第二十一章滾動軸承1第1頁，課件共43頁，創作于2023年2月§21.1概述

軸承——用來支承心軸或轉軸的部件。根據其工作時的摩擦性質，可分為滾動軸承和滑動軸承兩大類。1．滾動軸承的特點（與滑動軸承相比較）1）摩擦阻力小、起動靈活、效率高；2）由專業廠家批量生產，類型尺寸齊全，標準化程度高；3）抗沖擊能力較差，徑向尺寸比較大，高速重載時壽命較低且噪聲較大。第2頁，課件共43頁，創作于2023年2月3．滾動軸承的材料

概述2．滾動軸承的組成核心元件—滾動體的類型第3頁，課件共43頁，創作于2023年2月§21.1滾動軸承的類型和選擇

1．滾動軸承的分類向心軸承：主要承受徑向載荷推力軸承：主要承受軸向載荷按所能承受的載荷方向

按滾動體的形狀滾子軸承球軸承滾動軸承的主要類型、結構和特點第4頁，課件共43頁，創作于2023年2月按滾動體的列數

滾動軸承的類型和選擇單列軸承雙列軸承按內、外圈能否分離可分離型軸承不可分離型軸承接觸角——滾動體與套圈接觸處的法線與軸承徑向平面間的夾角稱為軸承的接觸角。公稱接觸角用

表示。按公稱接觸角

的不同，軸承的分類為:第5頁，課件共43頁，創作于2023年2月向心軸承：0°≤α≤45°，主要承受徑向載荷；徑向接觸軸承——α＝0°的向心軸承；向心角接觸軸承——0°<α≤45°的向心軸承；徑向接觸軸承向心角接觸軸承滾動軸承的類型和選擇第6頁，課件共43頁，創作于2023年2月推力軸承：45°<α≤90°，主要承受軸向載荷；軸向接觸軸承——α＝90°的推力軸承推力角接觸軸承——45°<α<90°的推力軸承滾動軸承的類型和選擇第7頁，課件共43頁，創作于2023年2月推力球軸承（5）2.常用滾動軸承類型

向心軸承：主要承受徑向載荷FR深溝球軸承（6）圓柱滾子軸承（N）調心球軸承（1）推力軸承：只能承受軸向載荷FA向心推力軸承：FR+FA角接觸球軸承（7）圓錐滾子軸承（3）滾動軸承的類型和選擇第8頁，課件共43頁，創作于2023年2月1、根據載荷的大小及性質2、根據載荷的方向3、根據轉速的高低二、滾動軸承類型的選擇：4、根據回轉精度5、根據調心性能滾動軸承的類型和選擇6、根據經濟性能第9頁，課件共43頁，創作于2023年2月§21.3滾動軸承的代號

國家標準規定，滾動軸承的類型、尺寸、結構和公差等級等特征，用代號表示。前置代號基本代號后置代號

軸承分部件軸承類型尺寸系列軸承內徑內部結構密封與防塵套圈變形軸承材料公差等級游隙配置其它第10頁，課件共43頁，創作于2023年2月1.基本代號

類型代號表示軸承的基本類型，用數字或字母表示。尺寸系列代號表示內徑相同的軸承可具有不同的外徑，而同樣外徑時又可有不同的寬度（對推力軸承指高度）。由兩位數字表示。內徑代號表示軸承的內徑尺寸，用兩位數字表示，滾動軸承的代號第11頁，課件共43頁，創作于2023年2月軸承的內徑代號

內徑尺寸d/mm20～480（5進位）22283210121517內徑代號04～96(代號乘以5即為內徑)/內徑尺寸毫米數00010203示例代號06/2802內徑dd＝6×5＝30mmd＝28mmd＝15mm滾動軸承的代號第12頁，課件共43頁，創作于2023年2月1）內部結構代號表示同一類型軸承不同的內部結構，用字母表示且緊跟在基本代號之后如C、AC和B分別代表公稱接觸角為15

、25

和40

的角接觸球軸承；2）公差等級代號:/P0、

/P6等3）游隙代號:/C1、/C2、/C3、/C4、/C5等

4）配置代號:/DB、/DF

/DT

滾動軸承的代號2.后置代號第13頁，課件共43頁，創作于2023年2月DB滾動軸承的代號DFDT第14頁，課件共43頁，創作于2023年2月

表示軸承的分部件，以字母表示，如K代表滾子軸承的滾子和保持架組件，L代表可分離軸承的可分離套圈等。滾動軸承的代號3.前置代號例21-1

說明軸承代號、7210AC/P5的含義。6

0

24公差等級為0級

內徑尺寸d=24×5=120mm尺寸系列(1)0（寬度系列1，直徑系列0）

深溝球軸承第15頁，課件共43頁，創作于2023年2月7

2

10

AC

/P5滾動軸承的代號公差等級為5級公稱接觸角

=25

內徑d＝10×5＝50mm尺寸系列(0)2，（寬度系列0，直徑系列2）角接觸球軸承

第16頁，課件共43頁，創作于2023年2月

只受徑向載荷的情況由理論分析知，受載最大的滾動體的載荷為：§21.4

滾動軸承的載荷、失效和計算準則滾動軸承的載荷分布第17頁，課件共43頁，創作于2023年2月只受軸向載荷的情況滾動軸承的載荷、失效和計算準則徑向載荷、軸向載荷聯合作用的情況這種情況下，滾動體的受力和軸承的載荷分布不僅與徑向載荷和軸向載荷的大小有關，還與接觸角

的變化有關。第18頁，課件共43頁，創作于2023年2月滾動軸承的失效形式及計算準則

1．失效形式疲勞點蝕:脈動循環的接觸應力滾動軸承的載荷、失效和計算準則塑性變形:過大的靜載荷或沖擊載荷磨損

:磨粒磨損,粘著磨損、膠合。2．計算準則

正常工作條件下做回轉運動的滾動軸承，主要發生點蝕，故應進行接觸疲勞壽命計算；當載荷變化較大或有較大沖擊載荷時，還應增加靜強度校核；第19頁，課件共43頁，創作于2023年2月轉速很低（n<10r/min）或擺動的軸承，只需作靜強度計算；滾動軸承的載荷、失效和計算準則高速軸承，為防止發生粘著磨損，除進行接觸疲勞壽命計算外，還應校驗極限轉速。2．計算準則

第20頁，課件共43頁，創作于2023年2月§21.5滾動軸承的壽命計算

基本額定壽命、基本額定動載荷和當量動載荷

基本額定壽命

一批相同的軸承在相同的條件下運轉，其中90%以上的軸承在疲勞點蝕前能達到的總轉數或一定轉速下工作的小時數，稱為軸承的基本額定壽命，以L10（106轉為單位）或L10h（小時為單位）表示基本額定動載荷

基本額定壽命為106轉時，軸承所能承受的最大載荷稱為軸承的基本額定動載荷，以C表示。顯然，軸承在基本額定動載荷作用下，運轉106轉而不發生疲勞點蝕的可靠度為90%。第21頁，課件共43頁，創作于2023年2月基本額定動載荷的方向

向心軸承

滾動軸承的壽命計算推力軸承

非角接觸軸承：為徑向載荷角接觸軸承：使套圈產生徑向位移的載荷徑向分量：中心軸向載荷當量動載荷假想載荷，在這個假想載荷作用下，軸承的壽命和實際載荷下的壽命相同，用P表示。第22頁，課件共43頁，創作于2023年2月滾動軸承的壽命計算FR---軸承的實際徑向載荷

FA---軸承的實際軸向載荷

fp---沖擊載荷因數，表21-8

X---軸承的徑向動載荷系數

Y---軸承的軸向動載荷系數

表21-7

第23頁，課件共43頁，創作于2023年2月基本額定壽命計算

滾動軸承的壽命計算引入溫度因數ft對C值進行修正:Ct=ftC機械設計中常以機器的中修、大修年限作為軸承的設計壽命。第24頁，課件共43頁，創作于2023年2月角接觸球軸承和圓錐滾子軸承軸向載荷的計算

內部軸向力FsFs的大小Fs的方向支反力作用點滾動軸承的壽命計算為避免軸在FS作用下產生軸向移動，角接觸球軸承和圓錐滾子軸承通常應成對使用，反向安裝。第25頁，課件共43頁，創作于2023年2月軸承類型角接觸球軸承圓錐滾子軸承7000C（

＝15)7000AC(

＝25)7000B(

＝40)30000FSeFR0.68FR1.14FRFR/(2Y)表21-11角接觸軸承的內部軸向力FS滾動軸承的壽命計算第26頁，課件共43頁，創作于2023年2月軸向載荷FA的計算滾動軸承的壽命計算兩軸承的軸向載荷FA1、FA2的計算方法為：

取兩者中大值

取兩者中大值第27頁，課件共43頁，創作于2023年2月

例:下圖為二級齒輪減速器中間軸的受力簡圖。已知內部軸向力Fs1＝400N，Fs2＝650N，外部軸向力Fx1＝300N，Fx2＝800N，試分析兩個圓錐滾子軸承的軸向載荷。滾動軸承的壽命計算

則FA1＝max{400,150}=400N同理可得:FA2＝900N解:第28頁，課件共43頁，創作于2023年2月同一支點成對安裝同型號向心角接觸軸承的計算特點

兩個同型號的角接觸球軸承或圓錐滾子軸承，作為一個支承整體對稱安裝在同一支點上時，可以承受較大的徑向、軸向聯合載荷。滾動軸承的壽命計算第29頁，課件共43頁，創作于2023年2月壽命計算可按雙列軸承進行，即計算當量動載荷時按雙列軸承選取系數X、Y的值其基本額定動載荷C

和額定靜載荷C0

按下式計算：

滾動軸承的壽命計算Cr、C0分別為單個軸承的基本額定動載荷和額定靜載荷。C0

=2C0第30頁，課件共43頁，創作于2023年2月不同可靠度的軸承壽命計算

在軸承材料、運轉條件不變的情況下，不同可靠度的壽命計算公式為：滾動軸承的壽命計算LRh＝a1L10h

L10h---基本額定壽命a1

---壽命修正因數LRh---修正的額定壽命可靠度R為100%的軸承壽命（即最小壽命）

FRmin≈0.05L10h。第31頁，課件共43頁，創作于2023年2月§21.6滾動軸承的靜強度計算

額定靜載荷

滾動軸承受載后，使受載最大的滾動體與滾道接觸中心處的接觸應力達到一定值（調心球軸承為4600MPa，其它球軸承為4200MPa，滾子軸承為4000MPa），這個載荷稱為額定靜載荷，用C0表示。對于徑向接觸和軸向接觸軸承，C0分別是徑向載荷和中心軸向載荷，對于向心角接觸軸承，C0是載荷的徑向分量。第32頁，課件共43頁，創作于2023年2月當量靜載荷P0當軸承同時承受徑向載荷和軸向載荷時，應將實際載荷轉化成假想的當量靜載荷，在該載荷作用下，滾動體與滾道上的接觸應力與實際載荷作用相同。P0＝X0FR＋Y0FA

X0為徑向載荷系數,Y0為軸向載荷系數滾動軸承的靜強度計算

靜強度條件

≥S0

S0為靜強度安全因數第33頁，課件共43頁，創作于2023年2月§21.7滾動軸承的極限轉速極限轉速nlim

是滾動軸承允許的最高轉速，它與軸承類型、尺寸等多種因素有關，有其適用條件。實際工作條件與極限轉速的適用條件不一致時，應對極限轉速進行修正。實際工作條件下軸承允許的最高轉速nmax為nmax＝f1f2

nlim

f1為載荷因數；f2為載荷分布因數如果軸承的最高轉速nmax不能滿足使用要求，可采取一些措施，提高極限轉速，第34頁，課件共43頁，創作于2023年2月§21.8滾動軸承的潤滑與密封滾動軸承的潤滑

潤滑的目的潤滑方式脂潤滑油潤滑潤滑方式的選擇Dmn值作為選擇潤滑方式的依據第35頁，課件共43頁，創作于2023年2月滾動軸承的密封

密封的目的防止灰塵、水分和其它雜物侵入軸承，并可阻止潤滑劑的流失。類型非接觸式密封間隙式迷宮式

接觸式密封氈圈式皮碗式滾動軸承的潤滑與密封第36頁，課件共43頁，創作于2023年2月滾動軸承的潤滑與密封第37頁，課件共43頁，創作于2023年2月滾動軸承的潤滑與密封第38頁，課件共43頁，創作于2023年2月例21-3某單級齒輪減速器輸入軸由一對深溝球軸承支承。已知齒輪上各力為：切向力Ft＝3000N，徑向力Fr＝1200N，軸向力Fx＝650N，方向如圖21-19所示。齒輪分度圓直徑d＝40mm。設齒輪中點至兩支點距離l＝50mm，軸與電機直接相連，n＝960r/min，載荷平穩，常溫工作，軸頸直徑為30mm。要求軸承壽命不低于9000h，試選擇軸承型號。例21-3

第39頁，課件共43頁，創作于2023年2月求兩軸承所受徑向載荷（1）軸垂直面支點反力FRV

FRV1=470NFRV2=730N（2）軸水平面支點反力FRH解題過程:例21-3

第40頁，課件共43頁，創作于2023年2月（3）兩軸承所受徑向載荷FR

FR即合成后的支反力，2.初選軸承型號，計算當量動載荷（1）