将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦,从而减少摩擦损失的一种精密的机械元件,叫滚动轴承(rollingbearing)。滚动轴承一般由外圈,内圈,滚动体和保持架组成。其中内圈的作用是与轴相配合并与轴一起旋转,外圈作用是与轴承座相配合,起支撑作用,滚动体是借助于保持架均匀的将滚动体分布在内圈和外圈之间,其形状大小和数量直接影响着滚动轴承的使用性能和寿命,保持架能使滚动体均匀分布,防止滚动体脱落,引导滚动体旋转起润滑作用。
在滚动摩擦下工作的轴承。滚动轴承是标准化程度很高的零件,互换性好,消耗润滑剂少,大多能用脂润滑,使用维护方便,工作可靠,静摩擦力矩接近动摩擦力矩,起动性能好,在中等速度下承载能力较高。但高速时寿命低,声响较大。滚动轴承按承载方向可分为向心轴承和推力轴承(见图)。向心轴承主要承受径向力,也能同时承受不大的轴向力;推力轴承只能承受轴向力。向心推力轴承能同时承受径向力和轴向力。滚动轴承按滚动体形状又可分为
球轴承、滚子轴承和滚针轴承。转速较高、载荷较小,要求旋转精度较高时宜选用球轴承;载荷大时宜选用滚子轴承;载荷大而径向尺寸又受限制时宜选用滚针轴承。向心轴承的套圈分内圈和外圈,内圈常与轴紧套并随轴一起旋转,外圈装在轴承座孔中。滚动体沿套圈的滚道滚动,由保持架隔开,避免相互摩擦。推力轴承分紧圈和活圈两部分。紧圈与轴套紧,活圈支承在轴承座上。套圈和滚动体采用强度高、耐磨性好的滚动轴承钢制造,淬火后表面硬度应达到 HRC60~65。保持架多用软钢冲压制成,有的采用铜合金、夹布胶木或塑料制造。 基本类型 表中列出中国生产的滚动轴承的基本类型。各种类型的滚动轴承又分B、C、D、E、G5个精度等级。B为最高精度级。G为普通精度级,应用最普遍。转速高、对旋转精度有严格要求的主轴,应选用精度较高的轴承,如精密车床、铣床、镗床、磨床磨头、 航空发动机、增压器、精密仪表选C、D级;坐标镗床、高速磨头选B、C级。 滚动轴承使用维护方便,工作可靠,起动性能好,在中等速度下承载能力较高。与滑动轴承比较,滚动轴承的径向尺寸较大,减振能力较差,高速时寿命低,声响较大。滚动轴承中的向心轴承(主要承受径向力)通常由内圈、外圈、滚动体和滚动体保持架4部分组成。内圈紧套在轴颈上并与轴一起旋转,外圈装在轴承座孔中。在内圈的外周和外圈的内周上均制有滚道。当内外圈相对转动时,滚动体即在内外圈的滚道上滚动,它们由保持架隔开,避免相互摩擦。推力轴承分紧圈和活圈两部分。紧圈与轴套紧,活圈支承在轴承座上。套圈和滚动体通常采用强度高、耐磨性好的滚动轴承钢制造,淬火后表面硬度应达到HRC60~65。保持架多用软钢冲压制成,也可以采用铜合金夹布胶木或塑料等制造
滚动轴承的类型、结构、尺寸和精度等级等规定用代号表示。对没有特殊要求的普通滚动轴承,中国代号用四位阿拉伯数字标示。最前面一位是类型代号,其次为直径系列代号,最后两位数为内径尺寸代号。同一内径的轴承有几种不同的外径,分特轻、轻、中和重系列,分别用1、2、3、4表示。特轻系列外径最小,重系列外径最大。内径为20~459毫米的轴承,内径尺寸代号乘5即为轴承内径。例如6308:6代表向心推力球轴承,3代表中系列,08代表轴承内径为08×5=40毫米。
负荷与寿命 滚动轴承中任一元件出现接触疲劳磨损前的运转总转数或在一定转速下的总工作时数,称为轴承寿命。滚动轴承的寿命参差很大,同一批生产的轴承在相同条件下运转,其寿命可相差数倍甚至数十倍。同一批轴承中的90%在疲劳剥落前能达到或超过的总转数(或工作时数)时称为额定寿命L。额定寿命为100万转时所能承受的载荷为额定动负荷C。 承受载荷最大的滚动体与滚道接触处的塑性变形量之和达到万分之一滚动体直径时,所能承受的负荷为额定静负荷C0。额定负荷越大,轴承的负荷能力越强。向心轴承的额定负荷是纯径向负荷,推力轴承的额定载荷是纯轴向载荷。轴承的实际负荷情况常与额定负荷不同,须换算成当量负荷。在当量动负荷P作用下,轴承的寿命与实际负荷条件下的寿命相同。在当量静负荷P0作用下,负荷最大的滚动体和滚道接触处的总塑性变形量与实际载荷条件下的相同。轴承的额定寿命、额定动负荷与当量动负荷之间的关系为
式中ε为寿命指数:球轴承ε=3,滚子轴承ε=10/3。在选择轴承时通常取机器中修或大修期限作为轴承的预期寿命。例如,不经常使用的设备为500~2000小时;每天工作8小时连续使用的机器为2~3万小时;每天连续使用24小时的机器为 4~10万小时。实际上达到预期寿命时只有少数轴承损坏。
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