机械设计滚动轴承教学PPT.ppt

17-1 概述,17-2 滚动轴承的主要类型和应用,17-3 滚动轴承的载荷、失效形式和计算准则,17-4 滚动轴承的校核计算,17-5 滚动轴承的组合结构设计,第十七章 滚动轴承,Rolling Contact Bearings,17-1 概述(Introduction),滚动轴承是现代机器中广泛应用的零件之一，它是依靠主要元件间的滚动接触来支承转动零件的（例如：转动的齿轮与轴）。,1能承担一定的载荷，具有一定的强度和刚度。,2具有小的摩擦力矩，使回转件转动灵活。,3具有一定的支承精度，保证被支承零件的回转精度。,根据轴承中摩擦的性质，可分为滑动轴承(plain bearing)和滚动轴承。,一、轴承应满足如下基本要求：,二、轴承的分类,根据能承受载荷的方向，可分为向心轴承、推力轴承、向心推力轴承。(或称为径向轴承、止推轴承、径向止推轴承）。Radial Bearing、Thrust Bearing,概述,类型和代号1,夹角叫作轴承的接触角；夹角叫作载荷角。,按滚动体的不同分类：球轴承、滚子轴承；,按可承受的外载荷分类：向心轴承、推力轴承、向心推力轴承；,概 述,按轴承的结构形式不同分类：,在实际应用中，滚动轴承的结构形式有很多。作为标准的滚动轴承，在国家标准中分为13类，其中，最为常用的轴承大约有下列类:,深沟球轴承Deep-Groove Ball Bearing,圆柱滚子轴承Cylindrical Roller Bearing,推力球轴承Thrust Ball Bearing,角接触球轴承Angular Contact Ball Bearing,圆锥滚子轴承Tapered Roller Bearing,调心球轴承Spherical Ball Bearing,概述,滚动轴承的特点：旋转精度高、启动力矩小、是标准件，选用方便。,本章主要讲授：滚动轴承的类型和代号（认识轴承）；滚动轴承的选用（包括类型选择、尺寸选择、承载能力验算）；滚动轴承的装置设计。,17.1.2 滚动轴承的组成、常用材料,1 滚动轴承的构造,滚动轴承一般由内圈(Inner race)1、外圈(Outer race)2、滚动体(Rolling element)3和保持架(Retainer)4组成。,内圈装在轴径上，与轴一起转动。外圈装在机座的轴承孔内，一般不转动。,内外圈上设置有滚道，当内外圈之间相对旋转时，滚动体沿着滚道滚动。,保持架使滚动体均匀分布在滚道上，减少滚动体之间的碰撞和磨损。,常见的滚动体有六种形状，一种是球形，五种是滚子。,滚动轴承的内外圈和滚动体应具有较高的硬度和接触疲劳强度、良好的 耐磨性和冲击韧性。一般用特殊轴承钢制造，常用材料有GCr15、GCr15SiMn、GCr6、GCr9等,滚动轴承的工作表面必须经磨削抛光，以提高其接触疲劳强度。,保持架多用低碳钢板通过冲压成形方法制造，也可采用有色金属或塑料 等材料。,为适应某些特殊要求，有些滚动轴承还要附加其他特殊元件或采用特殊 结构，如轴承无内圈或外圈、带有防尘密封结构或在外圈上加止动环等。,2 常用材料(Bearing Material),17.2 滚动轴承的主要类型及选用,17.2.1 滚动轴承的类型及特点,1.按所能承受载荷的方向或公称接触角的不同可分为向心轴承和推力轴承,向心轴承,径向接触轴承：公称接触角=0，主要承受径向载荷，可承受较 小的轴向载荷。,向心角接触轴承：公称接触角=045，同时承受径向载荷和 轴向载荷。,推力轴承,推力角接触轴承：公称接触角=4590，主要承受轴向载荷，可承受较小的轴向载荷。,轴向接触轴承：公称接触角=90，只能承受轴向载荷。,接触角,轴向承载能力,2.按滚动体的种类可分为球轴承和滚子轴承,在外廓尺寸相同的条件下，滚子轴承比球轴承的承载能力和耐冲击能力都好，但球轴承摩擦小、高速性能好。,球轴承,滚子轴承,3.按工作时能否调心可分为调心轴承和非调心轴承。,4.按安装轴承时其内、外圈可否分别安装，分为可分离轴承和不可分离轴承。,5.按公差等级可分为0、6、5、4、2级滚动轴承，其中2级精度最高，0级为普通级。另外还只有用于圆锥滚子轴承的6x公差等级。,6.按照运动方式可分为回转运动轴承和直线运动轴承。,影响轴承承载能力的参数,1.游隙,内、外滚道与滚动体之间的间隙称为游隙，即为当一个座圈固定时，另一座圈沿径向或轴向的最大移动量。,游隙可影响轴承的运动精度、寿命、噪声、承载能力等。,影响轴承承载能力的参数,2.极限转速,滚动轴承在一定在和和润滑条件下，允许的最高转速称为极限转速。转速过高会产生高温，润滑失效产生破坏。,3.偏位角,安装误差或轴的变形等都会引起内外圈中心线相对倾斜，其倾斜角d称为偏位角。,4.接触角,由轴承结构类型所决定的接触角称为公称接触角。,17.2.2 类型的选择,类型选择1,选择轴承的类型和直径系列,滚动轴承是标准零件，同学们应能在机械设计过程中，根据使用的要求较合理地选择滚动轴承的类型与规格。,一、滚动轴承选择的一般过程如下：,滑动轴承概述1,滚动轴承的类型选择,二、滚动轴承类型选择应考虑的问题,1承受载荷情况,方向：向心轴承用于受径向力；推力轴承用于受轴向力；向心推力轴承用于承受径向力和轴向力联合作用。,滑动轴承概述1,滚动轴承的类型选择,1承受载荷情况,方向：向心推力轴承用于承受径向力和轴向力联合作用。,滚动轴承的类型选择,1承受载荷情况,方向：推力轴承用于受轴向力；,载荷大小：,一般：滚子轴承(1.53)球轴承,当d 20 mm时，两者承载能力接近，宜采用球轴承。,在同样的外形尺寸下，滚子轴承的承载能力大于球轴承。,滑动轴承概述1,滚动轴承的类型选择,2尺寸的限制,3转速的限制,当对轴承的径向尺寸有较的严格限制时，可选用滚针轴承。,转速过高,温度,润滑失效,滚动体回火或胶合破坏。,极限转速-滚动轴承在一定载荷与润滑条件下，允许的最高转速。具体可查阅设计手册或轴承样本。,选用原则：1)球轴承比滚子轴承的极限转速高，应优先选用球轴承；,2)在高速时，以选用超轻、特轻及轻系列的轴承；内径相同时，外径越小，滚动体就越轻小，产生的离心惯性力也小，；,滑动轴承概述1,滚动轴承的类型选择,4调心性要求,调心球轴承和调心滚子轴承均能满足一定的调心要求。,3)保持架的材料对轴承转速影响极大，实体保持架比冲压保持架允许有更高一些的转速；,4)推力轴承的极限转速很低，当工作转速高时，若轴向 载荷不是十分大，可以采用角接触球轴承来承受纯轴向力；,5)若工作转速超过了轴承样本，可以用提高公差等级、适当增大游隙、选用循环冷却等方法。,影响轴承正常运转。,角偏差,可采用调心轴承。,滚针轴承对轴线倾斜最敏感，应紧可能避免在轴线有倾斜的情况下使用。,轴承由于安装误差或轴的变形等都会引起内外圈中心线发生相对倾斜。其倾斜角称为角偏差。,17.2.3 滚动轴承的代号(Bearing Number),滚动轴承代号构成：,代号用于表征滚动轴承的结构、尺寸、类型、精度等，由GB/T272规定。,前置代号表示轴承的分部件。,基本代号表示轴承的类型与尺寸等主要特征。,后置代号表示轴承的精度与材料的特征。,17.2.3 滚动轴承的代号,类型和代号4,内径代号：内径代号5=内径，如：08表示轴承内径d=508=40mm。,类型代号：常用轴承代号为3、5、6、7、N五类，详细代号查阅类型代号表。,公差等级代号：公差分2、4、5、6(6x)、0级，共五个级别。,以/P2、/P4、/P5、/P6(/P6x)为代号，0级不标注。,游隙代号：游隙分1、2、0、3、4、5共六个组别。,以/C1、/C2、/C3、/C4、/C5为代号，0组不标注。,滚动轴承的代号,特殊情况：,尺寸系列代号：表达相同内径但外径和宽度不同的轴承。,类型和代号5,滚动轴承代号,三、轴承代号示例,6308：,6深沟球轴承，3中系列，08 内径d=40mm，公差等级为0级，游隙组为0组；,N105/P5：,7214AC/P4：,7角接触球轴承，2轻系列，14内径d=70mm，公差等级为4级，游隙组为0组，公称接触角=15；,30213：,3圆锥滚子轴承，2轻系列，13内径d=65mm，0正常宽度(0不可省略)，公差等级为0级，游隙组为0组；,6103：,6深沟球轴承，1特轻系列，03内径d=17mm，公差等级为0级，游隙组为0组；,注：滚动轴承代号比较复杂，上述代号仅为最常用的、最有规律的部分。具体应用时，若遇到看不懂的代号时，应查阅GB/T272-93。,N圆柱滚子轴承，1特轻系列，05内径d=25mm，公差等级为5级，游隙组为0组；,17-3 滚动轴承的载荷、失效形式和计算准则,17.3.1 向心轴承中的载荷分布,受纯径向载荷Fr时，上半圈滚动体不受力；,下半圈各滚动体受力大小方向均不同。,可以导出：z为滚动体的总数。,受纯轴向载荷时，各滚动体受力相同；,滚动体的应力变化情况,17-3 滚动轴承的载荷、失效形式和计算准则,17.3.2 角接触球轴承中的附加轴向力,第i个滚动体,假设作用在轴上的轴向外载荷为：Fae,-派生轴向力,F0i=Fsi+Fri,Fs=Fsi=Fri tan,当角接触球轴承或圆锥滚子轴承承受径向载荷Fr时，由于存在接触角，第i个滚动体所受力为F0i。可分解为两个轴向和径向两个分力：,所有滚动体轴向力之和：,其中：Fsi=Fri tan,Fs将迫使内圈和轴径向右移动。可按下表来计算Fs,30000 70000C 70000AC 70000BFS=Fr/2Y FS=0.5 Fr FS=0.68 Fr FS=1.14 Fr,由于产生了派生轴向力，此时轴承所承受的实际轴向力不再等于外部轴向力，即：Fa Fae,17-3 滚动轴承的载荷、失效形式和计算准则,当多个滚动体受载时有：,当只有一个滚动体受载时：,Fa=Fs,Fa=Fs=Fri tan,=Fr tan,=Fr tan,Fr tan,1)假设没有外部轴向力Fae,载荷角，Fa与Fr的合力F与径向平面的夹角,因为各Pi方向不同，它们的合力虽然与R平衡，但其代数和必然大于R，而派生力S=Si，是代数和，故有此结论。,FS方向有使内、外圈分离的趋势。要成对使用、对称安装,17-3 滚动轴承的载荷、失效形式和计算准则,2)当施加有外部轴向力Fae时,轴承不会沿轴向窜动，实际轴向力应取决于Fs与Fae中较大的一个，即：,Fa=max Fs Fae,结论：,当 时，下半圈滚动体受载,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,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,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。,滚动轴承的载荷,动载荷,静载荷,失效形式不同。,17.3.3 滚动轴承的失效形式,17.3.3 滚动轴承的失效形式,套圈和滚动体表面的疲劳点蚀是滚动轴承最基本和常见的失效形式，是作为滚动轴承寿命计算的依据。,点蚀,胶合,断裂,转速较高而润滑油不足时引起轴承烧伤；润滑油不清洁而使滚动体和滚道过度磨损；装配不当而使轴承卡死、胀破内圈、挤碎内外圈和保持架等。,滚动轴承在运转时可能出现各种类型的失效，下列为常见的失效形式：,磨损,除了点蚀以外，轴承还可能发生其它多种的失效形式。例如：,这些失效形式可以通过加强装配过程管理等措施来克服。,17.3.4 计算准则,对于一般转速的轴承，即10r/minnnlim,如果轴承的制造、保管、安装、使用等条件均良好时，轴承的主要失效形式为疲劳点蚀，因此应以疲劳强度计算为依据进行轴承的寿命计算。,对于高速轴承，除疲劳点蚀外其工作表面的过热也是重要的失效形式，因此除需进行寿命计算外还应校验其极限转速,对于低速轴承，即n1r/min，可近似地认为轴承各元件是在静盈利作用下工作的，其失效形式为塑性变形，应进行以下不发生塑性变形为准则的强度计算。,17-4 滚动轴承的校核计算,一、滚动轴承的寿命计算,定义：轴承在一定转速下，其中任何零件出现疲劳扩展迹象之前的工作小时数称为：,轴承寿命,对一组同一型号的轴承，由于材料、热处理和工艺等很多随机因素的影响，即使在相同条件下运转，寿命也不一样，有的甚至相差几十倍。因此，对一个具体的轴承，很难预知其确切的寿命。实验表明：寿命与可靠性有关。如图,可靠度：一组相同轴承能达到或超过规定寿命的百分比.,基本额定寿命：一组同一型号轴承，在同一运转条件下，其可靠度R为90%时，能达到或超过的寿命L(Lh),单位为百万转106 r，或小时.换句话说寿命为1百万转时.可靠度为90%，寿命为5百万转时.可靠度只有50%，,在到达额定寿命时，有90%的轴承没坏，只损坏了10%。,短时间或间断使用，中断时不致引起严重后果 40008000,间断使用，中断时会引起严重后果 800012000,每天8h工作的机械 1200020000,每天24h连续工作的机械 4000060000,定义：当一套轴承运转达到一百万（106）转时，轴承所能承受的载荷C。,向心轴承记为：Cr，可查表,推力轴承记为：Ca,基本额定动载荷,不同的轴承该值不一样，它表征了轴承的承载特性。是在大量试验的基础上，通过理论分析得到，需要时可从设计手册或轴承样本中查得。.,17-4 滚动轴承的校核计算,基本额定寿命计算式,通过试验得出如图所示6208轴承的载荷寿命曲线。,曲线上对应于 Lh=106 的载荷为:29.5KN,载荷-寿命曲线的公式：,滚动轴承尺寸的选择4,滚动轴承尺寸的选择,当 t100 时，C,引进温度系数 ft 进行修正。,Ct=ft C,修正后的计算公式：,滚动轴承尺寸的选择4,滚动轴承尺寸的选择,二、滚动轴承的当量动载荷(Equivalent Load),在进行轴承寿命计算时，应把作用在轴承上的实际载荷转换为与确定轴承C值的载荷条件相一致当量动载荷（用字母P表示）。,含义：当量动载荷是一种考虑径向载荷与轴向载荷双重影响，经换算后的假想载荷。其效果与某一个基本额定动载荷相当。,理由：基本额定动载荷是单向载荷（径向或轴向）试验条件下得出的。实际情况可能受到双重载荷作用。很显然，单向载荷与双向载荷作用下，轴承的寿命是不一样的。,各类轴承的当量动载荷可按下式计算：,式中：Fr与Fa分别为轴承实际承受的径向载荷与轴向载荷,X、Y分别为轴承的径向动载荷系数与轴向动载荷系数,滚动轴承尺寸的选择4,滚动轴承尺寸的选择,为了计及实际载荷波动的影响，可对当量动载荷乘上一个载荷系数 f p。,1.角接触轴承的内部轴向力,三、向心推力轴承的轴向力计算,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。图17-5表17-5角接触轴承的内部轴向力FS,30000 70000C 70000AC 70000BFS=Fr/2Y FS=0.5 Fr FS=0.68 Fr FS=1.14 Fr,第i个滚动体,滚动轴承尺寸的选择5,滚动轴承尺寸的选择,三、向心推力轴承的轴向力计算,2.角接触轴承的内部轴向力，其方向视正、反装情况而定 正装（面对面）反装（背靠背),FS1,FS2,FS2,FS1,FS1,FS1,FS2,FS2,正装（面对面）,反装（背靠背),三、向心推力轴承的轴向力计算,3.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。,滚动轴承尺寸的选择,根据外加轴向载荷FA及内部轴向力FS1、FS2“判断”：若FA+Fs2Fs1,FR,FA,Fr1,FS1,FS2,轴承 被压紧，轴承被放松则 Fa1=FA+FS2 Fa2=FS2,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。,若FA+Fs2Fs1，轴承 被压紧，轴承被放松则 Fa1=FS1 Fa2=FS1-FA,Fr2,4.角接触轴承的轴向载荷计算,滚动轴承尺寸的选择6,滚动轴承尺寸的选择,向心推力轴承所受轴向力Fa的计算方法可以归纳为：由派生轴向力及外加轴向力的计算与分析，判断被“放松”或被“压紧”的轴承；,向心推力轴承所受轴向力Fa的计算方法也可以归纳为：就一个支点的轴承而言，对比其本身派生轴向力与外加轴向力（另一支点的派生轴向力与外加轴向力之合力），其较大者为该轴承的轴向力。,确定被“放松”轴承的轴向力仅为其本身派生的轴向力；,被“压紧”轴承的轴向力则为除去本身派生的轴向力后其余各轴向力之合力。,径向力Fr的计算由受力平衡条件求出,滚动轴承尺寸的选择5,Example：,Shown in the figure,a shaft is supported by a pair tapered roller bearings with Cr=34kN and tan=0.25(where is the contact angle).The loads acting on the shaft are FR=1500N and FA=825N.The rotating speed of the shaft is n=2600r/min.(1)Find the radial forces acting on the two bearings:Fr1 and Fr2.(2)Find the axial forces acting on the two bearings:Fa1 and Fa2.(3)If the impact load factor is fp=1.5,find the equivalent dynamic loads P1 and P2 of the two bearings.(4)Find the bearing lives:L10h1 and L10h2.,FR,FA,Fr1,FS1,FS2,2,1,Fr2,200,600,例：图示斜齿轮轴系，两端正装两个圆锥滚子轴承，轴颈d0=3035mm；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=600 Ra1=Ra2=202.5 则 RVI=397.5，RV2=802.5,解：选取轴承型号“30206”（7206）C=24.8kN，e=0.36，Y=1.7,50,50,Rr1,Rr2,Ra1,Ra2,Rt1,Rt2,R1,R2,Fr,Fa,Ft,1.计算径向力 水平平面 Rt1=Rt2=1500,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,R1,R2,Fa=900N,FS1,FS2,P1=fPR1=1.51552=2328NP2=fP(X R2+Y A2)=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=1.7,4.计算寿命,补充：一支承处成对安装角接触轴承的计算特点,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。,基本额定动载荷：,例：如图，由一组圆锥滚子轴承30210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30210：Cr=73200N,e=0.402,Fr1,Fr2,FA,1.7173200=125172N,Y=2.5,2.5,125172,13606h,滚动轴承尺寸的选择7,滚动轴承尺寸的选择,四、滚动轴承的静承载能力,对于在工作载荷下基本不旋转或缓慢旋转或缓慢摆动的轴承，其失效形式不是疲劳点蚀，而是因滚动接触面上的接触应力过大而产生的过大的塑性变形。,在国家标准中，对每一种规格的滚动轴承规定了一个不应超过得载荷界限基本额定静载荷，用C0表示。,轴承上作用的径向载荷Fr与轴向载荷Fa应折合成一个当量静载荷P0,即：P0=X0Fr+Y0Fa,式中：X0、Y0分别为当量静载荷的径向载荷系数和轴向载荷系数，可由轴承手册查取。,按轴承静承载能力选择轴承的公式为：,式中：S0为静强度安全系数，可由设计手册查取。,五、滚动轴承的极限转速(Limiting Speed),每种轴承的极限转速n0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；,f1-载荷系数，f2-载荷分布系数，,不符上述条件时应进行修正：,滚动轴承尺寸的选择,六、滚动轴承尺寸选择的过程,由力分析确定轴承所承受的Fr与Fa,滚动轴承尺寸的选择9,滚动轴承尺寸的选择,七、滚动轴承的可靠度,在一般的工程问题中，均以轴承的基本额定动载荷和基本额定寿命来衡量轴承的承载能力，这时对应的可靠度均为90%。但是，对于航空航天产品、国防装备等，对于轴承的可靠度有更高的要求。这时滚动轴承寿命的计算须引入可靠性系数a1，即修正寿命为：,可靠度不为90%时的额定寿命修正系数a1(GB/T6391-1995),a1也可按下式计算确定：,式中R为要求达到的可靠度。,17-5 滚动轴承的组合结构设计(Mounting and Closure of Rolling Bearing),轴承的装置设计的内容包括：轴承的定位和紧固、轴承的配置设计、轴承位置的调节、轴承的润滑与密封、轴承的配合以及轴承的装拆等问题。,17.5.1 滚动轴承的定位和紧固,滚动轴承的轴向紧固是指将轴承的内圈或外圈相对于轴或轴承座实施紧固。具体的紧固方法有很多，下面列举常用的方法。,内圈的紧固方法：,弹性挡圈固定,圆螺母与止动垫圈固定,轴端挡圈固定,紧定衬套、圆螺母、止动垫圈与锥孔内圈固定。,17.5.1 滚动轴承的定位和紧固,外圈的紧固方法：,端盖固定,孔用挡圈,轴承外圈止动槽,螺纹环紧固,17.5.2 滚动轴承的配置,（1）轴、轴承和轴上零件相对于机座要有确定位置，能保证运动和力的传递。,设计轴系应使它的结构保证两方面的要求：,（2）轴系的结构设计应保证不产生过大的温度应力。,1 两端固定式,17.5.2 滚动轴承支承端结构形式,两端固定支承,双支点各单向固定,1 两端固定式,2.一端固定、一端游动式,3.两端游动式,常用配制方案,轴承配置-指对于一个轴系应采用几个轴承支承、如何支承、如何配置等问题。,1 两端固定式,17.5.1 滚动轴承支承端结构形式,轴的两个支点中每个支点都能限制轴的单向移动，两个支点合起来就限制了轴的双向移动。,2.一端固定、一端游动式,这种支承结构适用于轴的温度变化大和跨距较大的场合。,固定支承,游动支承,选用深沟球轴承时，外圈与端盖间应留有间隙。,适用于温度变化较大的长轴。,3.两端游动式,人字齿轮由于本身的轴向限位作用，其中一根轴设计成两端固定的形式，另外一根轴必须游动，否则会卡死。,三、轴承组合的调整,1.轴承间隙的调整,螺钉调整,2.轴系位置的调整,对于某些可调游隙的轴承，在安装时给与一定的轴向压紧力，使得内外圈产生相对移动而消除游隙，并在套圈和滚动体接触处产生弹性预变形，借此提高轴的旋转精度和刚度。这种方法称为轴承的预紧。,目的：使轴上的零件具有准确的工作位置。如齿轮、带轮等,例如：圆锥齿轮传动，要求两个节锥顶点相重合。,对于蜗杆传动，要求蜗轮中间平面通过蜗杆的轴线。,才能保证正确啮合。,方法：套杯+调整垫片,滚动轴承的组合设计(Mounting and Closure of Rolling Bearing),2.轴系位置的调整,液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算5,液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算4,滚动轴承的组合设计,轴承组合位置调整的方法：,套杯+调整垫片,四、轴承组合的配合,内圈孔-轴,基孔制,外圈-轴承座孔,基轴制,配合是指内圈与轴颈、外圈与外壳孔的配合。,除了对轴承的内外颈规定了直径公差外，还规定了平均内径和平均外径(dm，Dm)的公差。,因为轴承的内、外圈属于薄壁零件，容易变形。当它装入外壳孔或装在轴上后，其内外圈的不圆度将受到外壳孔及轴颈形状的影响。,标准规定，0 6 5 4 2各级公差等级的轴承的的内径dm和外经Dm均采用单向制，且统一采用上偏差为零，下偏差为负的分布。,滚动轴承作为一种通用的标准件，规定采用以下配合类型：,滚动轴承内孔与轴的配合采用基孔制。当按国家标准选取时，其配合要比圆柱公差的同类配合要稍紧一些。,常用的轴公差代号有：k6、m6,滚动轴承的组合设计,滚动轴承外经与外壳孔的配合采用基轴制。当按国家标准选取时，其配合要比圆柱公差的同类配合要稍紧一些。,常用的孔公差代号有：H7、J7、Js7,游动支点：G7,液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算5,液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算4,滚动轴承的配合(Tolerances),滚动轴承是标准件，轴承内圈与轴的配合采用基孔制，轴承外圈与轴承座孔的配合采用基轴制。,在设计时，应根据及其的工作条件、载荷的大小及性质、转速的高低、工作温度及内外圈中哪一个套圈跳动等因素选择轴承的配合。,当外载荷方向不变时，转动套圈应比固定套圈的配合紧一些。,高速、重载情况下应采用较紧配合。,作游动支撑的轴承外圈与座孔间应采用间隙配合，但又不能过松而 发生相对转动,轴承与空心轴的配合应选用较紧配合，部分式轴承座座孔与轴承外 圈的配合应较松。,充分考虑温升对配合的影响。,五、轴承组合支承部分的刚度(Stiffness)和同轴度,轴承座孔壁应有足够的厚度，并用加强肋增强其刚性。,支撑结构中同一根轴上的轴承座孔尽可能同心。,角接触轴承安装方式不同时轴承组合的刚性也不同。,六、滚动轴承的润滑(Lubrication),1润滑的目的,润滑可以降低滚动轴承内部的摩擦，减少磨损和发热量；,轴承的摩擦发热使轴承升温，油润滑可以到起冷却作用，从而降低轴承的 工作温度，延长使用寿命；,良好的润滑状态，可在滚动体与滚道间形成一层使两者隔开的油膜，可以 使接触压力减小；,轴承零件表面覆盖一层润滑剂，可以防止表面氧化生锈。,选哪一类润滑方式，这与轴承的速度有关。选择润滑方式时，可查阅各类润滑方式的dn值界限表。,2润滑方式的选择,轴承常用的润滑方式有油润滑和脂润滑两类。,脂润滑优点：不容易流失、便于密封和维护，充填一次，可运转较长时间。,油润滑优点：摩擦阻力小、能散热，可在高速、高温环境下使用。,液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算5,液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算4,滚动轴承的润滑,轴承的常用润滑方式,七、滚动轴承的密封(Sealing),作用：阻止灰尘、水、酸气和其它杂物进入轴承，防止润滑剂流失。,密封装置可分为：非接触式密封和接触式密封。,滚动承的密封方式的选择与润滑的种类、工作环境、温度、密封表面的圆周速度有关。,适用场合：脂润滑，要求环境清洁，轴颈圆周轴速度v45 m/s，工作温度不超过90,矩形断面的毛毡圈被安装在梯形槽内，它对轴产生一定的压力而起到密封作用。,适用场合：脂或油润滑，轴颈圆周轴速度v45 m/s，工作温度:-40100,防漏油,防灰尘,密封唇朝外，主要目的是防灰尘、杂质,接触式密封：,适用场合：脂润滑，要求环境干燥清洁。,靠轴与端盖之间的细小环形间隙密封，间隙愈小愈长，效果愈好，间隙取0.10.3 mm。,间隙封圈,=0.10.3 mm,非接触式密封：,适用场合：脂润滑或油润滑，工作温度不高于密封用 脂的滴点。密封效果可靠。,图b为轴向曲路，因考虑到轴受热后会变长，间隙取=1.52 mm。,迷宫式封圈,=0.10.2 mm,=1.52 mm,将旋转件与静止件之间的间隙做成迷宫形式，并在间隙中充填润滑油或润滑脂以加强密封效果。分为径向和轴向两种结构。,适用场合：适用于脂润滑或油润滑，密封效果可靠。,也可以把多种密封形式组合在一起。这是组合密封的一种型式-毛毡加迷宫，可充分发挥各自的优点，提高密封效果。组合密封的方式很多，不一一列举。,组合式密封：,八、轴承的预紧(Preloading),轴承的预紧就是在安装轴承时使其受到一定的轴向力，以消除轴承的游隙并使滚动体和内、外圈接触处产生弹性预变形。,预紧的目的在于提高轴承的刚度和旋转精度。,方法,加金属垫片,磨窄套圈,九、滚动轴承的安装与拆卸,（1）轴承的安装,冷压法,热套法,（2）轴承的拆卸,用工具或压力机拆卸轴承,为方便拆卸，轴上定位轴肩的高度应小于轴承内圈的高度。,装拆滚动轴承时，要特别注意以下两点：,1)不允许通过滚动体来传力，以免使滚道或滚动体造成损伤。,2)由于轴承的配合较紧，装拆时应使用专门的工具。,滚动轴承的安装与拆卸,错误的施力,正确的施力,错误,正确,内圈的拆卸,外圈的拆卸,滚动轴承的安装,装内圈于轴上,内外圈上同时受力,对于一根轴上两个支承的座孔，必须尽可能地保持同心。最好的办法是采 用整体结构的外壳，并把两轴承孔一次镗出；,正确选择轴承的配合，保证轴承正常运转，防止内圈与轴、外圈与外壳孔 在工作时发生相对转动；,在安装轴承的过程中，应确保实施安装轴承的力不作用的滚动体上，否则 将使轴承损坏；,对轴承适当地预紧，以此提高轴承的旋转精度，增加轴承装置的刚度、减 小机器工作时轴的振动。,在进行滚动轴承的安装设计时，应注意以下问题：,应尽量保证轴及轴承座有足够的刚度，以避免过大的变形使滚动体受阻滞 而使轴承提前损坏；,17-7 滚动轴承与滑动轴承性能对照,续表,1.滚动轴承代号由前置代号、基本代号和后置代号组成，其中基本代号表示。,1.滚动轴承代号由前置代号、基本代号和后置代号组成，其中基本代号表示：,A.轴承的类型、结构和尺寸；B.轴承组件；C.轴承游隙和配置；D.轴承内部结构和公差尺寸；,2.滚动轴承的类型代号由 组成。,A.数字；B.数字或字母；C.字母；D.字母加数字；,3.只能承受径向载荷。,A.深沟球轴承；B.调心球轴承；C.圆锥滚子轴承；D.圆柱滚子轴承；,4.只能承受轴向载荷。,A.推力球轴承；B.滚针轴承；C.圆锥滚子轴承；D.圆柱滚子轴承；,A.轴承的类型、结构和尺寸；B.轴承组件；C.轴承游隙和配置；D.轴承内部结构和公差尺寸；,3.只能承受径向载荷。,A.深沟球轴承；B.调心球轴承；C.圆锥滚子轴承；D.圆柱滚子轴承；,3.只能承受径向载荷。,A.深沟球轴承；B.调心球轴承；C.圆锥滚子轴承；D.圆柱滚子轴承；,本章自测题：,5.不能同时用来承受径向载荷和轴向。,A.深沟球轴承；B.调心球轴承；C.圆锥滚子轴承；D.圆柱滚子轴承；,6.角接触球轴承承受轴向载荷的能力，随接触角的增大而,A.增大；B.减小；C.不变；D.不定；,7.有a)7230C和b)7230AC两种滚动轴承，在相同的径向载荷作用下，它们的派生轴向力Fsa、Fsb比较是：,A.FsaFsb；B.FsaFsb；C.Fsa=Fsb；D.不确定；,8.若转轴在载荷作用下弯曲变形较大或轴承座孔不能保证良好的同轴度，宜选用类型代号为 的轴承。,A.1或2；B.3或7；C.N或NU；D.6或NA；,5.不能同时用来承受径向载荷和轴向。,A.深沟球轴承；B.调心球轴承；C.圆锥滚子轴承；D.圆柱滚子轴承；,9.滚动轴承通常应成对使用。,A.深沟球轴承；B.调心球轴承；C.圆锥滚子轴承；D.圆柱滚子轴承；,10.在正常条件下工作，滚动轴承的主要失效形式为。,A.滚动体或滚道表面疲劳点蚀；B.滚动体破裂；C.滚道磨损；D.滚动体与套圈间发生胶合；,11.进行滚动轴承寿命计算的目的是使滚动轴承早期不致发生。,A.磨损；B.裂纹；C.疲劳点蚀；D.塑性变形；,12.基本额定动载荷和当量动载荷均相同的球轴承和滚子轴承的寿命 相同。,A.一定；B.一定不；C.不一定；,13.深沟球轴承的载荷增加一倍，其额定寿命将降低到原来的 倍。,A.0.5；B.0.875；C.0.125；D.0.099；,14.推力球轴承不适用于高转速的轴，是因为高速时，从而使轴承寿命降低。,A.冲击过大；B.滚动体离心力过大；C.圆周速度过大；D.滚动阻力过大；,15.滚动轴承的基本额定寿命是指同一批轴承中 的轴承能达到的寿命。,A.99%；B.90%；C.95%；D.50%；,16.若在不重要的场合，滚动轴承的可靠度可降低到80%，则它的额定寿命。,A.增长；B.缩短；C.不变；D.不定；,17.某滚动轴承基本额定寿命是1.2106转，在基本额定动载荷作用下运转了105转后，轴承。,A.一定失效了；B.不可能失效；C.也可能失效；,18.对温度较高或较长的轴，其轴系固定结构可采用。,A.两端固定安装的深沟球轴承；B.两端固定安装的角接触球轴承；C.一端固定另一端游动的形式；D.两端游动安装的结构形式；,19.滚动轴承的内圈与轴颈、外圈与孔座的配合。,A.均为基轴制；B.前者为基轴制，后者为基孔制；C.均为基孔制；D.前者为基孔制，后者为基轴制；,20.不是滚动轴承预紧的目的。,A.增大支承刚度；B.提高旋转精度；C.减小振动噪音；D.降低摩擦阻力；,