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1、13-5 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择1 滚动轴承的失效形式和滚动轴承的失效形式和基本额定寿命基本额定寿命2 滚动轴承的滚动轴承的基本额定动载荷基本额定动载荷3 滚动轴承寿命计算滚动轴承寿命计算4 滚动轴承的当量动载荷滚动轴承的当量动载荷 5 角接触球轴承和圆锥滚子轴承的径向载荷角接触球轴承和圆锥滚子轴承的径向载荷 Fr与轴向载荷与轴向载荷Fa的计算的计算6 滚动轴承的静载荷滚动轴承的静载荷5 角接触球轴承和圆锥滚子轴承的径向载角接触球轴承和圆锥滚子轴承的径向载荷荷 Fr与轴向载荷与轴向载荷Fa的计算的计算Fr、FaFr1、Fa1Fr2、Fa2这两类轴承在使用中因径向力的作用将产这两类
2、轴承在使用中因径向力的作用将产这两类轴承在使用中因径向力的作用将产这两类轴承在使用中因径向力的作用将产生派生的轴向力，为保证正常工作一般成生派生的轴向力，为保证正常工作一般成生派生的轴向力，为保证正常工作一般成生派生的轴向力，为保证正常工作一般成对使用。对使用。对使用。对使用。计算当量动载荷应考虑派生轴向力的影响计算当量动载荷应考虑派生轴向力的影响径向载荷径向载荷Fr1、Fr2：可根据作用在轴上的径向力：可根据作用在轴上的径向力FreFre按平衡条件求出。按平衡条件求出。由由Fr1、Fr2派生的轴向力派生的轴向力Fd1、Fd2大小由表大小由表13-7方向：指向大口方向：指向大口圆锥滚子轴承角接
3、触球轴承70000C(a=15)70000AC(a=25)70000B(a=40)Fd=Fr(2Y)Fd=eFrFd=0.68FrFd=1.14Fr当约有半圈滚动体受载时，当约有半圈滚动体受载时，F Fd d的计算公式的计算公式 Fd2+Fae=Fd1，轴达到平衡轴达到平衡 Fd2+Fae Fd1，轴有向左移动的趋势，轴有向左移动的趋势，2轴承放松，轴承放松，1轴轴承压紧承压紧Fa1=Fd2+Fae ，Fa2=Fd2 Fd2+FaeFd1，轴有向右移动的趋势，轴有向右移动的趋势，1轴承放松，轴承放松，2轴承压轴承压紧紧Fa1=Fd1 ，Fa2=Fd1-FaeW计算向心推力轴承的轴向力计算向心推
4、力轴承的轴向力Fa的方法为：的方法为：先通过派生轴向力及外加轴向载荷的计算与分析，判断先通过派生轴向力及外加轴向载荷的计算与分析，判断两支承轴承哪一个被两支承轴承哪一个被“放松放松”、哪一个被、哪一个被“压紧压紧”被被“放松放松”轴承所受实际轴向力等于其本身的内部派生轴向轴承所受实际轴向力等于其本身的内部派生轴向力；被力；被“压紧压紧”轴承所受实际轴向力等于除其本身内部派生轴承所受实际轴向力等于除其本身内部派生轴向力以外的其余各轴向力的代数和轴向力以外的其余各轴向力的代数和向心推力轴承所受轴向力向心推力轴承所受轴向力Fa的计算方法也可以归纳为：的计算方法也可以归纳为：Fa与Fd2同向取“+”F
5、a与Fd1同向取“+”即：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。该轴承的轴向力。受力分析注意点：受力分析注意点：1)分析计算两支承的径向力分析计算两支承的径向力Fr1、Fr2 2)计算因径向力引起的内部派生轴向力计算因径向力引起的内部派生轴向力Fd1、Fd2，并确定其方向并确定其方向3)判断两支承轴承哪一个被放松、哪一个被压紧判断两支承轴承哪一个被放松、哪一个被压紧4)被放松轴承所受实际轴向力等于其本身
6、的内部派被放松轴承所受实际轴向力等于其本身的内部派生轴向力；被压紧轴承所受实际轴向力等于除其本生轴向力；被压紧轴承所受实际轴向力等于除其本身内部派生轴向力以外的各轴向力的代数和身内部派生轴向力以外的各轴向力的代数和 （Fa1、Fa2）轴承反力的径向分力在轴心线上的作用点，叫轴承的压力中心轴承反力的径向分力在轴心线上的作用点，叫轴承的压力中心两轴承反装时支承跨距大，正装时支承跨距小。两轴承反装时支承跨距大，正装时支承跨距小。6 滚动轴承的静载荷滚动轴承的静载荷 静载荷计算主要针对转速极低、摆动或基本上静载荷计算主要针对转速极低、摆动或基本上不旋转且承受较大载荷的轴承（主要失效形式为接不旋转且承受
7、较大载荷的轴承（主要失效形式为接触应力过大引起的塑性变形）触应力过大引起的塑性变形）基本额定静载荷：在内外圈相对转速为基本额定静载荷：在内外圈相对转速为 0 时，时，受力最大的滚动体与内外圈接触处最大接触应力达受力最大的滚动体与内外圈接触处最大接触应力达到某规定值时轴承所受到的载荷，到某规定值时轴承所受到的载荷，C0 与动载荷计算相似，应首先计算当量静载荷与动载荷计算相似，应首先计算当量静载荷 P0=X0 Fr+Y0 Fa 校核或轴承选择的公式为：校核或轴承选择的公式为：C0 S0 P 0 S0轴承静强度安全系数轴承静强度安全系数滚动轴承尺寸选择的过程滚动轴承尺寸选择的过程由力分析确定轴承所承
8、受的由力分析确定轴承所承受的Fr与与Fa计算当量动载荷计算当量动载荷P=fP(XFr+YFa)明确轴承的工作转速明确轴承的工作转速n与预计寿命与预计寿命L10计算轴承应满足的基本额定动载荷计算轴承应满足的基本额定动载荷由轴承样本（手册）查取合适的轴承由轴承样本（手册）查取合适的轴承13-6 轴承装置的设计轴承装置的设计1 支承部分的刚性和同心度支承部分的刚性和同心度2 轴承的配置轴承的配置3 滚动轴承的轴向紧固滚动轴承的轴向紧固4 轴承的游隙及轴上零件位置的调整轴承的游隙及轴上零件位置的调整5 滚动轴承的滚动轴承的配合配合6 滚动轴承的拆装滚动轴承的拆装7 滚动轴承的润滑滚动轴承的润滑8 滚动
9、轴承的密封装置滚动轴承的密封装置1 支承部分的刚性和同心度支承部分的刚性和同心度作用：避免轴承在角偏差较大情况下作用：避免轴承在角偏差较大情况下 工作，缩短寿命。工作，缩短寿命。要求：轴的刚性及支承轴径的同心度；要求：轴的刚性及支承轴径的同心度；支承座的刚性和同轴度。支承座的刚性和同轴度。措施：措施：增大轴径增加轴的刚度；增大轴径增加轴的刚度；轴承座应有足够壁厚或加加强筋，轴承座应有足够壁厚或加加强筋，对轻合金或非金属使用钢或铸铁套杯；对轻合金或非金属使用钢或铸铁套杯；对于一根轴上两个支承的座孔，必须尽可能地保持同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
10、，并把两轴承孔心。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；一次镗出；轴承孔分为两个外壳，则应组合在一起进行镗孔。轴承孔分为两个外壳，则应组合在一起进行镗孔。措施：措施：增大轴径增加轴的刚度；增大轴径增加轴的刚度；轴承座应有足够壁厚或加加强筋，轴承座应有足够壁厚或加加强筋，对轻合金或非金属使用钢或铸铁套杯；对轻合金或非金属使用钢或铸铁套杯；对于一根轴上两个支承的座孔，必须尽可能地保持同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；一次镗出；轴承孔分为两个外壳，则应组合在一起进行
11、镗孔。轴承孔分为两个外壳，则应组合在一起进行镗孔。措施：措施：增大轴径增加轴的刚度；增大轴径增加轴的刚度；轴承座应有足够壁厚或加加强筋，轴承座应有足够壁厚或加加强筋，对轻合金或非金属使用钢或铸铁套杯；对轻合金或非金属使用钢或铸铁套杯；对于一根轴上两个支承的座孔，必须尽可能地保持同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；一次镗出；轴承孔分为两个外壳，则应组合在一起进行镗孔。轴承孔分为两个外壳，则应组合在一起进行镗孔。2 轴承的配置轴承的配置 一般一根轴上两个支点，每一支点可为一个一般一
12、根轴上两个支点，每一支点可为一个轴承或几个轴承组合使用。两支点上轴承配置轴承或几个轴承组合使用。两支点上轴承配置应考虑因素有：轴的位置、防止轴向窜动、轴应考虑因素有：轴的位置、防止轴向窜动、轴的受热膨胀伸长等。的受热膨胀伸长等。双支点各单双支点各单向向向向固定固定一支点双向固定，另一端支点一支点双向固定，另一端支点游动游动两端游动支承两端游动支承常见有三种：常见有三种：特点：两个轴承各限制一个方向的轴向位移。特点：两个轴承各限制一个方向的轴向位移。使用于工作温度变化不大的短轴，必要时可预使用于工作温度变化不大的短轴，必要时可预留补偿间隙。留补偿间隙。双支点各单向双支点各单向固定固定固定固定圆锥
13、滚子轴承圆锥滚子轴承面对面安装，面对面安装，轴承由轴的两轴承由轴的两端装上端装上圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承背靠背安装，背靠背安装，轴承由一端装轴承由一端装上锥齿轮轴上锥齿轮轴深沟球轴承，由轴的两端安装，右端预留间隙深沟球轴承，由轴的两端安装，右端预留间隙特点：两个支承中，一端双向固定，一端游动。其中特点：两个支承中，一端双向固定，一端游动。其中固定支承内外圈都固定，可承受双向轴向载荷。固定支承内外圈都固定，可承受双向轴向载荷。一支点双向固定，另一端支点一支点双向固定，另一端支点一支点双向固定，另一端支点一支点双向固定，另一端支点游动游动主要用于跨距大、受热较高的长轴。主要用于跨距大、受热较高的长
14、轴。图图图图11游动支承若使用内外圈不可分离型轴承，只游动支承若使用内外圈不可分离型轴承，只游动支承若使用内外圈不可分离型轴承，只游动支承若使用内外圈不可分离型轴承，只须固定内圈，而外圈可在轴向双向游动须固定内圈，而外圈可在轴向双向游动须固定内圈，而外圈可在轴向双向游动须固定内圈，而外圈可在轴向双向游动图图 2固定支承固定支承固定支承固定支承为深沟球为深沟球为深沟球为深沟球轴承，游轴承，游轴承，游轴承，游动支承为动支承为动支承为动支承为圆柱滚子圆柱滚子圆柱滚子圆柱滚子轴承轴承轴承轴承若使用内外圈可分离型轴承，则内外圈应分别固定。若使用内外圈可分离型轴承，则内外圈应分别固定。若使用内外圈可分离型
15、轴承，则内外圈应分别固定。若使用内外圈可分离型轴承，则内外圈应分别固定。图图3 因承受较大径向力和轴向力，固定支承由向因承受较大径向力和轴向力，固定支承由向心深沟球轴承和双向推力轴承组合使用。心深沟球轴承和双向推力轴承组合使用。图图4 轴向力较大时，固定支承由一对角接触球轴承面对轴向力较大时，固定支承由一对角接触球轴承面对面安装，既承受径向力又承受轴向力，也可背靠背安装面安装，既承受径向力又承受轴向力，也可背靠背安装两端游动支承两端游动支承 特点：两支承皆为游动支承。一般用于人特点：两支承皆为游动支承。一般用于人字齿轮的轴的支承。字齿轮的轴的支承。3 滚动轴承的轴向紧固滚动轴承的轴向紧固内圈的
16、紧固内圈的紧固轴用弹性挡圈轴用弹性挡圈 主要用于深沟球轴承承受主要用于深沟球轴承承受不大的轴向力的场合不大的轴向力的场合轴端挡圈轴端挡圈 用螺钉紧固在轴端，用于用螺钉紧固在轴端，用于 轴端切割螺纹不方便且承受轴端切割螺纹不方便且承受较大轴向力场合较大轴向力场合圆螺母与止动垫圈配合圆螺母与止动垫圈配合 用于高速且轴向力较大场合用于高速且轴向力较大场合 圆螺母、止动垫圈、开口外锥圆螺母、止动垫圈、开口外锥套筒配合套筒配合 用于内径为圆锥体的轴承转用于内径为圆锥体的轴承转速、轴向力都不大的场合速、轴向力都不大的场合外圈紧固外圈紧固孔用弹性挡圈孔用弹性挡圈 用于向心轴承，轴向力不大且用于向心轴承，轴向
17、力不大且要求减小轴承装置轴向尺寸的场合要求减小轴承装置轴向尺寸的场合止动环止动环 用于有止动槽的深沟球轴承，用于有止动槽的深沟球轴承，外壳不便设凸肩或为剖分结构的场外壳不便设凸肩或为剖分结构的场合合轴承盖轴承盖 用于各类高转速或轴向力很大用于各类高转速或轴向力很大的向心、推力、向心推力轴承的向心、推力、向心推力轴承用螺纹环用螺纹环 用于高速且载荷大而又不用于高速且载荷大而又不宜用轴承盖的情况宜用轴承盖的情况4 轴承的游隙及轴上零件位置的调整轴承的游隙及轴上零件位置的调整 轴承游隙调整主要针对角接触球轴承和圆锥滚子轴承，调整轴承游隙调整主要针对角接触球轴承和圆锥滚子轴承，调整游隙即调整滚动体与内
18、外圈滚道之间的间隙及压紧程度，调整轴游隙即调整滚动体与内外圈滚道之间的间隙及压紧程度，调整轴承受载滚动体的数目，提高轴承承载能力和轴承刚度。承受载滚动体的数目，提高轴承承载能力和轴承刚度。游隙的调整游隙的调整轴上零件位置的调整轴上零件位置的调整5 滚动轴承的配合滚动轴承的配合轴承配合是指内圈与轴颈及外圈与座孔的配合。轴承配合是指内圈与轴颈及外圈与座孔的配合。1.1.基准制：因为滚动体为标准件，基准制：因为滚动体为标准件，因此：轴承内孔因此：轴承内孔轴：基孔制轴：基孔制 轴承外径轴承外径座孔：基轴制座孔：基轴制 2.2.转动圈应比不动圈的配合紧些，且转速越高、载转动圈应比不动圈的配合紧些，且转速
19、越高、载荷越大、振动越强烈时，配合应越紧。荷越大、振动越强烈时，配合应越紧。转动圈与旋转部分的配合：转动圈与旋转部分的配合：n6,m6,k6,js6n6,m6,k6,js6不动圈与不动部分的配合：不动圈与不动部分的配合：J7,J6,H7,G7J7,J6,H7,G7 3.3.剖分式机壳、游动圈或经常拆卸的轴承应选剖分式机壳、游动圈或经常拆卸的轴承应选取较松的配合。取较松的配合。具体的配合公差、配合表面光洁度具体的配合公差、配合表面光洁度和几何形状偏差可按手册确定和几何形状偏差可按手册确定装拆滚动轴承时，不能通过滚动体来传力，以免使滚道装拆滚动轴承时，不能通过滚动体来传力，以免使滚道或滚动体造成损
20、伤。由于轴承的配合较紧，装拆时以使用专或滚动体造成损伤。由于轴承的配合较紧，装拆时以使用专门的工具为宜。门的工具为宜。错误的施力错误的施力正确的施力正确的施力6 滚动轴承的装拆滚动轴承的装拆滚动轴承的安装：滚动轴承的安装：结构不合理！结构不合理！滚动轴承的拆卸：滚动轴承的拆卸：7 滚动轴承的润滑滚动轴承的润滑润滑的作用：降低摩擦阻力、散热、减小接触应润滑的作用：降低摩擦阻力、散热、减小接触应力、吸收振动、防止锈蚀力、吸收振动、防止锈蚀脂润滑脂润滑特点：不易流失，密封简单，只适用于特点：不易流失，密封简单，只适用于 dn 值较低值较低 情况情况主要指标：针入度、滴点主要指标：针入度、滴点(工作温
21、度低于滴点工作温度低于滴点10 30)油润滑油润滑特点：脂润滑不能满足要求时使用特点：脂润滑不能满足要求时使用主要指标：粘度，转速高、载荷大时选用粘度大的润主要指标：粘度，转速高、载荷大时选用粘度大的润 滑油滑油润滑方法：润滑方法：油浴润滑（注意油面高度）、油浴润滑（注意油面高度）、滴油润滑（常用全损耗系统用油滴油润滑（常用全损耗系统用油L-AN25）、）、飞溅润滑（闭式齿轮箱中常用）、飞溅润滑（闭式齿轮箱中常用）、喷油润滑（高速、重载场合使用，压力油喷嘴喷油润滑（高速、重载场合使用，压力油喷嘴对准内圈和保持架之间的间隙）、对准内圈和保持架之间的间隙）、油雾润滑（用于油雾润滑（用于dn值很大的
22、场合）值很大的场合）油浴润滑油浴润滑固体润滑固体润滑特点：用于特殊条件下，如高温、真空等特点：用于特殊条件下，如高温、真空等润滑方法：润滑方法：用粘结剂将润滑剂粘于滚道和保持架用粘结剂将润滑剂粘于滚道和保持架 上；上；润滑剂加入轴承零件材料中，实润滑剂加入轴承零件材料中，实 现自润滑；现自润滑；用电镀等方法使摩擦面形用电镀等方法使摩擦面形 成润滑剂薄膜成润滑剂薄膜常见润滑剂材料：二硫化钼、石墨、聚四氟乙烯常见润滑剂材料：二硫化钼、石墨、聚四氟乙烯8 滚动轴承的密封装置滚动轴承的密封装置密封的目的：防止灰尘、水、酸气及其他杂物进入轴密封的目的：防止灰尘、水、酸气及其他杂物进入轴承，阻止润滑剂流失
23、承，阻止润滑剂流失接触式密封（在轴承盖内放置软材料或耐磨材接触式密封（在轴承盖内放置软材料或耐磨材料，且与转轴直接接触实现密封）料，且与转轴直接接触实现密封）毡圈密封：用于滑动速度小毡圈密封：用于滑动速度小 于于48m/s的场合，最的场合，最高不能超过高不能超过8m/s，摩擦大，摩擦大 唇形密封圈密封唇形密封圈密封 v 1015m/s，轴径处应经表面硬化；封油时封，轴径处应经表面硬化；封油时封唇对着轴承，防灰尘时背对轴承唇对着轴承，防灰尘时背对轴承密封环密封密封环密封 含铬铸铁密封环允许含铬铸铁密封环允许 v 100m/s，锡青铜密封环，锡青铜密封环允许允许v 6080m/s非接触式密封非接触
24、式密封 避免产生摩擦避免产生摩擦隙缝密封：半径隙缝密封：半径 间隙常为，并可填入润滑脂间隙常为，并可填入润滑脂甩油密封甩油密封径向式曲路密封径向式曲路密封固定片固定片旋转片旋转片旋转片旋转片固定片固定片固定片固定片轴向式曲路密封轴向式曲路密封固定片应为剖分式固定片应为剖分式曲路密封曲路密封例题：例题：13-2 设根据工作条件决定在轴的两端反装两设根据工作条件决定在轴的两端反装两个角接触球轴承。已知轴上齿轮受切向力个角接触球轴承。已知轴上齿轮受切向力Ft=2200N，径向力，径向力Fr=900N，轴向力，轴向力Fa=400N，齿轮分度圆，齿轮分度圆直径直径d=314mm，齿轮转速，齿轮转速n=5
25、20r/min，运转中有中，运转中有中等冲击载荷，轴承预期计算寿命等冲击载荷，轴承预期计算寿命 Lh=15000h。设初。设初选两个轴承型号均为选两个轴承型号均为7207C，试验算轴承是否可达，试验算轴承是否可达到预期计算寿命的要求。到预期计算寿命的要求。1 1（S S1 1）2 2（S S2 2）FaFaFrFrFtFt200320解：查滚动轴承样本（或设计手册）可知，解：查滚动轴承样本（或设计手册）可知，7207C 轴承的轴承的C=23500N，C0=17500N。1.求两轴承受到的径向载荷求两轴承受到的径向载荷R1和和R21 12 2FaFaFrFrR R2v2vR R1v1v2.求轴承的计算轴向力求轴承的计算轴向力A1和和 A23.求两轴承当量动载荷求两轴承当量动载荷P1和和P24.验算轴承寿命验算轴承寿命1 12 2FaFaFrFrR R2H2HR R1H1H作业：作业：P342 13-1、13-5谢谢 谢！谢！