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1、第十三章滚动轴承第十三章滚动轴承13-1概述概述13-2滚动轴承的主要类型和代号滚动轴承的主要类型和代号13-3滚动轴承的类型选择滚动轴承的类型选择13-4滚动轴承的工作情况滚动轴承的工作情况13-5滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择13-6滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计一、轴承的功用：一、轴承的功用：二、轴承的基本要求二、轴承的基本要求 三、轴承的分类三、轴承的分类 13-1概概 述述滚动轴承的选用；滚动轴承的选用；滚动轴承的组合设计。滚动轴承的组合设计。四、本章主要解决两个问题：四、本章主要解决两个问题：各零件的各零件的作用：作用：五、滚动轴承的五、滚动轴承的组成：组成：外圈、内圈
2、、滚动体、保持架。外圈、内圈、滚动体、保持架。六、接触角：六、接触角：滚动体与外圈接触处的法线与垂直于轴承滚动体与外圈接触处的法线与垂直于轴承 轴心线的平面之间的夹角称为公称接触角。轴心线的平面之间的夹角称为公称接触角。接触角接触角 轴向承载能力轴向承载能力 轴承轴承类型类型按载荷按载荷方向分方向分按滚动体按滚动体形状分形状分向心轴承：主要承受径向力向心轴承：主要承受径向力推力轴承：主要承受轴向力推力轴承：主要承受轴向力一、分类一、分类 向心推力轴承：承受径向力和轴向力向心推力轴承：承受径向力和轴向力13-2 13-2 滚动轴承的主要类型和代号滚动轴承的主要类型和代号 圆柱滚子圆柱滚子圆锥滚子
3、圆锥滚子球面滚子球面滚子滚针滚针球轴承球轴承滚子轴承滚子轴承二、二、滚动轴承的代号滚动轴承的代号宽宽(高高)度度系列代号系列代号直径系直径系列列代号代号前置代号前置代号 基本代号基本代号 后置代号后置代号表表13-2 滚动轴承代号的排列顺序滚动轴承代号的排列顺序（）类类型型代代号号尺寸系列代号尺寸系列代号注：注：代表字母；代表字母；代表数字代表数字 或加或加成套轴成套轴承分部承分部件代号件代号内内径径代代号号推力球轴承推力球轴承50000滚针轴承滚针轴承(a)NA0000(b)RNA0000 调心球轴承调心球轴承10000 调心滚子轴承调心滚子轴承20000C 圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承3000
4、0(a)单向单向 (b)双向双向 深沟球轴承深沟球轴承60000 角接触球轴承角接触球轴承70000 推力圆柱推力圆柱滚子轴承滚子轴承80000圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承N0000 13-3滚动轴承的类型选择滚动轴承的类型选择 滚动轴承是标准零件，要求设计者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一、滚动轴承选择的一般过程 根据载荷性质选择轴根据载荷性质选择轴承的类型和尺寸系列承的类型和尺寸系列按轴径确定轴承内径按轴径确定轴承内径不进行承载不进行承载能力验算能力验算N NY Y END合格吗？合格吗？校核承载能力校核承载能力 Y Y有严格要
5、求吗？有严格要求吗？N N 载荷方向载荷方向载荷大小载荷大小1、轴承的载荷、轴承的载荷 二、滚动轴承选择应考虑的问题二、滚动轴承选择应考虑的问题 2.轴承的转速轴承的转速 3.轴承的调心性能轴承的调心性能 安装、调整性能：安装、调整性能：经济性：经济性：13-4滚动轴承的工作情况滚动轴承的工作情况一、滚动体的受力分析一、滚动体的受力分析二、滚动体的应力变化情况二、滚动体的应力变化情况滚动体、动圈上确定点的应力变化滚动体、动圈上确定点的应力变化 HFNito固定圈上确定点的应力变化固定圈上确定点的应力变化 HFNito有载荷有载荷无载荷无载荷 当角接触球轴承或圆锥滚子轴承承当角接触球轴承或圆锥滚
6、子轴承承受径向载荷受径向载荷Fr时，由于存在接触角时，由于存在接触角,会产生派生轴向力。会产生派生轴向力。三、派生轴向载荷的产生：三、派生轴向载荷的产生：FaFaeFrFNiFd将迫使内圈和轴径向右移动。可按下表来计算将迫使内圈和轴径向右移动。可按下表来计算Fd Fd=1.14FrFd=0.68FrFd=eFrFd=Fr(2Y)70000B(a a=40)70000AC(a a=25)70000C(a a=15)角接触球轴承角接触球轴承圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承FriFdi 30000，70000轴承必须在径向载荷轴承必须在径向载荷Fr和轴向载荷和轴向载荷Fa的联的联 合作用下工作，以保持较多的
7、滚动体同时受载。因为合作用下工作，以保持较多的滚动体同时受载。因为Fa 适当大，可使内、外圈压紧，使更多的滚动体受载，提适当大，可使内、外圈压紧，使更多的滚动体受载，提 高承载能力。高承载能力。轴向分力的合力形成了轴承的派生轴向力轴向分力的合力形成了轴承的派生轴向力(也称为也称为内部轴向力、附加轴向力内部轴向力、附加轴向力)，它迫使内、外圈自动分离，它迫使内、外圈自动分离，结果可能只剩下最下面一个滚动体受载。结果可能只剩下最下面一个滚动体受载。结论：结论：由于受由于受Fr作用后会产生派生轴向力，故应成对使用。作用后会产生派生轴向力，故应成对使用。派生轴向力的方向是轴承外圈的宽边指向窄边，通过内
8、派生轴向力的方向是轴承外圈的宽边指向窄边，通过内 圈作用在轴上。圈作用在轴上。13-513-5滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择疲劳破坏疲劳破坏永久变形永久变形早期磨损早期磨损胶合胶合轴承元件破裂轴承元件破裂 一、一、滚动轴承的失效形式滚动轴承的失效形式 失效失效形式形式定义：定义：轴承在一定转速下工作，任何零件出现疲劳扩展轴承在一定转速下工作，任何零件出现疲劳扩展 迹象之前的工作小时数称为迹象之前的工作小时数称为可靠度：可靠度：一组相同轴承能达到或超过规定寿命的百分比。一组相同轴承能达到或超过规定寿命的百分比。轴承寿命轴承寿命 二、二、滚动轴承的寿命计算滚动轴承的寿命计算 基本额定寿命：基
9、本额定寿命：一组同一型号轴承，在同一运转条件下工一组同一型号轴承，在同一运转条件下工 作，其可靠度作，其可靠度R为为9090%时，能达到或超过时，能达到或超过 的寿命的寿命 L L(L Lh h)。在到达额定寿命时，有在到达额定寿命时，有9090%的轴承的轴承没坏，只损坏没坏，只损坏了了1010%。当一组可靠度为当一组可靠度为90%90%的轴承运转达到一百的轴承运转达到一百万万(106)转时，轴承所能承受的载荷转时，轴承所能承受的载荷C。.基本额定动载荷基本额定动载荷 寿命计算公式寿命计算公式 寿命指数寿命指数球轴承球轴承滚子轴承滚子轴承3 310/310/3=hPfCfnLPth60106h
10、PfCfnPt16667三、当量动载荷的计算三、当量动载荷的计算P=X Fr+Y Fa轴承类型轴承类型 相对轴向载荷相对轴向载荷 Fa/Fr e Fa/Fr e 名名 称称 代代 号号 Fa/C0r X Y X Y 判断系数判断系数e 调心球轴承调心球轴承 10000 1 (Y1)0.65 (Y2)(e)调心滚子轴承调心滚子轴承 20000 1 (Y1)0.67 (Y2)(e)推力调心滚子轴承推力调心滚子轴承 29000 1 1.2 1 1.2圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承 30000 1 0 0.4 (Y)(e)深沟球轴承深沟球轴承 60000角接触球轴承角接触球轴承0.172 2.30 0.19
11、0.345 1.99 0.220.689 1.71 0.261.030 1.55 0.281.380 1 0 0.56 1.45 0.302.070 1.31 0.343.450 1.15 0.385.170 1.04 0.426.890 1.00 0.440.015 1.47 0.380.029 1.40 0.400.058 1.30 0.430.087 1.23 0.460.120 1 0 0.44 1.19 0.470.170 1.12 0.500.290 1.02 0.550.440 1.00 0.560.580 1.00 0.56 1 0 0.41 0.87 0.68 1 0 0.3
12、5 0.57 1.14 70000AC=2=2570000B=4070000C =1=15表表13-5 径向动载荷系数径向动载荷系数X与轴向动载系数与轴向动载系数Y对对6000060000、70000C70000C轴承轴承查手册得基本额定静载荷查手册得基本额定静载荷C C0r0r计算计算0arFC值值查表查表13135 5得得e e值值判别判别arFeF或或arFeF可查出可查出X X、Y Y计算出计算出P P值。值。求当量动载荷的主要步骤：求当量动载荷的主要步骤：对其他轴承，如对其他轴承，如3000030000、70000B70000B、70000AC70000AC等轴承等轴承直接查表直接查
13、表13135 5或手册得或手册得e e值值判别判别或或查出查出X X、Y Y计算出计算出P P值。值。X 径向动载荷系数径向动载荷系数 Y 轴向动载荷系数轴向动载荷系数见下页 Fr 轴承上受到的径向力轴承上受到的径向力 Fa 轴承上受到的轴向力轴承上受到的轴向力 Fae 轴上受到的轴向力轴上受到的轴向力 Fre 轴上受到的径向力轴上受到的径向力 arFeFarFeF外圈窄边相对安装外圈窄边相对安装(正装正装)a1a2O1O212四、向心推力轴承的轴向力计算四、向心推力轴承的轴向力计算 将轴、内圈及滚动体视为一体，并以它为脱离体将轴、内圈及滚动体视为一体，并以它为脱离体考虑轴系的轴向平衡，确定各
14、轴承所承受的轴向载荷考虑轴系的轴向平衡，确定各轴承所承受的轴向载荷A A。假设：外圈不动。假设：外圈不动。轴承有两种安装方式：正装和反装轴承有两种安装方式：正装和反装a1a2O2O121外圈宽边相对安装外圈宽边相对安装(反装反装)1.1.若若 FaeFd2Fd1压紧端压紧端 Fa1Fd2Fae放松端放松端 Fa2Fd2 2.2.若若 FaeFd2Fd1放松端放松端 Fa1Fd1 压紧端压紧端 Fa2Fd1FaeFae结论：结论：放松端轴承的轴向载荷放松端轴承的轴向载荷本身派生本身派生轴向力轴向力压紧端轴承的轴向载荷压紧端轴承的轴向载荷对方派生轴向力对方派生轴向力轴上轴向力轴上轴向力Fd2Fr2
15、Fd1Fr1正装时正装时a1a2O1O212FaeFd1Fr1Fd2Fr2反装时反装时1.若若 FaeFd1Fd2：压紧端压紧端 Fa2Fd1Fae放松端放松端 Fa1Fd1 2.2.若若FaeFd1Fd2：放松端放松端 Fa2Fd2 压紧端压紧端 Fa1Fd2Fae结论与正装相同：结论与正装相同：放松端轴承的轴向载荷放松端轴承的轴向载荷本身本身派生轴向力派生轴向力压紧端轴承的轴向载荷压紧端轴承的轴向载荷对方派生轴向力对方派生轴向力轴上轴向力轴上轴向力 或：或：其余轴向力的代数和其余轴向力的代数和本身除外a1a2O2O121其它轴承的轴向载荷的确定：其它轴承的轴向载荷的确定：由轴承的具体结构定
16、，如：深沟球轴承的安装方式有：由轴承的具体结构定，如：深沟球轴承的安装方式有：双支点各单向固定双支点各单向固定 若若F Faeae方向为方向为12则：则：F Fa1a1=0=0F Fa2a2=F=Faeae若若FaeFae方向为方向为则：则：F Fa1a1=F=FaeaeF Fa2a2=0=0 固定支承固定支承游动支承游动支承无论无论F Faeae方向为方向为或为或为则：则：F Fa1a1=F=FaeaeF Fa2a2=0=012六、滚动轴承尺寸选择的过程六、滚动轴承尺寸选择的过程 由力分析确定轴承所承受的由力分析确定轴承所承受的FrFr与与FaFa计算当量动载荷计算当量动载荷P P=XFrXFr+YFaYFa明确轴承的工作转速明确轴承的工作转速n n与预计寿命与预计寿命L L1010计算所选轴承的寿命计算所选轴承的寿命小时PfCfnLpth16667结束结束初定轴承型号初定轴承型号,并查相关参数并查相关参数C C、C C0 0、e e及及Y Y10LhL开始开始YN13-6 13-6 滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计 设计内容设计内容 轴承的定位和固定轴承的定位和固定轴承的配置设
