第18章滚动轴承课件.ppt
18-1概 述,2、各零件的作用：,外圈：支撑零件或轴系；,保持架:将滚动体分开。,内圈：支撑轴；,滚动体：滑动滚动；,1、滚动轴承的组成：外圈、内圈、滚动体、保持架。,标准件 成批自动化生产,一、构造,三、特点：与滑动轴承相比，滚动轴承具有下列优点：（）标准化程度高，选用方便。（）起动力矩小，旋转精度高。（）同尺寸的轴颈宽度比滑动轴承小。（）大多数滚动轴承能同时承受径向和轴向载荷。（）易于润滑、维护及保养。滚动轴承也有下列缺点：（1）大多数滚动轴承径向尺寸较大。（2）在高速、重载荷条件下工作时，寿命短。（3）振动及噪音较大。承受冲击载荷能力差,轴承类型,按载荷方向分,按滚动体形状分,向心轴承,推力轴承,一、分类,向心推力轴承,18-2 滚动轴承的主要类型和选择,圆柱滚子,圆锥滚子,球面滚子,滚针,球轴承,滚子轴承,表18-2滚动轴承的主要类型和特性,轴承名称、类型及代号,结构简图,承载方向,极限转速,允许角偏差,主要特性和应用,调心球轴承10000,中,2 3,主要承受径向载荷，同时也能承受少量轴向载荷。因为外滚道表面是以轴承中点为中心的球面，故能调心。,轴承类型,按载荷方向分,按滚动体形状分,二、基本类型 十大类（掌握6类球轴承、7类角接触球轴承、5类推力球轴承、1类调心球轴承、N类圆柱滚子轴承、3类圆锥滚子轴承）,调心滚子轴承20000C,低,0.5 2 比10000小,能承受很大的径向载荷和少量轴向载荷。承载能力大，具有调心性能。,圆锥滚子轴承30000,中,2,能同时承受较大的径向、轴向联合载荷。因线性接触，承载能力大，内外圈可分离，装拆方便，成对使用。,推力球轴承50000,低,不允许,只能承受轴向载荷，且作用线必需与轴线重合。分为单、双向两种。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。,(a)单向,深沟球轴承60000,高,816,主要承受径向载荷，也可承受一定的双向轴向载荷。摩擦系数小，极限转速高，价廉。应用范围最广。,角接触球轴承70000C(=15)70000AC(=25)70000B(=40),较高,210,能同时承受较大的径向、轴向联合载荷。大，承载能力越大，有三种规格。称对使用。,圆柱滚子轴承N0000,较高,24,能承受较大的径向载荷。内外圈可作自由轴向移动，不能受轴向载荷。滚子与套圈间是线接触，只允许有很小角位移。,1 选择原则：转速高，载荷小；旋转精度要求高的采用球轴承 转速低，载荷大；采用滚子轴承 的情况：只受 作用，选6类、N类；为主，较小且方向不定，选6类；较大，选7类、3类；都很大，选3类；为主，较小，只受，选5类推力轴承；调心性：角偏差较大，选1类，调心；结构：安装性能；拆卸性能；接触间隙；调整的方便性，径向尺寸要求；经济性：球轴承优先于滚子轴承；普通级G级；精度级E级；高精度C级；,三、滚动轴承的类型选择,向心轴承用于受径向力,向心推力轴承用于承受径向力和周向力联合作用,推力轴承用于受轴向力,18-3、滚动轴承的代号,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。,3.后置代号有特殊要求的。,基本代号共5位,类型代号 左起第一位，为0则省略。,潘存云教授研制,圆锥滚子轴承,基本代号共5位,尺寸系列代号左起第二、三位，为0可以省略。,基本代号共5位,内径代号基本代号左起第四、五位。,滚动轴承代号示例,6 2 2 03,7(0)3 12 AC/P6,公差等级为0级;游隙组为0组；,游隙组为0组；,N 1 05/P5,游隙组为0组；,3 0 2 13,公差等级为0级;游隙组为0组；,18-4滚动轴承的工作情况,一、滚动体的受力分析,载荷状态：变载荷：滚动圈的动圈受力属规律性非稳定性载荷,（点接触轴承）,（线接触轴承)）,1、向心轴承的受载情况受Fa 均布载荷受Fr,潘存云教授研制,附加轴向力,FNi=FSi+Fri,FS=FSi=Fri tan,第i个滚动体,当角接触球轴承或圆锥滚子轴承承受径向载荷Fr时，由于存在接触角，会产生附加轴向力FS。,所有滚动体轴向力之和,其中 FSi=Fri tan,FS可按下表来计算,假设作用在轴上的轴向外载荷为：Fae,2、角接触轴承的附加轴向力：,FS的产生,方向：由轴承外圈的宽边指向窄边，通过内圈作用在轴上。,相关问题：成对：支承点：安装方式,潘存云教授研制,外圈窄边相对安装(正装),潘存云教授研制,3、滚动轴承的失效形式,点蚀、塑性变形、破碎磨损,4、计算准则：（轴承尺寸),18-5 滚动轴承寿命计算,一、基本概念：轴承寿命：任一元件出现疲劳点蚀 前总转次或在一定转速下的工作小时；额定寿命：一批相同的轴承在相同的 条件下当90%的轴承不发生疲劳点蚀前 达到或超过的寿命，一般为106，用 L10表示；,额定动载荷：规定轴承在额定寿命106次所能承受的恒定载荷，用C表示；当量动载荷：将实际所受的Fr、Fa折算为符合轴承性质的纯载荷，用P表示；额定静载荷：在无载荷作用下滚动轴承受载最大的滚动体与较弱套圈滚道接触处产生的塑性变形之和（塑性变形是滚动体直径的万分之一）时的载荷，用C0表示；当量静载荷：用P0表示；,二、寿命计算公式,通过试验得出如图所示6208轴承的载荷寿命曲线。,载荷寿命曲线的公式：,常数,其中：,不同可靠度情况下的寿命计算前面的理论都是在R=90%的情况下计算的，当R=99%或R=50%时，要用到寿命可靠度计算（P379）。,得：,三、当量动载荷理由：基本额定动载荷是单向载荷（径向或轴向）试验条件下得出的。实际情况可能受到双重载荷作用。很显然，单向载荷与双向载荷作用下，轴承的寿命是不一样的。实际：复合Fr、Fa 折合成假想载荷 公式分析：,四、轴向载荷Fa的计算,1、向心轴承（6类）：FaFA 2、角接触轴承（7类、3类）：注意：不但有外界给的轴向力FA，还有轴承内部产生的附加轴向 力FS1、FS2。轴向支反力Fa1、Fa2计算步骤：1）根据轴承的径向支反力Fr1、Fr2，计算FS1、FS2（大小、方向）2）判断轴系（内轴系）运动趋势，决定压紧端和放松端；3）放松端的Fa=FS，压紧端的Fa=除内部轴向力外，所有轴 向力的代数和；,潘存云教授研制,1.若 FA+FS2 FS1,压紧端 Fa1=FA+FS2,放松端 Fa2=FS2,2.若 FA+FS2 FS1,放松端 Fa1=FS1,压紧端 Fa2=FS1-FA,外圈窄边相对安装(正装),结论：放松端轴承的轴向载荷=内部轴向力,压紧端轴承的轴向载荷=其余轴向力的代数和本身除外,潘存云教授研制,反装时选左边的轴承为1，右边的轴承为2。,1.若 FA+FS2 FS1 则有：,压紧端 Fa1=FA+FS2,放松端 Fa2=FS2,2.若 FA+FS2 FS1,则有：,放松端 Fa1=FS1,压紧端 Fa2=FS1-FA,结论与正装相同：放松端轴承的轴向载荷=内部轴向力,压紧端轴承的轴向载荷=其余轴向力的代数和本身除外,五、计算轴承寿命步骤：1）计算Fr1,Fr2 2)计算FS1,FS2 3）确定运动趋势，判断压紧端和放松端 4）求Fa1，Fa25)计算P1，P2，P=max(P1,P2)6)计算寿命,公式法计算轴向支反力Fa1、Fa2,Fa1=maxFS1,(FS2 FA),Fa2=maxFS2,(FS1 FA),六、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,18-6 滚动轴承的其它校核,一、静强度校核,P0=X0Fr+Y0Fa,C0 S0P0,式中 C0可由设计手册查取。,二、极限转速,其中：,一、润滑目的：降低摩擦阻力和减轻磨损、冷却、防锈、吸振 分类：,18-7滚动轴承润滑、密封,润滑脂,润滑油,固体润滑剂 用于特殊场合,用速度因素dn 值作为选择润滑剂的条件:dn大，油润滑。,常用,高速、高温,脂润滑优点：不容易流失、便于密封和维护，充填一 次，可运转较长时间。,油润滑优点：摩擦阻力小、能散热，可在高速、高温环 境下使用。,d 滚动轴承的内径，单位：mm；n 轴承转速，单位：r/min。,二、密封目的：防止灰尘、水分进入轴承，阻止润滑剂流失。,滚动轴承的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,接触式,非接触式,组合式密封,毛毡圈密封,密封圈密封,间隙密封,迷宫式密封,毛毡迷宫式密封,适用场合：脂润滑，要求环境清洁，轴颈圆周轴速度v45 m/s，工作温度不超过90,适用场合：脂或油润滑，轴颈圆周轴速度v412 m/s，工作温度:-40100,防漏油,防灰尘,接触式密封：,适用场合：脂润滑，要求环境干燥清洁。,靠轴与端盖之间的细小环形间隙密封，间隙愈小愈长，效果愈好，间隙取0.10.3 mm。,间隙封圈,=0.10.3 mm,非接触式密封：,适用场合：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。,图b为轴向曲路，因考虑到轴受热后会变长，间隙取=1.52 mm。,迷宫式封圈,=0.10.2 mm,=1.52 mm,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油或润滑脂以加强密封效果。分为径向和轴向两种结构。,适用场合：适用于脂润滑或油润滑，密封效果可靠。,也可以把多种密封形式组合在一起。这是组合密封的一种型式-毛毡加迷宫，可充分发挥各自的优点，提高密封效果。组合密封的方式很多，不一一列举。,组合式密封：,18-8 滚动轴承的组合结构设计,设计内容,轴承的配置设计,轴承的定位和紧固,轴承位置的调节,轴承的配合,轴承的装拆,一、滚动轴承的定位和紧固,滚动轴承的轴向紧固是指将轴承的内圈或外圈相对于轴或轴承座实施紧固。具体的紧固方法有很多，下面列举常用的方法。,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,螺纹环紧固,二、滚动轴承的配置,轴承配置指对于一个轴系应采用几个轴承支承、如何支承、如何配置等问题。,常用配制方案,两端单向固定,一个支点双向固定、另一端游动。,常用的轴承配置方案有以下三类，每一类又有若干具体方案。,两端均游动,两端固定支承,双支点各单向固定,潘存云教授研制,二、滚动轴承的配置,轴承配置指对于一个轴系应采用几个轴承支承、如何支承、如何配置等问题。,常用配制方案,两端单向固定,一端双向固定、另一端游动。,两端均游动,固定支承,游动支承,选用深沟球轴承时，外圈与端盖间应留有间隙。,适用于温度变化较大的长轴。,潘存云教授研制,二、滚动轴承的配置,轴承配置指对于一个轴系应采用几个轴承支承、如何支承、如何配置等问题。,常用配制方案,两端单向固定,一端双向固定、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,动圈的配合是过盈配合静圈的配合是间隙配合基准：内孔（动）基孔制（k6、m6）外径（静）基轴制（H7、JS6）,三、配合：（过盈、间隙）,配合是指内圈与轴颈、外圈与外壳孔的配合,加减垫片的厚度,方法,四、轴系部件的调整,1.轴承间隙的调整,螺钉调整,螺钉调整,2.轴承的预紧,方法,加金属垫片,磨窄套圈,3.轴承组合位置的调整,目的：使轴上的零件具有准确的工作位置。,例如：锥齿轮传动，要求两个节锥顶点相重合。,对于蜗杆传动，要求蜗轮中间平面通过蜗杆的轴线。,方法：套杯+调整垫片,轴承组合位置调整的方法：,套杯+调整垫片,装拆滚动轴承时，要特别注意以下两点：,五、滚动轴承的安装与拆卸,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,潘存云教授研制,滚动轴承的安装,潘存云教授研制,装内圈于轴上,外圈的拆卸,内外圈上同时受力,潘存云教授研制,内圈的拆卸,六、提高轴系刚度的措施：1）选用合理的轴承类型 2）合理安排轴承的组合方式 3）轴承预紧解决好轴承间的问题和轴承、轴系间的问题。滚动轴承中应掌握的：1）基本知识 2）完成轴承的计算 3）使用：类型的选择、轴承的组合设计,13-8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Lh=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。,解：1.求径向载荷 先求两处径向载荷垂直和水平分量,求总径向载荷,2.求两轴承的计算轴向力Fd1和Fd2,查表得7207C轴承的基本额定动载荷与基本额定静载荷为 C=30500 N C0=20000 N,对于70000C型轴承，内部轴向力,其中e为判断系数，按下表13-5选取,Fd2,Fd1,Fd1=eFr1,Fd2=eFr2,于是 Fa1=Fae+Fd2,Fa2=Fd2=605.05 N,Fa1/C0=1005.05/20000=0.0503,Fa2/C0=605.05/20000=0.0303,重新查表选取判断系数e,内部轴向力:,=0.4875.65=350.26 N,=0.41512.62=605.05 N,=400+605.05=1005.05 N,线性插值的原理,角的正切值为对边比邻边,重新查表选取判断系数e,重新计算轴向力 Fd1=e1Fr1=0.422875.65=369.52 N,Fd2=e2Fr2=0.4011512.62=606.56 N,e1=0.422 e2=0.401,Fa1=Fae+Fd2,Fa2=Fd2=606.56 N,Fa1/C0=1006.56/20000=0.05033,Fa2/C0=606.56/20000=0.03033,两次计算 Fa2/C0 结果相差不大，故取,重新计算轴向力,e1=0.422,e2=0.401,Fa1=1006.56 N,Fa2=606.56 N,=400+606.56=1006.56 N,3.求轴承的当量载荷P1和P2,查下页表并插值可求得径向载荷系数X和轴向载荷系数Y,对轴承1 X1=0.44 Y1=1.327,轴承2 X2=1 Y2=0,轴承工作时有中等冲击载荷，查表取,1.21.8,轴承的当量载荷:P1=f p(X1Fr1+Y1Fa1),P2=f p(X2Fr2+Y2Fa2),=1.5(0.44875.65+1.3271006.56)=2581.49 N,=1.5(11512.62+0606.56)=2268.93 N,f p=1.5,精品课件！,精品课件！,4.验算轴承寿命,P1 P2 所以按轴承1的寿命计算,所选轴承满足寿命要求。,
