpFr受纯轴向载荷的轴承5、8类P = fpFax——径向动载荷系数Y——轴向动载荷系数fp——载荷系数e轴承类型xyxy100.562.301.991.711.551.451.310.190.220.260.280.300.340.1720.3450.6891.3802.0703.450深沟球轴承100.4手册手册圆锥滚子轴承表中f0可近似取平均值14.7，具体计算时查手册

第29页：五、角接触球轴承和圆锥滚子轴

承的载荷计算

• 由于接触角存在，受径向载荷作用时，滚动体的反力可分为径向分力和轴向分力;轴承的轴向分力之和称为内部轴向力。
• 表13-7角接触轴承的内部轴向力Fd
• N
• NNFriFSiFi1、角接触轴承的派生轴向力Fi圆锥滚子轴承角接触球轴承7000B7000AC7000CFr/2Y1.14Fr0.68Fr0.4Fr

第30页：五、角接触球轴承和圆锥滚子轴

承的载荷计算

• 2、派生轴向力的方向
• 3、角接触轴承安装情况正装（面对面）反装（背靠背)
• 4、角接触轴承的载荷作用中心载荷作用中心与轴承端面距离可从手册查出。
• 5、径向力Fr的计算由受力平衡条件求出FRFr1Fr2Fd1Fd2FRFr2Fr1Fd1Fd2

第31页：五、角接触球轴承和圆锥滚子轴

承的载荷计算6、角接触轴承的轴向载荷计算作出轴承的受力：外载荷FR、FA派生轴向力FdFRFAFr1Fr2Fd1Fd2FAFRFd1Fr1Fr2Fd2

第32页：五、角接触球轴承和圆锥滚子轴

承的载荷计算根据外加轴向载荷FA及内部轴向力Fd1、Fd2“判断”：轴承被压紧，轴承被放松则Fa1= FA+ Fd2Fd1< FA+ Fd2Fa2= Fd2结论：1.“放松”轴承的轴向力等于其内部轴向力；2.“压紧”轴承的轴向力等于外力的代数和。轴承被压紧，轴承被放松则Fa1= Fd1Fd1> FA+Fd2Fa2= Fd1-FAFRFAFr1Fd1Fd2Fr2

第33页：七、滚动轴承的静载荷计算摆动

转速极低及短期受冲击的轴承会产生塑性变形。针对失效形式应进行静载荷计算。

• 基本额定静载荷C0：使受载最大的滚动体与滚道接触中心处引起的接触应力达到一定值的载荷。
• 当量静载荷P0：P0=X0Fr+Y0Fa
• 静载荷计算：S0——静强度安全系数，表13-8S01？

第34页：八、不同可靠度时滚动轴承尺寸

八、不同可靠度时滚动轴承尺寸的选择修正额定寿命计算结论：可靠度越高，寿命越低。

第35页：斜齿轮轴系轴承例题

轴系，两端正装两个圆锥滚子轴承，轴颈d0=30~35mm；齿轮分度圆直径d=45mm，Ft=3000N，Fr=1200N，Fa=900N；n=385rpm，中等冲击载荷；计算轴承寿命。垂直平面Rr1= Rr2=600Ra1=Ra2=202.5则RVI=397.5，RV2=802.5解：选取轴承型号7206C=24.8kN，e=0.36，Y=1.75050Rr1Rr2Ra1Ra2Rt1Rt2R1R2FrFaFt1.计算径向力水平平面Rt1= Rt2=1500

第36页：例轴承放松

轴向力A1=FS1=456N轴承压紧：轴向力A2 =Fa+FS1=1356N

• 3.计算当量动载荷R1R2Fa=900NFS1FS2P1=fPR1=1.5
• 1552=2328NP2=fP(XR2+YA2)=1.5(0.4
• 1701+1.7
• 1356)=4478N
• 2.计算轴向力由手册C=24.8kN，e=0.36，Y=1.7

第37页：轴承寿命计算例题

• 4.计算寿命

第38页：一支承处成对安装角接触轴承的计算

• 一支承处成对安装角接触轴承的计算特点基本额定动载荷：计算当量载荷时，径向和轴向载荷系数X、Y按双列轴承查取；e值按单列轴承查取。

第39页：一支承处成对安装角接触轴承的计算

• 一支承处成对安装角接触轴承的计算特点例：如图，由一组圆锥滚子轴承3210和轴承支承。已知Fr1=3000N,Fr2=2000N；轴向力FA=2200N,fp=1.2,n=880r/min，求轴承组寿命？解：查得轴承3210：Cr=-44400N,e=0.37Fr1Fr2FA

第40页：滚动轴承的极限转速

• 滚动轴承的极限转速每种轴承的极限转速nlim可从手册中查出。其适用于：
• 润滑、冷却条件正常
• 向心轴承仅受径向载荷，推力轴承仅受轴向载荷
• 0级公差；不符上述条件时应进行修正

第41页：§13-6 滚动轴承装置的设计

轴承装置的设计一、支撑部分的刚性和同心度二、轴承的配置三、滚动轴承的轴向紧固四、轴承游隙及轴上零件位置的调整五、滚动轴承的配合六、滚动轴承的预紧七、滚动轴承的润滑八、滚动轴承的密封九、滚动轴承的装拆

第42页：一、支撑部分的刚性和同心度

1、刚性

• 1、外壳及轴承座孔壁应有足够的厚度
• 2、轴承座的悬臂应尽可能的缩短
• 3、用加强肋增强支撑部位的刚性
• 4、外壳是轻金属或非金属的安装处应采用钢或铸铁的套杯2、同心度
• 1、采用整体结构，两孔一次镗出
• 2、两个轴承孔在两个外壳上，应先组合两个外壳再一起加工。

第43页：轴系应有确定的位置

轴系应有确定的位置，防止轴向窜动；防止温升后卡死；轴承游隙的调整。轴承的支承形式：1.双支点单向固定2.单支点双向固定3.两端游动二、轴承的配置

第44页：两端的轴承

各限制一个方向的轴向移动1.双支点单向固定（两端单向固定）

第45页：轴系的一端限制两个方向

轴系的一端限制两个方向的轴向移动2 .一端固定一端游动（单支点双向固定）

第46页：一端固定一端游动支承

定）

• 细长轴；跨距大；温升大

第47页：一端固定一端游动支承图例

动（单支点双向固定）

第48页：人字齿轮

人字齿轮的轴3.两端游动:

第49页：轴肩与轴环、套筒

三、滚动轴承的轴向紧固

第50页：弹性挡圈

三、滚动轴承的轴向紧固

第51页：三、滚动轴承的轴向紧固轴端挡

圈圆螺母

第52页：紧定套

三、滚动轴承的轴向紧固止动环

第53页：端盖及孔用弹性挡圈•螺纹

• 端盖及孔用弹性挡圈
• 螺纹环三、滚动轴承的轴向紧固

第54页：四、轴承游隙及轴系的轴向位置

调整

• 1、轴承间隙的调整
• 2、轴系轴向位置的调整

第55页：轴承间隙的调整轴承间隙

1、轴承间隙的调整轴承间隙的大小将影响轴承的旋转精度、轴承寿命和传动件工作的平稳性。圆螺母调整垫片调整

第56页：轴承间隙的调整调整盘圆螺母

1、轴承间隙的调整调整盘圆螺母

第57页：轴系轴向位置

2、轴系轴向位置的调整

• 目的是使轴上零件有准确的工作位置。如：蜗杆传动、圆锥齿轮传动等

第58页：五、滚动轴承的配合

• 内径用基孔制：公差带为负值，比同类配合紧得多
• 外径用基轴制：公差带为负值，外径的配合也较紧
• 选择的原则：紧些的配合旋转精度高、振动小
• 动圈比定圈要紧些：定圈稍松
• 转速高、载荷大应紧些
• 温度影响：内圈稍紧；外圈稍松
• 支承的形式：游动端松些
• 薄壁座、空心轴：采用较紧的配合
• 对开式的外壳与轴承的外圈的配合，采用较松的配合
• 配合类型的选取及相应的形位公差查阅手册

第59页：六、滚动轴承的预紧P

323目的

即安装时消除游隙，使轴承中保持一定轴向力。提高精度、刚度，减小振动。

第60页：七、滚动轴承的润滑

• 目的：降低阻力减小摩擦和磨损、散热、缓冲、吸振和防锈
• 方式：脂；浸油、滴油、喷油、油雾；固体润滑
• 与速度有关，参考有关手册
• 润滑脂的装填量不超过轴承空间的1/3～1/2
• 浸油润滑时，油面不高于最下方滚动体的中心

第61页：八、滚动轴承的密封装置目的

防尘、防漏油方式

• 1、接触式密封毡圈密封V5~7m/sO形密封圈密封V~3m/s唇形密封密封V10~15m/s密封环密封
• 2、非接触式密封缝隙密封、沟槽密封离心式密封（甩油密封）曲路密封

第62页：接触式密封

1、接触式密封毡圈密封唇形密封圈

第63页：非接触式密封

2、非接触式密封（一）缝隙、沟槽密封甩油密封

第64页：非接触式密封

2、非接触式密封（二）曲路密封（迷宫密封）剖分式轴承盖

第65页：九、滚动轴承的装拆

九、滚动轴承的装拆

第66页：例题P331

例题P331