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　　1、第十三章 滚动轴承,13-1 概述,13-2 滚动轴承的主要类型和代号,13-3 滚动轴承的类型选择,13-4 滚动轴承的工作情况,13-5 滚动轴承尺寸的选择,13-6 轴承装置的设计,13-1 概 述,滚动轴承依靠其主要元件间的滚动接触来支承转动或摆动零件，其相对运动表面间的摩擦是滚动摩擦。,一、滚动轴承的组成：,一般由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。,滚动体是基本元件,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。,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。,二、滚动轴承的材料要求：,

　　2、常用：GCr15、GCr15SiMn、GCr6、GCr9等。,三、滚动轴承与滑动轴承的比较：,主要优点：1、摩擦力矩和发热较小。2、维护方便，润滑剂消耗较小；3、大大减少有色金属的消耗。,主要缺点：1、径向外廓尺寸比滑动轴承大； 2、接触应力高，承受冲击载荷能力较差，高速重载下寿命较低； 3、小批生产特殊的滚动轴承时成本高； 4、减振能力不如滑动轴承好。,13-2 滚动轴承的主要类型和代号,一、滚动轴承的主要类型、性能与特点：,根据滚动体形状分：,球 轴 承 滚子轴承,滚子轴承,球 轴 承,13-2 滚动轴承的主要类型和代号,一、滚动轴承的主要类型、性能与特点：,根据滚动体形状分：,球 轴 承

　　3、 滚子轴承,球轴承和滚子轴承的一般特性比较,根据承受负荷的主要方向分 ：,向 心 轴 承 推 力 轴 承 向心推力轴承,向心轴承 推力轴承 向心推力轴承,几种最常见的滚动轴承：,随轴转动的叫动圈或轴圈,不能转动的叫座圈或定圈,类型和代号2,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,圆柱滚子轴承,推力球轴承,角接触球轴承,圆锥滚子轴承,调心球轴承, 各类轴承的主要性能、特点，见表13-1,二、滚动轴承的代号：,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

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　　4、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。,重点掌握,13-3滚动轴承的选择,选择轴承的类型和直径系列,按轴径确定轴承内径,在机械设计过程中，应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：,对没有严格要求的轴承,可不进行承载能力验算,END,进行承载能力验算,合格,不合格,对有较严格要求的轴承,二、滚动轴承类型选择应考虑的问题：,承受载荷情况：,尺寸的限制：,向心轴承 推力轴承 向心推力轴承,滚子轴承及尺寸系列较大的轴承能承受较大载荷； 球轴承及尺寸系列较小的轴承则反之。,当对轴承的径向尺寸受到限制

　　5、时，可选用滚针轴承变速，或只使用滚动体。如：汽车变速箱、自行车。自行车拆装时注意观察分析。,方向：,大小：,转速的限制：,调心性要求：,球轴承和轻系列的轴承能适应较高的转速； 滚子轴承和重系列的轴承则反之； 推力轴承的极限转速较低。,调心球轴承和调心滚子轴承均能满足一定的调心要求。,轴承的安装和拆卸,经济性要求：,选择轴承时，要详细了解各类轴承的价格，在满足使用要求的前提下，尽可能的降低成本。,13-4滚动轴承的工作情况,讨论向心轴承和向心推力轴承工作时，元件上载荷分布和变化情况。,一、轴承工作时元件上的载荷分布,1、轴承承受轴向载荷,每个滚动体上产生的径向力也相等。,每个滚动体受的轴向力为：

　　6、,2、向心轴承承受径向载荷 ：,下半圈称为承载区， 处于最低位置的滚动体的变形量最大，它承受的载荷也最大：,球轴承：,滚子轴承：,3、向心推力轴承承受径向载荷：,向心推力轴承存在着接触角,各滚动体反力,派生轴向力,圆锥滚子轴承,圆锥滚子轴承,（1）、当只有最下面一个滚动体受载时：,（2）、受载滚动体数目增多时，径向载荷Fr不变，派生轴向力Fd将增大：,此时平衡派生轴向力所需的轴向力为：,、当 时，约半数的滚动体同时受载； 、当 时，开始全部滚动体同时受载。,实际工作时，应使至少半数的滚动体同时受载，安装时，一般成对对称安装。,4、向心推力轴承同时承受径向载荷和轴向载荷：, 载荷作用角。,轴承中

　　7、载荷分布情况与载荷比值 有关。,向心推力轴承承受双向载荷（同时承受径向载荷和轴向载荷）。,（1）、 愈大（即负荷作用角 愈大），则轴承承载区愈大； （2）、当 ，轴承的承载区为半周(图1)； （3）、当 ，轴承的承载区半周(图2)； （4）、当 ，轴承的承载区半周(图3)。,二、滚动轴承工作时元件上载荷及应力的变化：,滚动体和转动的内、外圈上某一点受力变化情况：,固定的内、外圈上在承载区内某一点受力变化情况：,滚动轴承尺寸的选择2,13-5滚动轴承尺寸的选择,一、滚动轴承的失效形式 二、计算准则 三、滚动轴承的寿命计算 四、滚动轴承的当量动载荷 五、向心推力轴承径向载荷Fr与轴向载荷Fa的计算

　　8、 六、滚动轴承的静载荷,一、滚动轴承的失效形式,常见的失效形式：,1）疲劳点蚀,2）塑性变形,保持架塑性变形,滚动体塑性变形,3）磨损,内圈滚道磨损,外圈滚道磨损,外 圈 胶 合,4）胶合,5）、断裂,由于安装不良和受到冲击，内外圈和保持架会发生断裂。,二、计算准则：,(塑性材料要作静强度校核),三、滚动轴承的寿命计算,目的：防止轴承在预期寿命内发生疲劳点蚀破坏。,1、几个术语,轴承的寿命：,轴承中任一滚动体或内、外圈滚道上出现疲劳点蚀前所经历的总转数或在一定转速下工作的小时数。,寿命分布曲线,轴承的基本额定寿命：,具有90可靠度时轴承的寿命，用L10表示。,对轴承基本额定寿命的理解： 对于一

　　9、批轴承, 在达到基本额定寿命期时，有10%的轴承失效了，而90%的轴承还未失效，有可能还可以工作很长时间。 对于单个轴承，在基本额定寿命期内可靠工作的概率是90%，失效的概率是10%。可能未达到寿命期就失效了（10%的可能性），也可能不失效（90%的可能性），有可能还可以工作很长时间，再工作一个或两个基本额定寿命期都不失效。,轴承的寿命/（106r）,寿命分布曲线图,基本额定动载荷：,使轴承的基本额定寿命恰好为一百万转(106)时，轴承所能承受的载荷值，用字母C表示。,分类：,向心轴承,推力轴承,需要解决的问题：,、当所受载荷PC时，轴承寿命为多少？,、轴承所受载荷为P时，要求具有的寿命为L

　　10、，应选用 基本额定动载荷C是多大的轴承。,2、寿命计算,计算公式：,轴承的载荷寿命曲线,或,式中：,球轴承， 3 滚子轴承， 10/3,基本额定动载荷的计算：,高温工作轴承寿命的计算：,时：,引入温度系数后，轴承寿命及所需轴承基本额定动载荷计算式改为：,根据以上各式，已知轴承(C)和载荷，可计算寿命； 如已知预期寿命和载荷，可计算所需轴承的基本额定动载荷。,四、滚动轴承的当量动载荷,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的载荷（用P表示） 。,1、当量动载荷:,2、当量动载荷计算公式:,一般,只受纯径向载荷的轴承,只受纯轴向载荷的轴承,X 径向动载

　　11、荷系数,Y 径向动载荷系数,式中：,只受纯径向载荷的向心轴承和只受纯轴向载荷的推力轴承，当量动载荷比较简单，根据力的平衡原理可直接计算。,对于向心推力轴承，当只受外加的径向载荷时，也会有派生轴向力产生，使当量动载荷计算变得复杂。,X、Y值可从表13-5中查得,五、向心推力轴承径向载荷Fr与轴向载荷Fa的计算：,1、向心推力轴承的安装方式：,以角接触球轴承为例,为减小或消除派生轴向力，轴承常成对使用。,面对面装（正装）,背对背装（反装）,2、载荷分析及计算:,轴承的径向载荷,安装方式简化图,外加轴上径向力,轴承径向力,轴承的轴向力,由力的平衡方程求得。,载荷计算：,、派生轴向力的计算：,注： 是

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　　12、对应教材表13-5中 的 值； 值是由表13-5查出。,一般将派生轴向力的方向与外加轴向力方向一致的轴承，编为2号；另一个为1号。,、轴承的编号：,、轴向力的计算：,安装方式简化图,轴将左窜，1“压紧”，2“放松”，则应加一附加轴向力来阻止轴窜动，有：,轴向力平衡，则满足：,若 时，,若,则有两和情况：,安装方式简化图,若,轴将右窜，轴承2被“压紧”，1被“放松”。同理，有：,3、轴承的压力中心 :,当两轴承支点间的距离与轴承宽度相比比较大时，常以轴承宽度中点作为支点反力的作用位置，即压力中心位置。,滚动轴承尺寸的选择6,1、 给轴承编号:派生轴向力与轴上所受外加轴向力方向相同的为2号。,3、

　　13、 判断轴承被“压紧，还是被“放松”；,当FaeFd2Fd1时，轴承1被“压紧”，轴承2被“放松”，,当FaeFd2Fd1时，轴承1被“放松”，轴承2被“压紧”，,其大值作为选择轴承或校核轴承寿命依据。,向心推力轴承轴向载荷Fa的计算方法小结：,2、计算派生轴向力；,4、 计算两轴承的当量动载荷，根据判断系数e确定X和Y的值。,实际计算时，计及实际载荷波动的影响，引入载荷系数,式中：,载荷系数,向心推力轴承： 或受双向载荷：,纯径向载荷：,纯轴向载荷：,（13-8a),（13-9a),（13-10a),六、滚动轴承的静载荷,1、基本额定静载荷：,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

　　14、到一定值的载荷作为轴承静强度的界限，称为轴承的基本额定静载荷。,向心轴承,推力轴承,2、当量静载荷：,式中： 当量静载荷径向载荷系数； 当量静载荷轴向载荷系数。,3、按轴承静载能力选择轴承公式：,式中： 轴承静强度安全系数。,13-6 轴承装置的设计,一、轴承的轴向固定,内 圈 紧 固,外 圈 紧 固,二、轴承组的轴向固定,1.两端固定式,2、一端固定、一端游动式,3.两端游动式,三、轴承组合的调整,1.轴承间歇的调整,方法三圆螺母调整,2.轴系位置的调整,四、轴承组合支撑部分的刚度和同轴度,1、合理布置轴承,角接触轴承安装方式不同时轴承组合的刚性也不同。,正装,反装,2、轴承座孔壁应有足够的

　　15、厚度，并用加强肋增强其刚性,3、支撑结构中同一根轴的轴承座孔尽可能同心，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。,五、轴承的预紧,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。,1、圆锥滚子轴承正装，用螺纹预紧：,2、角接触球轴承反装，外圈加垫片，用螺母预紧：,3、弹簧预紧：,六、滚动轴承的配合与拆装,1滚动轴承的配合,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，

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　　16、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。,装拆滚动轴承时，不能通过滚动体来传力，以免使滚道或滚动体造成损伤。由于轴承的配合较紧，装拆时以使用专门的工具为宜。,2滚动轴承的安装与拆卸,错误的施力方法,正确的施力方法,正确的施力方法,注意：为方便拆卸，轴上定位轴肩的高度应小于轴承内圈的高度。,七、 滚动轴承的润滑与密封,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。,2润滑方式的选择,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。,轴承常用的润滑方式有油润滑和脂润滑两类。,3密封,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。,常见接触式密封：,用毡圈油封密封皮碗密封,常见非接触式密封：,油沟式密封 迷宫式密封 组合式密封,

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