滚动轴承的组合结构设计
第十四章滚动轴承分析
上一页
下一页
返回
第四节滚动轴承的组合设计
三、轴承组合的调整
1.轴承间隙的调整 此类调整用以保证热膨胀间隙。图14一13(a)所示为靠加减轴承盖 与机座间垫片厚度进行调整;图14一13(b)所示为利用螺钉1通过轴承外 圈压盖3移动外圈位置进行调整，调整之后，用螺母2锁紧防松。
上一页
下一页
返回
第四节滚动轴承的组合设计
上一页
下一页
返回
第四节滚动轴承的组合设计
五、滚动轴承的润滑
润滑的主要目的是减少摩擦与磨损。当滚动接触部位形成油膜时， 还有吸收振动、降低工作温度和噪声等作用。 常用的滚动轴承润滑剂是润滑脂和润滑油。具体选用可按轴承的 dn值来定。d代表轴承内径(mm) ; n代表轴承转速(r/min),dn值间接地 反映了轴颈的圆周速度。适用于脂润滑和油润滑的do值界限列于表14 一10中，可作为选择润滑方式时的参考。
2.轴系位置的调整 轴系位置的调整，用以保证轴上传动零件(如锥齿轮、蜗轮等)具 有准确的工作位置。如图14一14为锥齿轮轴系位置的调整，套杯与机 座间的垫片1用来调整锥齿轮轴的轴向位置，而垫片2则用来调整轴承 游隙。 3.轴承的预紧 对某些可调游隙式轴承，在安装时给以一定的轴向压紧力(预紧 力)，使内外圈产生相对位移而消除游隙，并在套圈与滚动体接触处 产生弹性预变形，借此提高轴的旋转精度和刚度，这种方法称为轴承 的预紧。预紧力可以利用加金属垫片(图14一15(a))或磨窄套圈(图14一 15(b))等方法获得。
上一页
下一页
返回
第三节滚动轴承的计算
2.计算准则 (1)对一般转速(n>10 r/min)的轴承，疲劳点蚀是其主要的失效形式， 轴承应进行寿命校核计算。 (2)对静止或极慢转速(r≤10 r/min)的轴承，轴承的承载能力取决于所允 许的塑性变形，应进行静强度计算。 (3)对高速轴承，除进行寿命计算外，还应进行极限转速校核计算。 对于磨粒磨损失效，目前尚无统一、有效的计算方法。
滚动轴承-滚动轴承的结构及类型_
2．接触角
接触角是滚动轴承的一个主要参 数，轴承的受力分析和承载能力等与接 触角有关。表2列出各类轴承的公称接 触角。 滚动体套圈接触处的法线与轴承径 向平面（垂直于轴承轴心线的平面）之 间的夹角称为公称接触角。公称接触角 越大，轴承承受轴向载荷的能力也越大。
滚动轴承按其承受载荷的方向或公 称接触角的不同，可分为： （1） 径向轴承，主要用于承受径向载 荷，其公称接触角从0到45； （2） 推力轴承，主要用于承受轴向载 荷，其公称接触角从大于45到 90（表2）。
例2 试求N207轴承允许的最大径向载荷。 已 知 工 作 转 速 n=200r/min 、 工 作 温 度 t<1000C、载荷平稳、寿命Lh=10000h。 解：对向心轴承，由式（3）可得载荷为：
f T 10 F C f P 60 nLh
6
1/
由机械设计手册查得圆柱滚子轴 承N207的径向额定动载荷C=27200N； 因t<100C，由表8查得fT=1，因载荷 平稳，由表9查得fF=1，对滚子轴承取 =10/3。将以上有关数据代入上式， 得
推力轴承只能承受轴向载荷，因此其当 量动载荷为 P=A （7）
五、角接触球轴承和圆锥滚子轴承的轴 向载荷计算 角接触球轴承和圆锥滚子的结构特 点是在滚动体和滚道接触处存在着接触 角。当它承受径向载荷R时，作用在承 载区内第i个滚动体上的法向力Qi可分解 为径向分力Ri和轴向分力Si。各滚动体 上所受轴向分力的和即为轴承的内部轴 向力S（见图6a中的S1和S2）。轴承的内 部轴向力可以按表12计算。
10 F 27200 60 200 10 4
6
3 / 10
6469 N
滚动轴承的结构设计
滚动轴承的结构设计
滚动轴承的结构设计如下：
一、内圈
内圈是滚动轴承的主要组成部分之一，通常与轴配合安装。
内圈的外表面是圆柱形，内孔与轴颈配合，以保持轴承在轴上的正确位置。
内圈的材质通常为高碳钢或不锈钢，经过淬火和回火处理，以提高其硬度和耐磨性。
二、外圈
外圈是滚动轴承的另一个主要组成部分，通常与轴承座或轴承盖配合安装。
外圈的外表面是圆柱形，内孔与内圈配合，以保持轴承的旋转精度和稳定性。
外圈的材质通常为中碳钢或不锈钢，经过淬火和回火处理，以提高其硬度和耐磨性。
三、滚动体
滚动体是滚动轴承的核心部分，通常由球形或圆柱形的钢球或滚珠组成。
滚动体在轴承工作时，在内外圈之间滚动，减少摩擦和磨损，同时传递载荷。
滚动体的材质通常为高碳钢或不锈钢，经过淬火和回火处理，以提高其硬度和耐磨性。
四、保持架
保持架是滚动轴承的重要部件之一，其主要作用是引导滚动体在轴承内正确运动，防止滚动体相互碰撞或卡滞。
保持架的材质通常为轻质材料，如铝合金或塑料，以减轻轴承的重量和提高其旋转效率。
保持架的设计应考虑到滚动体的数量、尺寸和排列方式等因素，以确保轴承的正常运转和使用寿命。
总之，滚动轴承的结构设计需要考虑到多个方面，包括内圈、外圈、滚动体和保持架等。
每个部件都有其特定的作用和要求，共同保证轴承的性能和使用寿命。
同时，在选择和使用滚动轴承时，还需注意其类型、尺寸、载荷、转速等参数是否与使用要求相匹配。
滚动轴承设计
实体保持架：用铜合金、 实体保持架：用铜合金、铝合金或酚醛树脂等制 与滚动体间的间隙较小，允许轴承有较高转速。 成，与滚动体间的间隙较小，允许轴承有较高转速。
第二节 滚动轴承的主要类型及选择
一．滚动轴承的结构特性
1．公称接触角 ．
α角的大小反映了轴承承受轴向载荷的能力。α角越 角的大小反映了轴承承受轴向载荷的能力。 角越 角的大小反映了轴承承受轴向载荷的能力 轴承承受轴向载荷的能力越大。 大，轴承承受轴向载荷的能力越大。
第二节 滚动轴承的主要类型及选择
3、调心轴承（外圈滚道为球面 ） 、调心轴承（ （1）调心球轴承 ） 类型代号 ：1 承载方向： 承载方向：可同时承受径 向载荷及少量双向轴向载荷 极限转速： 极限转速：中 额定负荷比： 0.6～0.9 额定负荷比： ～ 角偏位能力： ° 角偏位能力：1.5°～3° ° 使用条件： 使用条件：刚性小及难以对中的轴 类型代号 ：2 （2）调心滚子轴承 承载方向： 承载方向：可同时承受径向载荷及少量双向轴向载荷 额定负荷比： 额定负荷比： 1.8～4 ～ 极限转速： 极限转速：低 角偏位能力： 角偏位能力： 1.5°～3° ° ° 使用条件： 使用条件：其他轴承不能胜任的重负荷
主要区别： 主要区别：承受轴向外载荷的能力
第二节 滚动轴承的主要类型及选择
三、滚动轴承的性能和特点
◆ 按轴承的结构形式不同分类： 按轴承的结构形式不同分类：
在实际应用中，滚动轴承的结构形式有很多。作为标准件的滚动轴承，在 在实际应用中，滚动轴承的结构形式有很多。作为标准件的滚动轴承， 标准件的滚动轴承 国家标准中分为13 13种 其中，最为常用的轴承大约有下列６ 国家标准中分为13种，其中，最为常用的轴承大约有下列６种:
深沟球轴承
机械设计基础-13.6滚动轴承的组合设计
第六节滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计的内容包括：轴承的定位和紧固、轴承的配置设计、轴承位置的调节、轴承的润滑与密封、轴承的配合以及轴承的装拆等问题。
（一）支承部分的刚性和同心度：若座体刚度低，则滚动体受力增大，因此，应适当增加壁厚、采用加强筋，并使轴承座孔同心，减小轴的偏转。
（二）轴承的配置（轴系固定）：支承部件的主要功能是对轴系回转零件起支承作用，并承受径向和轴向作用力，保证轴系部件在工作中能正常地传递轴向力以防止轴系发生轴向窜动而改变工作位置。
为满足功能要求，必须对滚动轴承支承部件进行轴向固定。
固定的目的：当轴受到外载荷作用时，使轴有正确的位置、防止轴的轴向窜动以及轴受热膨胀后将轴承卡死。
固定方法：两端固定、一端固定一端游动、两端游动。
1、双支点单向固定（两端固定）：两个轴承各限制一个不同方向的轴的轴向移动（只固定内、外圈相对的一个侧面）。
适用于较短的轴系（跨距≤400）温升不高的场合。
为了补偿轴的受热膨胀，装配时应留有一定的轴向间隙。
(a) (b)图所示为两端固定方法，每个支点的外侧各有一个顶住轴承外圈的轴承盖，它通过螺钉与机座联接，每个轴承盖限制轴系一个方向的轴向位移，合起来就限制了轴的双向位移。
轴向力FA的力流路线是通过轴肩、内圈、外圈及轴承盖来实现的。
图(a)为采用深沟轴承的结构，只能承受少量的轴向力；图(b)为采用角接触轴承的结构，可承受较大轴向力。
这种支承形式属功能集中型，每个轴承均承受径向力、轴向力的复合作用，简化了支承结构。
轴系部件工作时，由于功率损失会使温度升高，轴受热后伸长，从而影响轴承的正常工作。
因此支承部件结构设计时必须考虑热膨胀问题。
a、预留轴向间隙对于上图所示的两端固定结构型式，其缺陷是显而易见的。
由于两支点均被轴承盖固定，当轴受热伸长时，势必会使轴承受到附加载荷作用，影响轴承的使用寿命。
因此，两端固定型式仅适合于工作温升不高且轴较短的场合(跨距L400mm)，还应在轴承外圈与轴承盖之间留出轴向间隙C，以补偿轴的受热伸长。
机械设计基础--滚动轴承
?
RV2 RH2 Fr
角 接 触 球 轴 承
RV1 RH1 1,角接触轴承的派生轴向力 Fs O -支反力作用点,即法线与轴线的交点. 向心角接触轴承(角接触球轴承,圆锥滚子 轴承)受纯径向载荷作用后,会产生派生轴 FS 向分力 FS . O F 派生轴向力: si ≈ 1.25 Fr tgα 注意 F 的
Fr1 ● 若 FS1 + FA > FS2
Fr2
轴向合力向右,轴有向右移动的趋势,
但外圈被固定, 右轴承被压紧,会产生反力FS2′, 即:Fa1=FS1 (放松端) 使轴向力平衡, 使得 FS 1 + FA = FS 2 + FS 2 ′ FS2 和 FS2′ 都是右轴承所受的力,故: Fa 2 = FS 2 + FS 2 ′ = FS 1 + FA 而左轴承被放松, 故:Fa1 = FS 1
(放松端)
1 FS2′
FS1
2
FA
FS2
● 若 FS2 + FA < FS1, 轴向合力向左,轴有向左移动的趋势, 右轴承被压紧,会产生反力FS 2′, 使轴向力平衡:
FS 1 = FS 2 + FA + FS 2 ′ Fa1 = FS 1
(放松端)
∴
Fa 2 = FS 1 FA(压紧端)
归纳如下: 根据排列方式判明派生轴向力 FS 1,FS2 的方向; 判明轴向合力指向及轴可能移动的方向, 分析哪端轴承被"压紧",哪端轴承被"放松"; "放松"端的轴向载荷等于自身的内部轴向力, "压紧"端的轴向载荷等于除去自身派生轴向力 后其它轴向力的代数和. 对于能够承受少量轴向力而α=0 的向心轴承: (如深沟球轴承) 因为:α=0 , FS1=0 ,FS2= 0 所以:Fa=FA 图中: Fa1=0 Fr1 Fa2=FA FA
滚动轴承的组合结构设计应考虑的问题
中 ｏ期 ｚ ６
ＴＧ。２ ＥＹ ０ ￣ Ｔ － Ｏ Ｏ Ｉ“ ＩＮ Ｎ ￣
Ｄ Ｉ ０ ３ ６ ／ ． ｓ ．０ １ ９ ２ ２ １ ，０ ０ ３ Ｏ ：１ ．９ ９ ｊｉ ｎ １０ －８ ７ ．０ ０ ２ 。６ ｓ
滚动轴承的组合 结构设计应考虑 的 问题
廉振红 ’ 王增胜 １ ，郑州职业技术学院机械 工程 系汽车教研 室 ；２ ，黄 河科技 学院机械 工程教研 室
端游 动 的 支 点 结 构 ，如 图 ２ 示 。 固定 所
ห้องสมุดไป่ตู้
端 由单 个轴 承或轴承组承受双 向轴向力 ， 而 游动端则保证轴伸缩时能 自由游 动。为 在 机械设计基础 课程教学 中，滚 动轴承装置设计这部分内容是生产一线技 术人 员直接接触最为广泛的实际问题 。而 传统教学 中对此却不太重视 ，因此 ，把 轴 承的 固定 、装拆、调整 、润滑、密封等 实 避 免松脱 ， 游动轴承 内圈应与轴作轴 向固 定（ 常采 用弹性挡 圈） 用 圆柱滚子轴承作 。 游 动支点时 ， 轴承外 圈要与机座作轴 向固 定， 靠滚子与套 圈间的游动来保证轴的 自
盎一 ． 盘
２ 滚 动轴承 的配 合
轴 承 与轴或 轴 承座 的配 合 目的是把
轴都得到轴 向定位 。
内 、外 圈牢 固地 固定 于 轴 或轴 承 座 上 ， 使 之相互 不发 生有 害的 滑动 。 如配 合面 产生滑 动 ，则会 产生 不正常 的发 热和 磨 损 ，以 及因磨 损产 生粉 末进 入轴 承 内而
单 。
规 格 、牌 号的端 面应 装在 可 见部位 ，以
便将来更换。 ３ ２ 拆 卸 ． 最 简单 的办法是用錾子顶在内圈或外 圈端面上 ，用手锤在周边轻轻敲 击将轴 承 拆下 。一般 使用拉出器拆卸 ，使用时将 钩 爪 紧挂在 内圈上，螺杆顶在轴端面 ，用手 柄旋进螺杆 ，就 能把 轴承拉出 ，如 图 ５ｃ （）
滚动轴承基础知识培训ppt课件
设计：潘存云
a)单向
能同时承受较大的径向、
轴向联合载荷。因线性接
中
2’
触，承载能力大，内外圈
可分离，装拆方便，称对
使用。
只能承受轴向载荷，且作用线
必需与轴线重合。分为单、双
低
不允许 向两种。高速时，因滚动体离
心力大，球与保持架摩擦发热
严重，寿命较低，可用于轴向
载荷大、转速不高之处。
轴承名称、 类型及代号
号
注：
代表字母；
代表数字
1. 前置代号----成套轴承分部件代号。 2. 基本代号：表示轴承的基本类型、结构和尺寸。是轴承代号的基础，有三项
类型代号 ----左起第一位，为0（双列角接触球轴承 )则省略。
前置代号
表2-1 滚动轴承代号的排列顺序
基本代号
后置代号
（）
成套轴承分部 件代号
类 型
代 号
尺寸系列代号
若滚动体为球，可承受一定的轴向载荷。
0˚ <α<45˚ → 承受径向载荷为主； 45˚ <α<90˚ → 承受轴向载荷为主；
采用滚子轴承
α= 90˚ → 只能承受轴向载荷。
轴承类型 公称接触角
向心轴承主要承受径向载荷
径向接触
角接触
α= 0˚
0˚ <α<45˚ α
推力轴承主要承受轴向载荷
角接触
轴向接触
角偏差 ↑ → 影响轴承正常运转。
可采用调心轴承。
滚针轴承对轴线倾斜最敏感，应 紧可能避免在轴线有倾斜的情况下使 用。
θ
设计：潘存云
调心轴承
二、滚动轴承的代号
前置代号
表2-1 滚动轴承代号的排列顺序
滚动轴承的基本类型、特点和选用及组合设计全解析完整版
3. 载荷方向
1） 承受纯径向载荷 60000 — 深沟球轴承 N0000 — 圆柱滚子轴承
2）承受纯轴向载荷 单向： 51000 — 单向推力球轴承 双向： 52000 — 双向推力球轴承
3）同时承受径向和轴向载荷
圆锥滚子轴承 角接触球轴承 深沟球轴承
30000 、 30000 B、
70000C 、 70000 AC 、
6. 结构尺寸要求
当径向尺寸受到限制时，可选用滚针轴承 (NA0000)， 如：曲柄销及万向联轴器中的轴承。
圆锥滚子轴承
二. 滚动轴承的类型选择 1. 考虑载荷的大小和性质
载荷大且有冲击振动时，宜选用滚子轴承； 载荷小且平稳时，可选用球轴承。
2. 轴承转速
轴承的工作转速应低于其极限转速。 球轴承的极限转速高于滚子轴承，当转速较高时，宜 选用球轴承。 同类轴承中，直径系列小的（外径小）轴承宜用于高 速，反之用于低速。
内径为10mm~20mm以下轴承的代号为：
内 径 10mm 12mm 15mm 17mm
代 号 00
01
02
03
对于 d < 10mm及d > 495mm 轴承的代号，国标另有规 定。
表16-3
2. 直径系列代号
用基本代号右起第三位数字表示。
表示内径相同的同类轴承有几种 不同的外径、宽度和滚动体。
70000B 、
6000
4. 调心性能
主要用于轴的弯曲变形大、跨距大、轴承座的刚度低、 多支点等场合。
10000 — 调心球轴承 20000 —调心滚子轴承
5. 装拆要求
对需要经常装拆，或支承长轴的轴承，为便于装拆， 应选用内、外圈可分离的轴承。
30000 — 圆锥滚子轴承 N0000 — 圆柱滚子轴承
滚动轴承及其组合设计PPT课件
第7页/共32页
调心轴承简图
二．滚动轴承分类
按轴承所能受的载荷方向或公称接触角的不同可分为以下几种
轴承类型
向心轴承 (主要承受径向负荷FR)
径向接触 向心角接触
推力轴承 (主要承受轴向负荷FA)
推力角接触
轴向接触
公称接触角α α= 00 00<α≤450 450 <α< 900 α= 900
α
图
松圈
FA
紧圈
松圈
FA
52000
6.深沟球轴承
承载类型——主要承受径向负 荷FR，也可同时承受少量双向 轴向负荷FA 极限转速——高
类型代号： （60000）
7.角接触球轴承
α
结构特点：公称接触角有150，250，400
α越大，承轴向载荷的能力就越大。
承载类型——能同时承受径向负 荷FR与单向轴向负荷FA
四. 滚动轴承类型的选择
一）根据 轴承所受 的载荷选
载荷的大 小、性质
承轻、中及较小波动载荷的场合——选球轴承 承重及较大波动的载荷的场合——选滚子轴承
纯径向负 荷可选用
深沟轴承（6类） 圆柱滚子轴承（N类）及滚针轴承（NA类）
纯轴向负荷——可选用推力轴承（5类）
载荷的 方向
同时受 径向负荷
径向负荷为主——可用深沟球轴承（6类）
2．塑性变形
转速很低或间歇往复摆动的轴承，一般不会发生疲劳点蚀，但在很大的静 载荷或冲击载荷作用下，会使套圈滚道和滚动体接触处的局部应力超过材 料的屈服极限，以致表面出现塑性变形（凹坑），运转精度降低，并会出 现振动和噪声而不能正常工作
3．磨损
在润滑不良和密封不严的情况下，轴承工作时易发生磨损。转速愈高， 磨损愈严重。轴承磨损后会降低旋转精度，甚至失效。
机械设计基础--滚动轴承 ppt课件
2. 基本代号：表示轴承的基ppt课本件 类型、结构和尺寸。 16
调心球轴承 调心滚子轴承 圆锥滚子轴承
10000
20000
30000
a)单向 b)双向
推力球轴承 50000
推力圆柱
深沟球轴承 角接触球轴承 滚子轴承 圆柱滚子轴承 滚针轴承
60000
70000
80000
N0000 a) NA0000
12
512 低 不允许 受单向轴向负荷，两
13
513
个圈的内孔不一样大，
14
514
内孔较小的与轴配合， 内孔较大的与机座固
定。双向推力球轴承
可以承受双向轴向负
荷，中间圈与轴配合，
22
522
另两个圈为松圈
23
523
低 不允许
高速时，由于离心
力大，寿命较低。常
24
524
用于轴向负荷大、转
ppt课件
速不高的场合 7
40
22、28、32及500以上 /内径
230/500 62/22
500 22
ppt课件
21
表16-3 滚动轴承代号的排列顺序
前置代号
基本代号
后置代号 或加
（ 成套轴承分 部件代号
）
类
尺寸系列代号
型
宽(高)度 直径系列
代
系列代号 代号
号
注：
代表字母；
代表数字
3. 后置代号 ---- 用字母（或加数字）表示。
代表数字
内径代号 ---- 基本代号左起第四、五位。
表16-5 轴承的内径代号
内径代号
00 01
02
03
轴承内径尺寸 mm 10
滚动轴承设计计算
（h）
通式
例6
6212轴承，承受径向力FR=5500N的平稳载荷，转速n=1250r/min，正常温度，试求寿命Lh 。
解： ∵纯径载 ∴P= FR=5500 N
C=47.8 KN
∵ 球轴承∴ ε= 3
查手册 ：
∵ 正常温度平稳载荷 ∴ fT=1； fP=1
例7：轴径 d=50 mm, 纯径向载荷FR=6000N,载荷平稳，常温下工作，转速 n=1250 r/min, 预期寿命L h= 5000h.试选择此轴承.
二、滚动轴承的应力分析
三、滚动轴承的失效形式和计算准则
一、滚动轴承的载荷分析
§2 滚动轴承的受力分析、失效和计算准则
1）向心轴承：
FR0max
在径向力Fr的作用下
深沟球 60000
圆柱 滚子 N0000
半圈滚动体受载
各滚动体受力不均 受的最大力为 FR0max
Fr
一、滚动轴承的载荷分析—
载荷平稳∴fP=1；常温 ∴fT=1； P=X FR +YFA =4×0.4+3.55×1.7=7.64kN
∴30204不适用
再选30304查手册C=33kN>C /=31.5KN,可以吗？ 不可以。∵此时e、x、Y、P值均发生了变化。
选轴承30304
查表：Cr =33 kN X=0.4 Y=2 e=0.3
二、轴承的寿命计算：
（r）
球轴承ε= 3
滚子轴承ε=10/ 3
且：载荷平稳;
常温 ＜1000C
可靠度90%;
对向心、向心推力轴承是纯径向力； 对推力轴承是纯轴向力。
C — 基本额定动载荷
P — 轴承所受动载荷
Chapter18滚动轴承的组合结构设计课堂PPT
200 200 Fr1H=20+032F0te=52×022=0804.165N
- F r2 H = F teF r1 H = 13 .85 N 53
山东大学专用
Fr2H
Fr1V
26 Fr1H
作者： 潘存云教授
求总径向载荷
Fr1= Fr21V+Fr21H =2.2 325 8 +8.4 126 5 =8.7 65 5 N
▲ 对轴承适当地预紧，以此提高轴承的旋转精度，增
加轴承装置的刚度、减小机器工作时轴的振动 24
山东大学专用
作者： 潘存云教授
滚动轴承例题分析
设根据工作条决定在轴的两端反装两
个角接触球轴承。已知轴上齿轮受切向力 Ft=2200N，径向力Fr=900N，轴向力 Fa=400 N，齿轮分度圆直径d=314 mm， 齿轮转速n=520 rpm，运转中有中等冲击 载荷，轴承预期计算寿命L’h=15000 h。设 初选两个轴承型号均为7207C，试验算轴 承是否可达到预期计算寿命的要求。
14
作者： 潘存云教授
接触式密封：
矩形断面的 毛毡圈被安 装在梯形槽 内，它对轴 产生一定的 压力而起到 密封作用。
潘存云教授研制
密封唇朝 里，目的 是防漏油。
防漏油
密封唇朝外， 主要目的是防 灰尘、杂质
防灰尘
潘存云教授研制
潘存云教授研制
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。
K7
M6
M7
N6
N7
P6 P7
零线 0
山东大学专用
21
作者： 潘存云教授
六、滚动轴承的安装与拆卸 装拆滚动轴承时，要特别注意以下两点： 1.不允许通过滚动体来传力，以免使滚道或滚动体造
双列圆锥滚子轴承结构设计
双列圆锥滚子轴承结构设计
双列圆锥滚子轴承是一种能够承受较高径向和轴向负荷的滚动轴承。
它的结构设计通常包括内圈、外圈、滚子、保持架和封盖等组成部分。
1. 内圈和外圈：双列圆锥滚子轴承的内圈和外圈的几何形状和尺寸通常根据承载条件和使用要求进行设计。
通常采用聚氨酯材料或钢制品作为内外圈的材料，以保证承载能力和耐磨性。
2. 滚子：滚子是双列圆锥滚子轴承的主要承载部件，通常由钢制品制成。
滚子的几何形状和尺寸会影响轴承的承载能力和摩擦系数，通常需要根据实际需求进行优化设计。
3. 保持架：保持架用于保持滚子的相对位置，通常采用成型钢板制成。
保持架的设计需要考虑到滚动和转动运动过程中的载荷变化和滚子的相互摩擦，以确保轴承的稳定性和耐久性。
4. 封盖：封盖用于保护轴承内部的润滑剂和防止灰尘和污染物进入轴承内部。
封盖的设计通常需要考虑到轴承运动过程中的温度变化和润滑剂的流动性，以确保封盖的密封性和可靠性。
总之，双列圆锥滚子轴承的结构设计需要考虑到轴承的承载能力、摩擦特性、稳定性和密封性等因素，以满足特定应用条件下的使用要求。
通过合理的结构设计，可以提高轴承的寿命和性能。
滚动轴承的组合设计
滚动轴承的组合设计选择正确的轴承类型及尺寸后，还要考虑轴承与其他零件之间的相对关系。
即以轴承组合为主体的配套设计包括轴承轴向固定、轴承组合的调整、轴承与其他零件的配合装拆等机械结构的设计。
滚动轴承常用于机械设备中轴类零件的支承。
滚动轴承能够使轴的运转精度得到保障，能够发挥轴承的性能。
支承结构的设计，需要综合多方面的因素进行考虑，比如轴承的配置、轴承的固定、轴向定位结构与调整、轴承游隙调整、轴的热膨胀补偿、轴承的润滑和密封等问题。
滚动轴承的固定1、轴承配置轴类零件通常采用前后双点支承结构，每个支承由1或2个以上轴承组成。
可根据轴的载荷方向来选择轴承布局。
向心轴承对称布置，可以适用于纯径向载荷的轴，同型号的角接触轴承，可以适用于受径向和轴向载荷作用的轴。
两个角接触轴承的配置可采用下3种方式之一。
（1）背对背排列外圈宽面相对即称为背对背，背对背排列适用于载荷作用中心处于轴承中心线之外的结构形式。
这种排列方式优点较多，比如支点间跨距大，悬臂长度较小，其末端刚性大。
当轴受热膨胀伸长时，轴承游隙将变大，因此轴承不会出现卡死。
如果采用预紧安装,预紧量将会在轴受热膨胀伸长时减小。
（2）串联排列外圈窄面或外圈宽面都朝向一侧即称为串联排列，适用于载荷作用中心处于轴承中心线同一侧的结构形式。
（3）面对面排列外圈窄面相对即称为面对面，面对面适用于排列载荷作用中心处于轴承中心线之内的结构形式。
这种排列方式结构相对简单、装拆方便。
但是，当轴受热伸长时，由于轴承游隙减小，非常容易造成轴承卡顿或卡死，因此要注意轴承游隙的调整。
2、支承结构的基本形式轴的径向自由度通常由两个轴承支承来共同限定，而轴向限位则可以有多种不同的限位方式，机械工程中常见支承结构有以下3种基本形式。
（1）两端固定支承两个支承点分别限制轴的一个方向的轴向位移,称为两端固定支承。
两端固定支承适用于轴类零件所受纯径向载荷或者轴向载荷小的综合载荷作用。
通常采用滚动轴承组成两端固定支承时，在其中一个支承侧，使轴承外圆与外壳孔间采用过渡的配合，同时要在轴承外圈与端盖间预留少量的空隙,以提供轴的热膨胀长空间。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
为保证轴承正常工作，除正确选择轴承类型和确定型号外，还需要合理的进行轴承的组合设计，主要解决轴系的轴向固定、轴承与相关零件的配合、间隙调整和润滑密封等方面的问题。
1．轴系支点的轴向固定型式
为保证滚动轴承轴系能正常传递轴向力且不发生串动，在轴上各零件定位固定的基础上，必须合理地设计轴系支点的轴向固定结构。
（1）两端单向固定
如图13、图14所示，轴系中的每个轴承分别承受轴系一个方向的轴向力，限制轴系的一个方向的移动，两个支点的轴承合起来就能承受轴系双向的轴向力，从而限制了轴系沿轴向的双向移动，这种固定方式称为两端单向固定。
它适用于工作温度变化不大的短轴，为允许轴工作时有少量热膨胀，轴承安装时应留有0．25mm～0．4mm的轴向间隙，结构图上不必画出间隙。
图13两端固定的深沟球轴承轴系图14两端固定的角接触轴承轴系（2）一端双向固定、一端游动
如图15a、b、c所示，轴系中一个支点为固定端，由单个轴承或轴承组承受轴系的双向轴向力，限制轴系的双向移动，另一个支点为游动端，能使轴沿轴向自由游动。
为避免松脱，游动轴承内圈应与轴作轴向固定（常采用弹性挡圈）。
用圆柱滚子轴承作游动支点时，轴承外圈要与机座作轴向固定，靠滚子与套图间的游动来保证轴的自由伸缩。
这种固定方式适用于较长的轴或工作温度变化大的轴，此时轴的热膨胀伸缩量大。
a) b) c)
图15一端固定、一端游动轴系
（3）两端游动
要求能左右双向游动的轴，可采用两端游动的轴系结构。
图16为人字齿轮传动的高速主动轴，为了自动补偿轮齿两侧螺旋角的制造误差，使轮齿受力均匀，采用允许轴系左右少量轴向游动的结构，故两端都选用圆柱滚子轴承。
与其相啮合的低速齿轮轴系则必须两端固定，以便两轴都得到轴向定位。
轴承在轴上的轴向定位常用轴肩或套筒，定位端面应与轴线有较好的垂直度。
为保证可靠定位，轴肩圆角半径rl必须小于轴承的圆角半径r。
轴肩高度通常不大于内圈高度的3/4，过高不便于轴承拆卸（图17）。
图16两端游动轴系图17轴承拆卸
轴承内圈的轴向固定可选用轴端挡圈、圆螺母、轴用弹性挡圈等结构（18）。
外圈可采用机座孔端面、孔用弹性挡圈、压板、端盖等形式固定（19）。
图18 轴承内圈的轴向固定结构图19轴承外圈的轴向固定结构
图20轴承间隙的调整
（2）轴承的预紧
向心角接触轴承可通过预紧的方法使滚动体和内、外套圈之间产生一定预变形，使轴承带负游隙运行。
预紧可增加轴承刚度，提高旋转精度，延长轴承寿命。
通过加金属垫片、磨窄套圈或调整两轴承之间内、外套筒的宽度来得到一定的预紧量（图21），固定结构中必须要有可调环节（如圆螺母）。
预紧量的合理数值应参考有关资料或通过试验取得。
（3）轴承组合位置的调整
轴承组合位置的调整的目的，是使轴上零件（如齿轮、带轮等）具有准确的工作位置。
如圆锥齿轮传动，要求两个节锥顶点相重合；又如蜗杆传动，要求蜗轮主平面通过蜗杆的轴线。
图22为圆锥齿轮轴承组合位置调整，垫片1用来调整锥齿轮轴的轴向位置，垫片2用来调整轴承间隙。
图21轴承的预紧图22轴承组合位置的调整
4．滚动轴承的润滑
滚动轴承润滑的目的降低摩擦阻力和减轻磨损，还有吸振、冷却、防锈和密封等作用。
合理的润滑对提高轴承性能，延长轴承的使用寿命有重要意义。
滚动轴承的润滑剂可以是脂润滑、润滑油或固体润滑剂。
滚动轴承的润滑方式可根据速度因数dn值，参考表12选择。
d为轴颈直径，mm；n为工作转速，r／min。
表12滚动轴承润滑方式的选择
轴承类型dn （mm·r／min）值
浸油飞溅润滑滴油润滑喷油润滑油雾润滑脂润滑
深沟球轴承≤2.5×105≤4×105≤6×105＞6×105 ≤(2～3)×105
角接触球轴承
圆柱滚子轴承
圆锥滚子轴承≤1.6×105≤2.3×105≤3×105——
推力轴承≤0.6×105≤1.2×105≤1.5×105——
低速时常用脂润滑，脂润滑能承受较大载荷，且结构简单，易于密封。
润滑脂的装填量一般不超过轴承空间的1／3～l／2，装脂过多，易于引起摩擦
发热，影响轴承的正常工作。
速度较高的轴承都用油润滑，润滑和冷却效果均较好。
减速器轴承常用浸油或飞溅润滑。
浸油润滑时油面不应高于最下方滚动体的中心，否则搅油能量损失较大易使轴承过热。
喷油或油雾润滑兼有冷却作用，常用于高速情况。
滚动轴承润滑剂的选择主要取决于速度、载荷、温度等工作条件。
一般情况下，采用的润滑油粘度应不低于13 mm2/s～32 mm2/s（球轴承油粘度略低，而滚子轴承略高）。
载荷大、工作温度高时宜选用高粘度油，容易形成油膜；而dn值大或喷雾润滑时选用低粘度油，搅油损失小，冷却效果好。
脂润滑轴承在低速、工作温度65℃以下时可选钙基脂，较高温度时选钠基脂或钙钠基脂；高速或载荷工况复杂时可选理基脂；潮湿环境采用铝基脂或钡基脂，而不宜选用遇水分解的钠基脂。
润滑脂中加入3％～5％的二硫化钼（如二硫化钼理基脂）润滑效果将更好。
5．滚动轴承的密封
密封是为了阻止润滑剂从轴承中流失和外界灰尘、水分等侵入轴承。
滚动轴承密封方法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。
密封按照其原理不同可分为接触式密封和非接触式密封两大类。
非接触式密封不受速度的限制。
接触式密封只能用在线速度较低的场合，为保证密封的寿命及减少轴的磨损，轴接触部分的硬度应在40HRC以上，表面粗糙度宜小于Ra 1．60 μm ～Ra0. 8 μm 。
各种密封装置的结构和特点见表13。
作为标准产品提供的密封轴承（如60 000－RZ型、60 000－ZRS型）单面或双面带防尘盖、密封圈，装配时已填入润滑脂，无需维护或再加密封装置，结构简单，使用方便，使用日趋广泛。
表13 各种密封装置的结构和特点。