滚动轴承教学课件 学习资料.ppt

1、概述2、滚动轴承的代号3、滚动轴承的类型和选择4、滚动轴承的力分析、失效和计算准则5、滚动轴承的动载荷和寿命计算6、静载荷计算（自学）7、极限转速（自学）8、成对安装角接触轴承的计算特点（自学）9、滚动轴承组合设计,第八章 滚动轴承,1、概述,标准件、专门轴承厂生产，只需选型和组合设计。,一、构造,核心元件：滑动滚动,使滚动体等距离分布，滚动体间的摩擦、磨损。,滚子轴承：圆柱、圆锥、球面滚子、滚针线接触,保持架,外圈,滚动体,二、材料,内外圈、滚动体：强度高、耐磨的铬锰高碳钢。,保持架：软材料，低碳钢板冲压后铆接或焊接。,三、特点：与滑动轴承比较,2 滚动轴承的基本类型和代号,一、滚动轴承的分类,2）按载荷方向、的不同分为：,承受轴向载荷能力,向心轴承=0 45，主要径向载荷。,推力轴承=4590，主要轴向载荷；,推力角接触轴承：,公称接触角：外圈与滚动体接触处的公法线和垂直于轴承轴心线平面间的夹角。,二、滚动轴承的主要类型,主要掌握：,双向：双向Fa,1、60000型:深沟球轴承,4、N0000型:圆柱滚子轴承:内外圈间可自由移动,3、30000型:圆锥滚子轴承,三、滚动轴承的代号（GB/T27293）,代号：表示类型、结构、尺寸、公差等级、技术性能等特征的产品代号。,内径 代号,直径系 列代号,宽(高)度系列代号,成套轴承分 部件代号,尺寸系列代号,或加内部结构改变、公差等级及其他,()类型代号,后置代号,基本代号,前置代号,注：代表字母；代表数字,基本代号,类型代号 五,内径代号 二、一,尺寸系列代号 四、三（宽度（直径）,表示不同类型的轴承,表示结构、内径相同的轴承在外径和宽度（高度）方面的变化系列,表示轴承公称直径的大小20495mm 代号5=内径mm,前置代号表示轴承的分部件，有特殊要求时使用。,基本代号数字或字母表示轴承的类型与尺寸等主要特征。,后置代号表示表示轴承结构、形状、材料、公差等级等的特征。,1.基本代号,外径系列代号：特轻(0、1)、轻(2)、中(3)、重(4)。,内径代号特殊情况：,内径为22、28、32及500以上 代号：/内径例 62/22，230/500,宽度系列代号,直径系列代号,但对圆锥滚子轴承(3类)和调心滚子轴承(2类)不能省略“0”。,宽度系列代号：一般宽度系列代号为“0”，通常不标注。,2、前置代号,表示轴承的分部件，用字母表示,公差等级代号：公差分2、4、5、6、6x、0级，共六个级别。,以/P2、/P4、/P5、/P6、/P6x为代号，0级不标注。,3、后置代号,轴承的结构、公差、游隙及材料的特殊要求等。,内部结构代号,1）C、AC、B角接触球轴承的接触角。,2）圆锥滚子轴承：30000(=1018)30000B(=2730大锥角),3）E：加强型,N207E,70000AC（=25）,轴承的径向游隙代号 分1、2、0、3、4、5组，共六个组别 小 大以/C1、/C2、/C0、/C3、/C4、/C5为代号，0组不标注,径向游隙：一个套圈固定，另一套圈沿径向的最大移动量。,配置代号,有时轴承需成对安装。,面对面（/DF）背对背(/DB)串联(/DT),6 2 1 2,N 2 2 0 8,3 3 3 1 5 E,举例：,7306AC/P4/DB,角接触球轴承，d=30mm，=25，精度为4级,背对背安装,一、类型的选择,1、球轴承为点接触、滚子轴承为线接触。,承载能力：球轴承滚子轴承,耐冲击：球轴承滚子轴承,nlim：球轴承滚子轴承,载荷大、有冲击时选滚子轴承，转速高时选球轴承。,2、载荷性质,同时Fa、Fr：角接触球轴承或圆锥滚子轴承；,Fr大、Fa小：深沟球轴承；,Fa大、Fr 小：推力角接触轴承；,2 滚动轴承的选择,角偏差 轴承由于安装误差或轴的变形等引起 内外圈中心线发生相对倾斜，其倾斜角 称为角偏差。过大会影响轴承正常工作。减小角偏差的措施：使用调心轴承。,3、轴刚度差、挠曲变形大、座孔不平行、不同轴、多支点轴：调心轴承。,4、轴承装拆、调整方便：内、外圈可分离型(如3、N类)。,5、经济性：球轴承比滚子轴承便宜。精度价；,直径系列：选轻系列或中系列宽度系列：正常系列内径：轴颈直径公差等级：选级,二、尺寸系列、内径的选择,优先考虑用普通公差等级的轴承,4、滚动轴承的力分析、失效和计算准则,一、向心轴承中作用力的分布,由于内部游隙，最多只有半圈滚动体受载，且受载大小不同。,线接触轴承：,0Fr作用线下滚动体变形量。,由于：i 0,F2F1F0,1、载荷分布,内圈或滚动体上某一点H的变化规律。,外圈上某一点H的变化规律。,均为脉动循环。,2、应力变化规律,二、滚动轴承的失效形式,2）塑性变形：静载荷、冲击作用下,1）疲劳点蚀：回转轴承上，各元件受脉动接触应力。,3）磨粒磨损、粘着磨损,润滑不良、密封不严、多尘条件下易发生。,高速重载，发热严重,4、元件破裂等；,三、滚动轴承计算准则,1、一般条件下的滚动轴承：,接触疲劳寿命计算,。,3、高速轴承：寿命计算和,5、滚动轴承的动载荷和寿命计算,一、基本额定动载荷和基本额定寿命,1、轴承寿命：轴承中任一元件出现疲劳点蚀前运转的总转数或一定转速下的工作小时数。,同型号轴承：离散性大、寿命相差数十倍。,一批轴承：服从一定的概率分布规律。,采用基本额定寿命。,2、基本额定寿命：一批相同轴承在同样工作条件下运转，其中10%的轴承发生疲劳点蚀前运转的总转数（L10），或一定工作转速下工作的小时数（Lh）。,L10的物理意义：,2）对一个具体轴承而言：该轴承能达到或超过该寿命的概率为90%。,3、基本额定动载荷C：,L10=106r时，轴承所能承受的最大恒定载荷。,即：在C作用下，轴承工作106r而不点蚀失效的R=90%,Cr：径向基本额定动载荷,对角接触轴承（3、7）：Cr载荷的径向分量,Ca：轴向基本额定动载荷：5类 Ca纯轴向载荷,1）C由试验得出，查手册；,2）C 轴承抗疲劳承载能力；同类不同型号轴承，C不同。,3）设计时需满足：一定工况下的轴承所需的CC,说明：,PL曲线,寿命指数,球轴承：=3,滚子轴承：=10/3,二、寿命计算,。,2、已知 L，P，C=？,时，,工程中常用小时数表示寿命：,n轴承转速r/min,注意：Lh与n有关，L10与n无关。,引入温度系数ft(考虑温度100时的影响)的寿命公式为：,设计时，应：,查手册，选型号，使,轴承预期使用寿命,试求N207轴承允许的最大径向载荷。已知:n=200r/min、t1000C、载荷平稳、Lh=10000h。解：,N207:Cr=28500N；因t100C，由表得ft=1，因载荷平稳，由表得fp=1，对滚子轴承取=10/3。,例1：,（N）,三、当量动载荷,实际工作时，轴承可能同时受Fa、Fr,将Fr、Fa转化为与C性质相同的载荷当量动载荷P,X径向动载系数，Fr对寿命影响效应的大小；,Y轴向动载系数，Fa对寿命影响效应的大小；,为了与C在相同条件下比较,式中：,N类：P=Fr；5类：P=Fa,由表8-7知，X、Y受e轴向载荷“判断系数”影响,考虑机器冲击振动，P的公式为：,fp载荷系数（表8-8）,四、滚动轴承尺寸选择的过程,由力分析确定轴承所承受的Fr与Fa,1.一水泵选用深沟球轴承，已知轴颈d=35mm，n=2900r/min，Fr=2300(N)，Fa=540(N)，Lh=5000h，试选择轴承型号。,解：1)先求出当量动载荷P,根据P280表16-11暂取Fa/Cor=0.028 e=0.22,故用试算法。,因 Fa/Fr=540/2300=0.235e x=0.56 y=1.99,因为轴承型号未选出前暂不知道额定静载荷Cor。,例题2,选轴承型号,P=fp(XFr+YFa)=1.1*(0.562300+1.99540)=2599(N),2)求所需的基本额定动载荷,3)选轴承型号 查手册 6307轴承 Cr=33.2(KN)Cor=19.2(KN)6207轴承 Cr=25.5(KN)Cor=15.2(KN),6307轴承 Fa/Cor=540/19200=0.0281与原假设e=0.028相近,6207轴承Fa/Cor=540/15200=0.0355与原假设e=0.028 相远,所以 取6307轴承。,五、角接触轴承中的附加轴向力Fs,由于“公称接触角”存在：,Fr作用,内部轴向力,Fs：,滚动体法向反力Fi,（附加轴向力）,附加轴向力Fs是由于角接触轴承承受径向力Fr引起的。,Fs方向：由轴承外圈的宽边指向窄边，通过内圈作用于轴上.,3类：,7类：,=,简化画法,轴承反力作用点为“载荷作用中心”：位置用a表示。,a：载荷作用中心至轴承外侧端面距离（查手册）,各种角接触轴承附加轴向力：,Y 轴向动载系数,Fs存在 30000型、70000型轴承成对使用，使Fs与Fs方向相反，使轴受力合理。,角接触轴承两种不同的安装方式,正安装时：“”型,反安装时：“”型,四、角接触轴承的载荷计算,1、作用于轴上的外载荷,轴上有外载荷：FR和FA,由前知：Fr1、Fr2,右端轴承“压紧”左端轴承“放松”,2、轴向载荷计算,正安装时：,左端“压紧”右端“放松”,正安装：合力指向端为“压紧端”,阻止轴左移：Fs1,放松端：Fa等于本身Fs。,压紧端：Fa等于除本身Fs外，其它轴向力的代数和。,左端轴承“压紧”右端轴承“放松”,阻止轴右移：Fs1,反安装时：,Fs1,FA,Fs2,右端“压紧”左端“放松”,Fs1,FA,Fs2,阻止轴左移：Fs2,反安装：合力指向端为“放松端”,1）根据轴承安装方式和 FA、Fs1、Fs2合力指向，判定“压紧端”和“放松端”。,2）放松端：Fa等于本身Fs。,3）压紧端：Fa等于除本身Fs外，其它轴向力的代数和。,一机械传动装置，采用一对角接触球轴承，并暂定轴承型号为7307AC。已知Fr1=1200 N，Fr2=2050 N，FA=880 N，n=5000 r/min，运转中受中等冲击，Lh=2000 h，试问所选轴承型号是否恰当？,例3：,解：（1）先计算轴承1、2的轴向力Fa1、Fa2,所以,（2）计算轴承1、2的当量动载荷 由表8-7查得70000AC型轴承e=0.68，而,查表8-7可得X1=1、Y1=0；X2=0.41、Y2=0.87。按中等冲击载荷，得fp=1.5。故径向当量动载荷为,（3）计算所需的径向额定动载荷C因两端选择同样尺寸的轴承，而P2P1，故应以轴承2的径向当量动载荷P2为计算依据。工作温度正常，ft=1；,（4）由机械设计手册查得7307AC轴承的径向额定动载荷 C=32800 N。因为 Cr2C，故所选7307AC轴承合适。,角接触滚动轴承寿命计算小结：,1、求支反力（力平衡、力矩平衡）Fr1、Fr2；,3、根据轴承安装方式及合力的指向判定“压紧”、“放松”端，求出Fa1、Fa2；,4、根据,？：是 X、Y查表，否 X=1、Y=0,？：是 X、Y查表，否 X=1、Y=0,，,取,5、校核式：,设计选择式：,球轴承：=3滚子轴承：=10/3,6、静载荷计算（自学）,7、极限转速（自学）,8、成对安装角接触轴承的计算特点（自学）,9、滚动轴承组合设计,组合设计内容：正确合理考虑轴承安装、固定、调整、密封、润滑、轴系刚度、精度问题。组合设计要求：固定可靠、运转灵活、保证精度、调整方便。,轴承不是单一的个体，它是用来支承轴的，而轴又要带动轴上零件工作。所以轴承的设计一定包含合理设计轴承的组合。,内圈的紧固方法：,弹性挡圈固定,圆螺母与止动垫圈固定,轴端挡圈固定,紧定衬套、圆螺母、止动垫圈与锥孔内圈固定。,外圈的紧固方法：,端盖固定,孔用挡圈,轴承外圈止动槽,一、轴承的固定,6类,二、滚动轴承轴系的固定,在轴向载荷、附加轴向力作用下，滚动轴承轴系有“左移”、“右移”趋势，防止轴向窜动，三种固定结构：,1、两端单向固定（双支点单向固定）,3类和7类,安装时，轴承外圈与端盖间隙：0.250.4mm,允许轴少量热膨胀，用垫片或调整螺钉调节。,用于,t不高,每个轴承承受一个方向的轴向力。,组合后，限制轴双向移动，承受双向轴向力FA。,轴承类型,2、一端双向固定、一端游动（单支点双向固定）：,用于,t较高,6类,6类,N类,6类,N类,一对7类,一对3类,6类,向心推力组合,3、两端游动,与其相啮合的齿轮轴系：两端单向固定（保证两轴都得到轴向定位）,用于需左、右双向游动的轴，如人字齿轮的小齿轮轴。,三、轴承组合的调整 1、轴承间隙的调整 1）加减轴承盖与机座间的垫片厚度。2）用螺钉通过压盖移动外圈位置,并用锁紧螺母防松。,1 螺钉 2 锁紧螺母 3 轴承外圈压盖,2、轴承组合位置的调整,锥齿轮传动：要求两齿轮锥顶重合。,蜗杆传动：要求蜗轮中间平面通过蜗杆轴线。,1、选择合理的轴承安装方式,悬伸端：反安装时，刚度,两轴承间：正安装时，刚度,四、提高轴系刚度的措施,刚度 旋转精度、噪音、振动,加金属垫片 磨窄套圈 内外套筒宽度,2、轴承预紧,可以轴承刚度、旋转精度、轴承寿命。,五、滚动轴承的配合,1.轴承内圈与轴的配合采用基孔制：,松 紧js6，j6，k6，m6，n6,松 紧G7，H7，JS7，J7,2.轴承外圈与轴承座孔的配合采用基轴制：,5）与空心轴配合的轴承应取较紧的配合。,滚动轴承配合的选择原则：,1）转动圈比不动圈配合紧一些；,2）高速、重载、有冲击、振动时，配合应紧一些，载荷平稳时，配合应松一些；,3）旋转精度要求高时，配合应紧一些；,4）常拆卸的轴承或游动套圈应取较松的配合；,温差法（大尺寸轴承）：热油8090加热轴承或干冰冷却轴颈。,压入法（大批量）：中小型轴承用软锤敲入或用一段管子压住内圈敲入。,六、滚动轴承的安装与拆卸,内圈的拆卸,外圈的拆卸,滚动轴承的安装,装内圈于轴上,内外圈上同时受力,“拉马”,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 成损伤。,2)由于轴承的配合较紧，装拆时应使用专门的工具。,错误的施力,正确的施力,错误,正确,七、润滑与密封,1、润滑,目的：1.摩擦阻力、磨损；2.吸振、冷却、防锈、密封等。,方式：,高速 油润滑低速 脂润滑,脂润滑：装填量轴承空间的1/31/2,否则,摩擦发热,润滑油：取决于速度、载荷、温度等。载荷大、工作温度高时高粘度油，易形成油膜；dn大或喷雾润滑低粘度油，搅油损失小、冷却好。浸油润滑：油面高度不应超过最低滚动体的中心。高速轴承：喷油或喷雾润滑。,dn(1.52)105mmr/min时，用脂润滑,2、密封,目的：1.防止润滑剂从轴承中流失；2.防止灰尘、水分浸入。,分类：接触式 线速度较低时用,静止件与运动件不能直接接触，轴与端盖间应有间隙。,密封圈密封，油润滑v412m/s,非接触式不受速度限制,