滚动轴承的组合设计

Fd2
Fr1
Fae2
Fr2
（3）判明轴承压紧放松情况
向左的合力： Fd1+Fae1=5040N ＜ 向右的合力： Fd2+Fae2=9080N
轴有右移趋势， 故1轴承被“ 压紧”，2轴承“被放
（4）求Fa1、Fa2 松”。
F a 1 F a 2 eF d 2 F a 1 e 5 0 40 0 3 0 8 0 6 0 0 N 00 8
滚动轴承的安装
轴承内圈的拆卸
装内圈于轴上 内外圈上同时受力
12.3.4 滚动轴承的组合设计
轴承外圈的拆卸
h1
h1
12.3.4 滚动轴承的组合设计
12.3.5 滚动轴承的润滑与密封
补充：滚动轴承的预紧
目的： 提高轴承的旋转精度，增加轴承装置的刚性，减少
机器工作时轴的振动。
对某些可调游隙的轴承，在安装时用某种方法在轴 承中产生并保持一轴向力，使内、外圈产生相对移动 以消除轴承中的轴向游隙，并在滚动体和内、外圈接 触处产生预压变形。
适用场合：适用于脂润滑或油润滑，密封效果可靠。
滚动轴承典型例题分析
例1： 一对70000AC型轴承的结构如图13---13 a)所示。 已知轴上的Fre = 9000N， Fae1 =3000N，Fae2=5000N，
求：径向载荷Fr1、Fr2 和轴向载荷Fa1 、Fa2 。
2L 1
Fae1
L
2
Fre
∴ 轴有左移趋势，1被“压紧”，2被“放 松”
∴ Fa1 = Fae +Fd2 =1000 + 1125 = 2125 N Fa2 = Fd2 = 1125 N
⑷ 求两轴承的当量动载荷 P1、P2
Fa1 21251.42e Fr1 1500
∴ X1=0.4，Y1=2
Fa2 11250.25e ∴ X2=1，Y2=0 Fr2 4500
Fae2
已知: Fre = 9000N， Fae1 =3000N，Fae2=5000N，
求 ： Fr1、Fr2 和 Fa1 、Fa2 。
解：
（1）画简图，求Fr1、Fr2
由材力求反力方法可知：
1
Fd1
1 Fr1 3Fre300N0
Fr1
Fr2 32Fre600N0
2L
Fae1
L
Fre
Fae2
2
Fd2
12.3.4 滚动轴承的组合设计
2）装卸：常装卸的轴承，应选用间隙配合或过渡配合。
3）转速： 转速较高、振动较大时，宜选过盈配合。
对一般机械，由于轴承内圈与轴一起转动，外圈固定
不动，
轴常用 → k6、 m6
座孔常用 → G7、H7、J7、K7、 M7
12.3.4 滚动轴承的组合设计
轴承游隙的调整
方法： 加减垫片的厚度
螺钉调整
调整垫片
螺钉调整
加减垫片
12.3.4 滚动轴承的组合设计 4. 滚动轴承的装拆
装拆轴承时，要特别注意：
1) 不允许通过滚动体来传力，以免使滚道或滚动体造成损伤。
2) 由于轴承的配合较紧，装拆时应使用专门的工具。
潘存云教授研制
错误的施力 正确的施力
错误
正确
12.3.4 滚动轴承的组合设计
⑵ 求派生轴向力Fd1、Fd2
Fd1=Fr1 ／ 2Y = 1500/2 × 2 = 375 N Fd2=Fr2 ／ 2Y = 4500/2 × 2 = 1125 N
（方向如图示）
1
Fd1
2
Fd2
Fr1
Fr2
2L
L
Fre=3000N Fae=1000N
⑶ 求两轴承的轴向载荷Fa1 、Fa2
∵ Fae +Fd2 = 1000 + 1125 = 2125 N ＞ Fd1= 375 N
Fa2Fd2408N0
例2：已知一对30304轴承所受的载荷情况如图示。 若n=1500 rpm，fp=1，试判断哪个轴承危险， 并求危险轴承的寿命？
注： 30304轴承
C=31.5 KN ，C0=20.8 KN，e=0.3，Y=2，Fd =Fr / 2Y Fa / Fr≤e 时，X=1，Y=0，Fa / Fr >e 时，X=0.4，Y=2
闭式齿轮传动
12.3.4 滚动轴承的组合设计 2.滚动轴承的轴向固定
---将轴承内圈或外圈相对于轴或轴承座实施紧固。 1）内圈的紧固方法：
弹性挡圈固定 圆螺母与止 轴端挡圈固定 动垫圈固定
紧定衬套、圆螺 母、止动垫圈与 锥孔内圈固定。
12.3.4 滚动轴承的组合设计
2）外圈的紧固方法：
端
孔
盖
用
一支点双向固定、另一端支点游动
两端均游动
预留补偿间隙 C=0.2~0.4 mm
双支点各单向固定
小锥齿轮轴支承 结构之一
L1
特点：
1、面对面安装
b
2、轴支承刚性差
3、调整轴承游隙容易
4、调节外圈可对轴承进行预紧 5、受热膨胀后易卡死
6、轴装配较容易 7、轴上应力集中小
12.3.4 滚动轴承的组合设计
固
挡
定
圈
轴承外圈止动槽 螺纹环紧固
12.3.4 滚动轴承的组合设计 1. 滚动轴承的支承结构
----指一个轴系应采用几个轴承支承、如何支承、 如何配置等问题。
合理的轴承配置应考虑：
▲ 轴在机器中有正确的位置 ▲ 防止轴向窜动 ▲ 轴受热膨胀后不致将轴承卡死
等因素
滚动轴承的支承结构
双支点各单向固定 用于工作温度不高的短轴（L≤350mm）
12.3.4 滚动轴承的组合设计
目的：为了正确解决轴承的安装、配置、紧固、调整、 润滑、密封等问题。
补充： 支承部分的刚性和同心度
▲ 轴及轴承座必须有足够的刚性，以避免变形使滚动 体的滚动受阻滞；
● 轴承座孔壁应有足够的厚度； ● 轴承座的悬臂应尽可能地缩短，并增加肋板； ● 采用套杯以防止座孔被压坏。
∴ P1 = fp ( X1Fr1+ Y1Fa1 ) = 0.4 × 1500 + 2 × 2125 = 4850 N P2= fp ( X2Fr2+ Y2Fa2 ) =1× 4500 = 4500 N
∵ P1 > P2 ， ∴ 轴承1危险
⑸ 求轴Hale Waihona Puke Baidu的寿命 Lh
Lh6 1n 60 0 C P 1 61 0 1605 3 0 41 0 8 5 5 1 30 0 0 506.6(7 h)9
δ=0.1~0.2 mm
δ
径向曲路 δ=1.5~2 mm
δ
径向曲路
因考虑到轴受热后会变 长，间隙取δ=1.5~2mm
(a)
(b)
适用场合：
迷宫式密封 将旋转件与静止件之间的间隙做 成迷宫形式，并在间隙中充填润滑 脂以加强密封效果。
脂润滑或油润滑，工作温度不高于密封用脂的滴点。密封效果
可靠。
非接触式密封：
毛毡圈密封 适用场合：
脂润滑，要求环境清洁，轴颈圆周轴速度v <4 ~ 5 m/s，工作温 度不超过90℃。
接触式密封：
密封唇朝外， 目的是防灰尘
密封唇朝里，目
的是防漏油
(a)
适用场合：
密封圈密封
(b)
密封圈用皮革、塑料或耐油橡 胶制成，有的具有金属骨架，有 的没有，制成标准件。
脂或油润滑，轴颈圆周速度v<4~5 m/s，工作温度:-40~100℃。
δ=0.1~0.3 mm
δ
δ
靠轴与端盖之间的细小环形间
(a)
(b)
隙密封，间隙愈小愈长，效果 愈好，间隙取0.1~0.3 mm。
间隙密封
适用场合： 脂润滑，要求环境干燥清洁。
12.3.5 滚动轴承的润滑与密封
组合式密封：
把多种密封形式组合在一 起，可充分发挥各自的优 点，提高密封效果。
组合密封---毡圈加迷宫
油润滑优点：摩擦阻力小、能散热，可在高速、高温 环境下使用。
12.3.5 滚动轴承的润滑与密封
当滚动轴承的速度较低（dn≤ 2×105 mm.r/min）时，常 采用脂润滑。
在高温、高速的条件下，通常采用油润滑。 飞溅润滑----是一般闭式齿轮传动装置中的轴承常用的润滑方法。
即当箱内齿轮的圆周速度较大（v≥ 2 ~ 3 m/s）时，利用 齿轮转动时飞溅带起的油来润滑轴承。
选用深沟球轴承时，外 圈与端盖间应留有间隙。
选用圆柱滚子轴承时， 外圈应双向固定。
固定支承
游动支承
游动支承
12.3.4 滚动轴承的组合设计
12.3.4 滚动轴承的组合设计
12.3.4 滚动轴承的组合设计
常用的轴承配置方法：
双支点各单向固定 一个支点双向固定、另一端游动 两端均游动
人字齿轮由于本身的轴向限 位作用，其中一根轴设计成 两端固定的形式，另外一根 轴必须游动，否则会卡死。
两端游动
12.3.4 滚动轴承的组合设计 3. 滚动轴承的配合
----指内圈与轴颈、外圈与轴承座孔的配合。
▲ 滚动轴承作为一种通用的标准件，规定采用以下配 合类型： 内圈----轴 → 基孔制
外圈----轴承座孔 → 基轴制
1）载荷：载荷较大时，应选用较紧的配合；载荷 方向不变时，转动圈配合宜紧一些，而不动圈配合 宜松一些。
Fr2
（2）求Fd1、Fd2，并判明指向
由表13---7知，70000AC型轴承的Fd =0.68 Fr
F d 10. F 6 r1 8 0 .6 8 30 2 00 N 040 指向如图示
F d 20. F 6 r2 8 0 .6 8 60 4 00 N 080
2L 1
Fd1
Fae1
L
2
Fre
12.3.5 滚动轴承的润滑与密封 2.滚动轴承的密封装置
密封方式的选择与润滑的种类、工作环境、温度、密 封表面的圆周速度有关。
分类
毛毡圈密封 接触式 密封圈密封
非接触式
间隙密封 迷宫式密封
组合式 ---毛毡迷宫式密封
12.3.5 滚动轴承的润滑与密封
接触式密封：
矩形断面的毛毡圈被安 装在梯形槽内，对轴产生一 定的压力而起到密封作用。
12.3.5 滚动轴承的润滑与密封 补充：滚动轴承的预紧
加金属垫片 方法
磨窄套圈
潘存云教授研制
12.3.5 滚动轴承的润滑与密封
1.滚动轴承的润滑
轴承中润滑剂不仅可以降低摩擦阻力，还可以起散 热、减少接触应力、吸收振动、防止锈蚀等作用。
润滑方式
油润滑 脂润滑
按dn 值查表12--14
脂润滑优点：油膜强度高，不易流失、便于密封，充 填一次，可运转较长时间。
1
2
Fre=3000N
Fae=1000N
2L
L
1
Fd1
2
Fd2
Fre=3000N
Fr1
Fr2
2L
Fae=1000N
L
⑴ 求两轴承的径向载荷Fr1 、Fr2
对1点取矩：Fre×3L=Fr2×2L ∴ Fr2=3/2 Fre=3/2 ×3000=4500N
对2点取矩：Fre×L+Fr1×2L =0 ∴ Fr1= - Fre／2=-3000 ／2= - 1500 N (负号表示方向向下)
钢 衬 筒
L
肋板
使用钢衬筒的轴承座孔
用加强筋增强轴承座孔刚性
12.3.4 滚动轴承的组合设计
▲ 一根轴上两个支承的座孔，必须尽可能地保持同心， 以免轴承内外圈间产生过大的偏斜。
●采用整体结构的外壳，并把两个轴承孔一次镗出；
●在一根轴上的不同尺寸的轴承孔仍应一次镗出， 这时可利用衬筒来安装尺寸较小的轴承。
L2 b
小锥齿轮轴支承结构之二
小锥齿轮轴支 承结构之二
L2
特点：
b
1、背靠背安装
2、轴支承刚性好
3、调整轴承游隙不容易
4、调节内圈可对轴承进行预紧
5、受热膨胀后不易卡死
6、轴装配不容易 7、轴上应力集中大
常用的轴承配置方法：
双支点各单向固定 一个支点双向固定、另一端支点游动
两端均游动
L 适用于工 作温度较 高的长轴