第十二章軸承

§1２-1滾動軸承一、滾動軸承的構造

內圈、外圈、滾動體、保持架

第一頁，共六十一頁。滾動體的形狀

二、滾動軸承的材料三、滾動軸承的特點

第二頁，共六十一頁。§1２—2滾動軸承的類型與選擇

一、滾動軸承的主要類型與特點

接觸角

向心軸承

徑向力

向心角接觸軸承

推力角接觸軸承

推力軸承

徑向力（主要）軸向力

徑向力軸向力

（主要）軸向力第三頁，共六十一頁。滾子軸承——承載能力高，極限轉速低

按滾動體形狀：球軸承——承載能力低，極限轉速高最常用幾種

：①深溝球軸承（向心球軸承）——6

第四頁，共六十一頁。③角接觸球軸承——7

②圓錐滾子軸承——3二、滾動軸承的代號

第五頁，共六十一頁。前置代號（字母）基本代號（數字、字母）后置代號(字母+數字)五四三二一∣軸承分部件代號

∣內徑代號

∣寬度系列代號

∣直徑系列代號

∣類型代號

∣其他代號

∣公差等級代號

∣特殊軸承材料代號

∣保持架及材料代號

∣密封與防塵代號

∣內部結構代號

∣游隙代號

第六頁，共六十一頁。1、基本代號

（1）軸承類型

13567N—深溝球軸承—圓錐滾子軸承—角接觸球軸承—調心球軸承—圓柱滾子軸承—推力球軸承基本代號右起五位

（2）尺寸系列

基本代號右起三、四位

寬度系列——右起第四位

0系列（正常寬度）可省略

有時1系列也可省略

見498頁表數字

0~9第七頁，共六十一頁。直徑系列——右起第三位

數字

0~9（3）軸承的內徑——右起一二位數字

a)d=10,12,15,17mm時

代號00010203

b)d=20~480mm時d=代號×5(mm)

c)d<10mm，d>500mm，d=22，28，32mm時

代號=內徑尺寸

直徑代號/內徑代號

2、前置代號

——表示軸承的分部件，用字母表示

第八頁，共六十一頁。L、K、R、NU、WS、GS

3、后置代號——軸承的結構、公差、游隙及材料的特殊要求等（1）內部結構代號

C、AC、B——角接觸球軸承的接觸角（2）密封、防塵與外部形狀變化代號

（3）軸承的公差等級

精度高————————————→低代號/P2、/P4、/P5、/P6、/P6X、/P0

公差等級24566X0—普通級可省略

第九頁，共六十一頁。（4）軸承的徑向游隙

（5）保持架代號

三、滾動軸承類型的選擇

工作載荷、轉速、支承剛性、安裝精度

1）n高，載荷小，旋轉精度高→球軸承n低，載荷大，或沖擊載荷→滾子軸承

2）主要受Fr→向心軸承主要受Fa，n不高時→推力軸承第十頁，共六十一頁。——角接觸球軸承7類（n較高時）同時受Fr和Fa均較大時——圓錐滾子軸承3類（n較低時）Fr較大，Fa較小時Fa較大，Fr較小時3）要求n<nlim——極限轉速

6、7、N——nlim較高5——nlim較低4）軸的剛性較差，軸承孔不同心——深溝球軸承——深溝球軸承+推力球軸承推力角接觸軸承第十一頁，共六十一頁。5）便于裝拆和間隙調整——內、外圈不分離的軸承6）3、7兩類軸承應成對使用，對稱安裝7）旋轉精度較高時——較高的公差等級和較小的游隙8）優先考慮用普通公差等級的深溝球軸承第十二頁，共六十一頁。§1２—3滾動軸承的受力分析、失效形式及計算準則

一、滾動軸承的載荷分布

1、受軸向載荷Fa

各滾動體平均分擔

2、受徑向載荷Fr

上半圈滾動體不受力下半圈滾動體受力

第十三頁，共六十一頁。3、角接觸軸承同時受Fr和Fa

（1）角接觸軸承的FSFS≈1.25Frtgα

FS方向——有使內、外圈分離的趨勢。要成對使用、對稱安裝

（2）軸向載荷對載荷分布的影響

①當只有最下面一個滾動體受載時

——載荷角，Fa與Fr的合力F與徑向平面的夾角

第十四頁，共六十一頁。②受載滾動體增多時在同樣Fr作用下，派生軸向力FS↑

多個滾動體受載派生的軸向力的合力>只有一個滾動體受載時派生的軸向力

軸向力>單個滾動體受載產生的派生軸向力——多個滾動體受載的條件

第十五頁，共六十一頁。結論：

1）角接觸軸承及圓錐滾子軸承必須在Fr和Fa的聯合作用下工作，或成對使用對稱安裝。2）為使更多的滾動體受載應使

3）Fr不變時，Fa由最小值（一個滾動體受載）逐漸增大（即載荷角增大），則受載滾動體數↑當時，下半圈滾動體受載4）實際工作時，至少達到下半圈滾動體受載，∴安裝3和7類軸承不能有較大的軸向竄動量。

第十六頁，共六十一頁。二、軸承工作時軸承元件上載荷與應力的變化

滾動體——不穩定脈動循環變應力

固定套圈——穩定的脈動循環變應力

第十七頁，共六十一頁。三、滾動軸承的失效形式和計算準則

主要失效形式：

1）疲勞點蝕

安裝潤滑和維護良好第十八頁，共六十一頁。2）塑性變形

轉速很低或作間歇擺動

第十九頁，共六十一頁。3）磨損潤滑不良、密封不嚴、多塵條件

第二十頁，共六十一頁。計算準則：一般軸承——疲勞壽命計算（針對點蝕）靜強度計算低速或擺動軸承——只進行靜強度計算高速軸承——進行疲勞壽命計算、校驗極限轉速。第二十一頁，共六十一頁。§1２—4滾動軸承的動載荷和壽命計算

一、基本額定壽命和基本額定動載荷1、基本額定壽命L10

軸承壽命

基本額定壽命L10

——同一批軸承在相同工作條件下工作，其中90%的軸承在產生疲勞點蝕前所能運轉的總轉數L10（以106為單位）或一定轉速下的工作時數Lh軸承的基本額定壽命L10=1時，軸承所能承受的載荷2、基本額定動載荷C

由試驗得到第二十二頁，共六十一頁。二、滾動軸承的當量動載荷P（實際載荷）

1．對只能承受徑向載荷Fr的軸承（N、NA軸承）P=Fr3．同時受徑向載荷Fr和軸向載荷Fa的軸承2．對只能承受軸向載荷Fa的軸承（5和8）P=FaP=XFr+YFa

X——徑向載荷系數Y——軸向載荷系數表13-5

引入載荷系數fp表13-6

P=fpFrP=fPFaP=fP(XFr+YFa)第二十三頁，共六十一頁。三、滾動軸承的壽命計算公式

載荷與壽命的關系

=3球軸承=10/3滾子軸承——壽命指數代入一組數據求解P=CL10=1（106r）或第二十四頁，共六十一頁。當工作t>120℃時，因金屬組織硬度和潤滑條件等的變化，軸承的基本額定動載荷C有所下降∴引入溫度系數ft——表13-7當P、n已知，預期壽命為Lh`，則要求選取的軸承的額定動載荷為——選軸承型號和尺寸

第二十五頁，共六十一頁。四、角接觸球軸承和圓錐滾子軸承的軸向載荷Fa的計算

1）派生軸向力大小方向

a)正裝（面對面）

適合于傳動零件位于兩支承之間

b)反裝（背靠背）適合于傳動零件處于外伸端第二十六頁，共六十一頁。2）實際軸向載荷Fa的確定

（1）當

軸有向左移動的趨勢,軸承1被“壓緊”，軸承2被“放松”

軸承1上的派生軸向力由Fs1增大到Fa+Fs2,阻止軸左移軸承2上的軸向力，力平衡——本身的派生軸向力

∴軸承1的實際軸向載荷為第二十七頁，共六十一頁。（2）當

軸有右移的趨勢，軸承2被“壓緊”，軸承1被“放松”

軸承2上的派生軸向力由Fs2增大到Fa-Fs1,阻止軸右移∴軸承2實際所受的軸向力為軸承1實際所受的軸向力，由力的平衡條件——本身派生軸向力

第二十八頁，共六十一頁。結論：——實際軸向力Fa的計算方法1）分析軸上派生軸向力和外加軸向載荷，判定被“壓緊”和“放松”的軸承。2）“壓緊”端軸承的軸向力等于除本身派生軸向力外，軸上其他所有軸向力代數和。3）“放松”端軸承的軸向力等于本身的派生軸向力五、不穩定載荷和轉速下的軸承壽命計算載荷P和轉速n變化時，求平均當量轉速nm和平均當量動載荷Pm

→求軸承壽命

六、不同可靠度時滾動軸承的壽命Lh

為計算不同可靠度時軸承的壽命，引入壽命修正系數a1，第二十九頁，共六十一頁。§1２—5滾動軸承的靜載荷與極限轉速

一、滾動軸承的靜載荷

1、基本額定靜載荷C0

當軸承轉速很低或作間歇擺動時，軸承的失效形式為塑性變形

2、按靜載選擇軸承的條件

二、滾動軸承的極限轉速nlmin軸承實際許用轉速為

高速軸承第三十頁，共六十一頁。§12—6滾動軸承的組合結構設計

一、滾動軸承支承的結構型式

1、兩端固定支承

正裝第三十一頁，共六十一頁。3、7類軸承在大端軸向固定正裝第三十二頁，共六十一頁。2、一端雙向固定，一端游動

第三十三頁，共六十一頁。3、兩端游動——人字齒輪高速主動軸

低速齒輪軸必須兩端固定

第三十四頁，共六十一頁。二、滾動軸承的軸向固定

內圈與軸：5）開口圓錐緊定套+圓螺母和止動墊圈1）軸肩2）軸用彈性擋圈3）軸端檔圈+緊固螺釘4）圓螺母+止動墊圈第三十五頁，共六十一頁。外圈與座孔：1）孔用彈性擋圈2）軸承外圈止動槽內嵌入止動環固定3）軸承端蓋4）軸承座孔凸肩5）螺紋環第三十六頁，共六十一頁。6）軸承套環第三十七頁，共六十一頁。三、支承的剛度和座孔的同心度

提高支承剛度的措施：1）增加軸承座孔的壁厚2）減小軸承支點相對于箱體孔壁的懸臂3）采用加強筋加強支承部位的剛性第三十八頁，共六十一頁。保證軸上兩個支承的座孔的同心度的方法1）整體機座，兩軸承座孔一次鏜出2）如軸上兩軸承外徑不同——采用套杯結構第三十九頁，共六十一頁。四、滾動軸承游隙和軸系軸向位置的調整通過帶螺紋的零件或端蓋下的墊片來調節軸承的調整：1）軸承游隙的調整第四十頁，共六十一頁。2）軸系軸向位置的調整注意：圓錐齒輪和蝸桿必須調整軸系的軸向位置方法：調整套杯端面與軸承座端面間墊片厚度第四十一頁，共六十一頁。五、滾動軸孔的配合軸承內圈與軸松————→緊js6，j6，k6，m6，n6松————→緊G7，H7，JS7，J7軸承外圈與軸承座孔基孔制：基軸制：第四十二頁，共六十一頁。5）與空心軸配合的軸承應取較緊的密合。

滾動軸承配合的選擇原則：1）轉動圈比不動圈配合松一些2）高速、重載、有沖擊、振動時，配合應緊一些，載荷平穩時，配合應松一些3）旋轉精度要求高時，配合應緊一些4）常拆卸的軸承或游動套圈應取較松的配合第四十三頁，共六十一頁。六、滾動軸承的預緊預緊的目的預緊原理常用預緊方法：1）用墊片和長短隔套預緊第四十四頁，共六十一頁。2）夾緊一對磨窄了的外圈（或內圈）的角接觸軸承3）夾緊一對圓錐滾子軸承第四十五頁，共六十一頁。4）利用彈簧預緊七、滾動軸承的裝拆要求：1）壓力應直接加于配合較緊的套圈上2）不允許通過滾動體傳遞裝拆力3）要均勻施加裝拆力第四十六頁，共六十一頁。拆卸：安裝：軸肩高度應低于軸承內圈高度第四十七頁，共六十一頁。八、滾動軸承的潤滑

潤滑方式：1、脂潤滑2、油潤滑油浴或飛濺潤滑、滴油潤滑、噴油潤滑、油霧潤滑3、固體潤滑九、滾動軸承的密封密封的作用密封的類型：1、接觸式密封氈圈密封第四十八頁，共六十一頁。橡膠密封第四十九頁，共六十一頁。2、非接觸式密封油溝密封甩油密封第五十頁，共六十一頁。曲路密封第五十一頁，共六十一頁。3、組合式密封第五十二頁，共六十一頁。§12—7滑動軸承概述一、滑動軸承類型

徑向軸承（向心軸承）（受Fr）止推軸承（推力軸承）（受Fa）

按承載：按潤滑狀態：流體潤滑軸承、非流體潤滑軸承、無潤滑軸承

二、滑動軸承的特點

三、應用第五十三頁，共六十一頁。§12—8徑向滑動軸承的主要類型

一、整體式徑向滑動軸承

特點：1）結構簡單、成本低2）軸套磨損后，間隙無法調整3）裝拆不便（只能從軸端裝拆）適于低速、輕載或間隙工作的機器。如圖，由軸承座、整體軸套、油孔等組成第五十四頁，共六十一頁。二、剖分式徑向滑動軸承

三、自動調心式

四、調隙式徑向滑動軸承

第五十五頁，共六十一頁。§12—9滑動軸承的材料及軸瓦結構

一、滑動軸承的材料

主要失效形式：磨損和膠合、疲勞破壞

1、對軸承材料的要求

2、常用材料

金屬材料：

1）鑄鐵

2）軸承合金

3）銅合金

4）鋁基合金

5）多孔質金屬材料（粉末冶金）

非金屬材料——塑料、橡膠

第五十六頁，共六十一頁。二、軸瓦結構

1、軸瓦的形式與結構

2、油孔、油槽和油室

油孔、油槽開設原則

：1、潤滑油應從油膜壓力最小處輸入軸承

2、油槽（溝）開在非承載區，否則會降低油膜的承載能力

3、油槽軸向不能開通，以免油從油槽端部大量流失

第五十七頁，共六十一頁。4、水平安裝軸承油槽開半周，不要延伸到承載區，全周油槽應開在靠近軸承端部處。第五十八頁，共六十一頁。§12—10滑動軸承的潤滑

一、潤滑劑的選擇

工作載荷、相對滑動速度、工作溫度和特殊工作環境

1、潤滑油