滾動軸承力與失效第1頁/共67頁1、滾動軸承的失效形式

點蝕

塑性變形

磨損

其它:內(nèi)、外圈破裂，滾動體破碎保持架損壞等(安裝、使用不當引起)⑴疲勞點蝕（中、高速下運轉(zhuǎn)的軸承）⑵塑性變形（低速重載或沖擊載荷下）⑶磨損（磨粒磨損（多塵）、粘著磨損（高速））滾動軸承尺寸的選擇第2頁/共67頁滾動軸承的壽命1、基本概念●軸承壽命軸承中任一元件出現(xiàn)疲勞點蝕前所經(jīng)歷的總轉(zhuǎn)數(shù)或總工作小時數(shù)。第3頁/共67頁●基本額定壽命

一批相同的軸承，在相同的條件下運轉(zhuǎn)，其中90％

的軸承不發(fā)生疲勞點蝕

前所經(jīng)歷的總轉(zhuǎn)數(shù)或總工作小時數(shù)。90％10％用L10

表示。完好按基本額定壽命選用軸承，可靠度為90％注意：額定壽命隨運轉(zhuǎn)條件而變化。比如：外載增大，額定壽命降低。因此，基本額定壽命并不能直接反映軸承的承載能力。●基本額定動載荷－－軸承在

基本額定壽命L10

為

106轉(zhuǎn)

時，所能承受的最大載荷，用

C表示。即：在C

的作用下，運轉(zhuǎn)

106

轉(zhuǎn)時，有10％的軸承出現(xiàn)點蝕，90％的軸承完好。第4頁/共67頁額定動載荷越大軸承的承載能力越大對于具體軸承，C為定值，按手冊查取。2、壽命計算目的—

根據(jù)工作條件和設計要求，選擇合適的軸承尺寸。L10

106rPCP11L1軸承的疲勞曲線L2P2載荷與額定壽命的關(guān)系曲線：式中：P－－當量動載荷；L10－－P作用下的額定壽命。ε－－壽命指數(shù)，球軸承ε=3，滾子軸承ε=10/3

。第5頁/共67頁所以：實際計算時，常用小時數(shù)表示軸承的額定壽命：軸承的轉(zhuǎn)速或：－－已知軸承的C，計算額定壽命－－根據(jù)預期壽命Lh′，計算所需的C′

當工作溫度高于120℃時，C值會下降，用溫度系數(shù)ft（查表12-9）

修正：預期壽命，可查表12-10當載荷為額定動載荷C時：所需額定動載荷或：第6頁/共67頁壽命計算時，應滿足：五、當量動載荷P

的計算計算壽命預期壽命或：所選軸承的額定動載荷所需的額定動載荷對于向心軸承，C為徑向載荷；對于推力軸承，C為軸向載荷。但軸承可能同時承受徑向載荷Fr

和軸向載荷Fa。FaFr為了與C在相同的條件下進行比較，引入當量動載荷的概念。當量動載荷：一假想載荷，與C同類型，它對軸承的作用與實際載荷的作用等效。用P表示。計算式：X

－徑向系數(shù)Y

－軸向系數(shù)查表12－12第7頁/共67頁X、Y的作用是將Fr、Fa

折合成當量動載荷。實際工作條件下，需引入載荷系數(shù)fp（查表12-11）修正P：X、Y

取決于：Fa/Fr

和參數(shù)e

。若：Fa/Fr

＞e

X≠0、Y≠0若：Fa/Fr

≤e

X

＝1、Y

＝0參數(shù)e

根據(jù)Fa/C0

確定，它反映了軸承承受軸向載荷的能力。基本額定靜載荷對于只能承受徑向力的向心軸承（如圓柱滾子軸承）：對于只能承受軸向力的推力軸承（如推力球軸承）：或：第8頁/共67頁1.角接觸軸承的內(nèi)部軸向力

當受到徑向載荷FR

作用時，作用在承載區(qū)內(nèi)第i個滾動體上的法向力Fi

可分解為徑向分力Fri

和軸向分力FSi

。各滾動體上所受軸向分力的總和即為軸承的內(nèi)部軸向力FS(查表)

12.4.5角接觸軸承的軸向載荷向心角接觸軸承受純徑向載荷作用后，會產(chǎn)生派生軸向分力FS

。第9頁/共67頁第10頁/共67頁反裝-背靠背安裝兩軸承外圈的寬邊相對，即派生軸向力指向相背。反裝時跨距長，軸剛度小；2.角接觸軸承軸向力Fa的計算FA為使FS

得到平衡,角接觸軸承必須成對使用。一般有兩種安裝形式：第11頁/共67頁正裝－面對面安裝兩軸承外圈的窄邊相對，即內(nèi)部軸向力指向相對。正裝時跨距短，軸剛度大；2.角接觸軸承軸向力Fa的計算Fa2Fa1FA●若FS1+FA>FS2即：Fa1=FS1

（放松端）;Fa2=FS1＋FA（壓緊端）●若FS1+FA<FS2即：Fa2=FS2

（放松端）;（壓緊端）FAFS1FS2第12頁/共67頁已知一對7206C軸承支撐的軸系,軸上徑向力FA=600N,FS1=800N,FS2=1600N求兩軸承所受的軸向力Fa1、Fa2.解:FS1+FA<FS2軸承1被壓緊，軸承2被放松。Fa1=FS2-FA=1600-600=1000NFa2=FS2=1600N第13頁/共67頁已知一對7206C軸承支撐的軸系,軸上徑向力FA=1000N,FS1=800N,FS2=1600N求兩軸承所受的軸向力Fa1、Fa2.解:FS2+FA>

FS1軸承1被壓緊，軸承2被放松。Fa1=FS2+FA=1000+1600=2600NFa2=FS2=1600N第14頁/共67頁歸納如下：根據(jù)排列方式判明派生軸向力

FS

1、FS2的方向；判明軸向合力指向及軸可能移動的方向，分析哪端軸承被“壓緊”，哪端軸承被“放松”；“放松”端的軸向載荷等于自身的內(nèi)部軸向力，“壓緊”端的軸向載荷等于除去自身派生軸向力后其它軸向力的代數(shù)和。對于能夠承受少量軸向力而α＝0的向心軸承：（如深溝球軸承）FAFr1Fr2因為：α＝0,FS1＝0，F(xiàn)S2＝0所以：Fa＝FA圖中：Fa1＝0Fa2＝FA第15頁/共67頁12.5.1滾動軸承的軸向固定

1．兩端固定式對于普通工作溫度下的短軸（跨距L≤400mm），常采用較簡單的兩端固定方式。由兩個支承各限制軸沿著一個方向的軸向移動，合起來就限制軸的雙向移動。

12.5滾動軸承的組合設計第16頁/共67頁1.兩端單向固定第17頁/共67頁2．一端固定，一端游動式第18頁/共67頁3.兩端游動式為了使齒輪嚙合時受力均勻,兩端都采用圓柱滾子軸承。第19頁/共67頁軸承內(nèi)圈在軸上的軸向固定方法2、軸承外圈在軸承孔內(nèi)的軸向固定方法軸肩固定彈性卡圈固定軸端擋圈固定圓螺母固定軸承端蓋固定凸肩固定孔用彈性卡圈固定第20頁/共67頁1.軸承間隙的調(diào)整為保證軸承正常工作，裝配軸承時一般要留出適當?shù)拈g隙或游隙。常用的調(diào)整軸承間隙的方法有

（1）靠增減端蓋與箱體結(jié)合面間墊片的厚度進行調(diào)整

12.5.2軸承組合的調(diào)整第21頁/共67頁游隙

滾動體與內(nèi)、外圈滾道之間的最大間隙稱為軸承的游隙。如圖將一套圈固定，另一套圈沿徑向的最大移動量稱為徑向游隙，沿軸向的最大移動量稱為軸向游隙第22頁/共67頁（2)利用端蓋上的調(diào)節(jié)螺釘改變可調(diào)壓蓋及軸承外圈的軸向位置來實現(xiàn)調(diào)整，調(diào)整后用螺母鎖緊防松。這種方式適于軸向力不太大的場合

第23頁/共67頁方法：

內(nèi)外圈產(chǎn)生相對位移，使?jié)L動體和內(nèi)外圈接觸點產(chǎn)生彈性預變形目的：提高軸承的剛性提高軸承的回轉(zhuǎn)精度減小軸承的振動2.滾動軸承的預緊—在軸承安裝以后，使?jié)L動體與套圈滾道間處于適當?shù)妮S向預壓緊狀態(tài)第24頁/共67頁1.利用金屬墊片

在內(nèi)圈或外圈之間金屬墊片

墊片墊片反裝“背對背”安裝時，在兩外圈間置一薄墊片

正裝“面對面”安裝時，將墊片置于兩內(nèi)圈之間

第25頁/共67頁2.采用磨窄內(nèi)（或外）圈來預緊反裝“背對背”安裝時，磨窄內(nèi)圈正裝

“面對面”安裝時，磨窄外圈磨內(nèi)圈磨外圈第26頁/共67頁

軸承組合位置調(diào)整的目的，是使軸上的零件（如齒輪等）處于準確的軸向工作位置。通常用墊片調(diào)整3.軸承組合位置的調(diào)整第27頁/共67頁

為保證支承部分的剛度，軸承座孔壁應有足夠的厚度，并設置加強肋以增強支承剛度。

12.5.3支承部位的剛度和同軸度當軸上裝有不同外徑尺寸的軸承時采用套杯結(jié)構(gòu)第28頁/共67頁1.軸承的安裝---冷壓法12.5.5滾動軸承的安裝與拆卸典型的安裝不當–

直接捶打軸承第29頁/共67頁2.軸承的安裝---電磁加熱安裝法第30頁/共67頁2.軸承的拆卸12.5.5滾動軸承的安裝與拆卸第31頁/共67頁拆卸工具第32頁/共67頁12.5.5滾動軸承的安裝與拆卸結(jié)構(gòu)設計錯誤示例

第33頁/共67頁2023-04-17?SKFSlide34SKFMaintenanceProducts潤滑的目的減少摩擦磨損、冷卻、吸振、防銹12.5.6滾動軸承的潤滑第34頁/共67頁2023-04-17?SKFSlide35SKFMaintenanceProducts第35頁/共67頁四、滾動軸承的密封密封型式密封的目的防塵、防水、防止?jié)櫥瑒┝魇Ы佑|式密封非接觸密封氈圈密封皮碗密封油溝密封迷宮密封★轉(zhuǎn)速不高時用接觸式密封★轉(zhuǎn)速較高時用非接觸式密封常用滾動軸承的密封方式見表16-14。第36頁/共67頁六滾動軸承的密封

在軸承蓋內(nèi)放置軟材料（毛氈、橡膠圈或皮碗等）與轉(zhuǎn)動軸直接接觸而起密封作用。阻止?jié)櫥瑒┝魇Х乐雇饨缁覊m、水份及其它雜物浸入軸承一）滾動軸承的密封作用:二）密封類型1．接觸式密封1）氈圈密封——在軸承蓋上開出梯形槽，將矩形剖面的細毛氈放置在梯形槽內(nèi)與軸接觸。這種密封結(jié)構(gòu)簡單，但摩擦嚴重，主要用于ν＜4～5m/s的脂潤滑場合。第37頁/共67頁內(nèi)包骨架旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈密封之一（防止漏油為主）內(nèi)包骨架旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈密封之二（防外界雜質(zhì)侵入為主）箱體內(nèi)箱體內(nèi)2）皮碗密封——在軸承蓋中放置一個密封皮碗，它是用耐油橡膠等材料組成的，并組裝在一個鋼外殼之中（有的無鋼殼）的整體部件，皮碗直接壓在軸上。為增強密封效果，用一環(huán)形螺旋彈簧壓在皮碗的唇部。這種密封安裝方便，使用可靠，一般適用于ν＜10m/s的油潤滑場合。

第38頁/共67頁雙J形無骨架橡膠密封圈密封（相背安裝）既防止漏油，又防外界雜質(zhì)侵入箱體內(nèi)第39頁/共67頁2．非接觸式密封這類密封沒有與軸直接接觸摩擦，多用于速度較高的場合。1）油溝式密封——在軸與軸承蓋的通孔壁間留0.1~0.3mm的窄縫隙，并在軸承蓋上車出溝槽在槽內(nèi)充滿油脂。這種形式的密封，結(jié)構(gòu)簡單，多用于ν＜5~6m/s情況下。2）組合式密封

聯(lián)合采用兩種以上的密封方法，密封效果更好，多適用于密封要求較高的場合。油溝式密封箱體內(nèi)組合式密封第40頁/共67頁第41頁/共67頁液體摩擦滑動軸承非液體摩擦滑動軸承：軸頸和軸瓦被潤滑油膜完全隔開；只有分子間的內(nèi)摩擦

軸頸和軸瓦間雖有潤滑油，但凸起部分仍直接接觸，摩擦系數(shù)較大12.1滑動軸承概述

工作時軸承和軸頸的支承面間形成直接或間接接觸摩擦的軸承，稱為滑動軸承。第42頁/共67頁

根據(jù)軸承所能承受的載荷方向不同，滑動軸承可分為向心滑動軸承和推力滑動軸承。向心滑動軸承用于承受徑向載荷;推力滑動軸承用于承受軸向載荷12.1.1滑動軸承的結(jié)構(gòu)第43頁/共67頁

是在機體上、箱體上或整體的軸承座上直接鏜出軸承孔，并在孔內(nèi)鑲?cè)胼S套優(yōu)點:結(jié)構(gòu)簡單、成本低缺點:軸頸只能從端部裝入，安裝和維修不便，而且軸承磨損后不能調(diào)整間隙，只能更換軸套1.整體式滑動軸承第44頁/共67頁

在軸承座和軸承蓋的剖分面上制有階梯形的定位止口，便于安裝時對心。還可在剖分面間放置調(diào)整墊片，以便安裝或磨損時調(diào)整軸承間隙。這種軸承裝拆方便，得到了廣泛的應用。又能調(diào)整間隙，克服了整體式軸承的缺點（2）剖分式滑動軸承（對開式滑動軸承）部分式軸承(整體軸套)第45頁/共67頁第46頁/共67頁（3）調(diào)心式滑動軸承

當軸頸較寬（寬徑比B/d>1.5）、變形較大或不能保證兩軸孔軸線重合時，將引起兩端軸套嚴重磨損，這時就應采用調(diào)心式滑動軸承。利用球面支承，自動調(diào)整軸套的位置，以適應軸的偏斜。第47頁/共67頁第48頁/共67頁（4）推力滑動軸承

推力滑動軸承用于承受軸向載荷。常見的推力軸頸形狀實心端面止推軸頸由于工作時軸心與邊緣磨損不均勻，以致軸心部分壓強極高，所以很少采用。空心端面止推軸頸和環(huán)狀軸頸工作情況較好。載荷較大時，可采用多環(huán)軸頸。第49頁/共67頁止推滑動軸承軸承座徑向軸瓦止推軸瓦

工作中，主要由止推軸瓦及底座承受其軸向載荷，借助徑向軸瓦也可承受部分徑向荷。Fa第50頁/共67頁1.軸瓦的結(jié)構(gòu)常用的軸瓦結(jié)構(gòu)有整體式和剖分式兩類。整體式

整體式軸承采用整體式軸瓦，整體式軸瓦又稱軸套，分為光滑軸套和帶縱向油槽軸套兩種。12.1.2軸瓦的結(jié)構(gòu)和滑動軸承的材料第51頁/共67頁部分式

部分式軸承采用部分式軸瓦。為了使軸承與軸瓦結(jié)合牢固，可在軸瓦基體內(nèi)壁制出溝槽，使其與合金軸承襯結(jié)合更牢。

為了使?jié)櫥湍芫鶆蛄鞯秸麄€工作表面上，軸瓦上要開出油溝，油溝和油孔應開在非承載區(qū)，以保證承載區(qū)油膜的連續(xù)性。第52頁/共67頁軸瓦第53頁/共67頁軸瓦軸瓦可以由一種材料制成，也可以在高強度材料的軸瓦基體上澆注一層或兩層軸承合金作為軸承襯，稱為雙金屬軸瓦或三金屬軸瓦第54頁/共67頁油溝形式（非承載區(qū)）

油孔和油溝的開設原則（1）油溝的軸向長度應比軸瓦長度短，大約應為軸瓦長度的80%，不能沿軸向完全開通，以免油從兩端大量泄漏，影響承載能力。（2）油孔和油溝應開在非承載區(qū)，以保證承載區(qū)油膜的連續(xù)性。第55頁/共67頁2.軸承的材料

軸承材料是指與軸頸直接接觸的軸瓦或軸承襯的材料。對其材料的主要要求是:

（1）具有足夠的抗壓、抗疲勞和抗沖擊能力（2）具有良好的減摩性、耐磨性和磨合性，抗粘著磨損和磨粒磨損性能較好（3）具有良好的順應性和嵌藏性，具有補償對中誤差和其他幾何誤差及容納硬屑粒的能力（4）具有良好的工藝性、導熱性及抗腐蝕性能等第56頁/共