滚动轴承专题教学讲座PPT.ppt

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1、第十四章 滚动轴承,本章目录,第一节 概述,第二节 常用滚动轴承的类型、代号及选择,第三节 滚动轴承选择计算,第四节 滚动轴承的静强度计算,第五节 滚动轴承的组合设计,下一页,上一页,退出,滚动轴承的优点:1.摩擦阻力矩小，起 动力矩小，效率高2.轴向结构紧凑3.易于润滑、维护和 保养4.标准化程度高，成 本低,第一节 概述,滚动轴承的缺点:1.抗冲击能力差2.高速重载下寿命低3.噪声、振动大4.径向尺寸大,一、滚动轴承的构造,1.滚动轴承的组成,单击,内圈、外圈、滚动体、保持架,工作中:滚动体在内、外圈滚道上滚动,第一节 概述,2.滚动体的形状,第一节 概述,按滚动体的形状分,二、滚动轴承的

2、分类,按滚动体的列数分,按公称接触角分,球轴承,滚子轴承,单列,双列,多列,向心轴承,推力轴承,（承受载荷的方向）,第一节 概述,公称接触角：滚动轴承的滚动体与外圈滚道接触点的法线与径向平面间的夹角。,第一节 概述,（1）向心轴承,045主要承受径向载荷,根据的不同,又分为:,第一节 概述,（2）推力轴承,4590主要承受轴向载荷,根据的不同,又分为:,第一节 概述,第二节 常用滚动轴承类型、代号及选择,一、常用滚动轴承类型和特点,常用滚动轴承类型和特点，列入表14-1中。,调心球轴承,类型代号:10000,特点:具有调心作用(3),主要承受径向载荷。,尺寸代号（0）2、22、(0）3、23,

3、第二节 常用滚动轴承类型、代号及选择,调心滚子轴承,类型代号:20000C,特点:具有调心作用(1-2.5),主要承受径向载荷，承载能力较高。,尺寸代号:13、22、23、30、31、32、40、41,第二节 常用滚动轴承类型、代号及选择,双列角接触球轴承,类型代号:00000,特点:可同时承受径向和双轴向载荷,尺寸代号:32、33,第二节 常用滚动轴承类型、代号及选择,推力调心滚子轴承,类型代号:20000,特点:调心性能好(1.5-2.5),能承受以径向载荷为主的径向、轴向联合载荷。,尺寸代号:92、93、94,第二节 常用滚动轴承类型、代号及选择,圆锥滚子轴承,类型代号:30000,特点

4、:可同时承受径向载荷和单向轴向载荷，承载能力大。,尺寸系列代号:02、03、13、20、22、23、29、30、31、32,第二节 常用滚动轴承类型、代号及选择,双列深沟球轴承,类型代号:40000,特点:可同时承受径向载荷和双向轴向载荷，比深沟球轴承承载能力大。,尺寸系列代号:2（2）、（2）3,第二节 常用滚动轴承类型、代号及选择,推力球轴承,类型代号:50000,特点:只能承受单方向的轴向载荷，极限转速较低。,尺寸系列代号:11、12、13、14,第二节 常用滚动轴承类型、代号及选择,双向推力球轴承,类型代号:50000,特点:能承受两个方向的轴向载荷，极限转速较低。,尺寸系列代号:22

5、、23、24,第二节 常用滚动轴承类型、代号及选择,深沟球轴承,类型代号:60000,特点:承受径向载荷为主，也可承受一定的双轴向载荷。,尺寸系列代号:17、37、18、19、(0)0、(1）0、（0）2、（0）3、（0）4,第二节 常用滚动轴承类型、代号及选择,角接触球轴承,类型代号:70000C/AC/B,特点:可承受径向载荷和单向轴向载荷。,尺寸系列代号:19、（1）0、（0）2、（0）3、（0）4、,第二节 常用滚动轴承类型、代号及选择,推力圆柱滚子轴承,类型代号:80000,特点:只能承受单向轴向载荷。要求轴刚度大。,尺寸系列代号:11、12,第二节 常用滚动轴承类型、代号及选择,外

6、圈无挡边圆柱滚子轴承,类型代号:N0000,特点:只能承受径向载荷。承载能力大。,尺寸系列代号:10、（0）2、22、（0）323、（0）4,第二节 常用滚动轴承类型、代号及选择,类型代号:NU0000,特点:只能承受径向载荷。承载能力大。,尺寸系列代号:10、（0）2、22、（0）3，23、（0）4,内圈无挡边圆柱滚子轴承,第二节 常用滚动轴承类型、代号及选择,类型代号:NA0000,特点:只能承受较大的径向载荷。极限转速低。,尺寸系列代号:48、49、69,滚针轴承,第二节 常用滚动轴承类型、代号及选择,二、滚动轴承的代号,(数字),(数字),(数字),(数字或字母),宽度系列代号,直径系

7、列代号,类 型 代 号,内径代号,尺寸系列代号,前置代号,基本代号,后置代号,第二节 常用滚动轴承类型、代号及选择,1.基本代号,类型代号：,0、1、2、3、4、5、6、7、8、N、NU、NA,深沟球轴承,角接触球轴承,圆锥滚子轴承,第二节 常用滚动轴承类型、代号及选择,2.尺寸系列代号,相同的内径可以有不同的外径与不同的宽度。,第二节 常用滚动轴承类型、代号及选择,1.,2.前置代号、后置代号,第二节 常用滚动轴承类型、代号及选择,第二节 常用滚动轴承类型、代号及选择,三、滚动轴承的选择,(1)载荷,1 类型选择,小球轴承,大滚子轴承,大小,方向,纯径向载荷径向接触轴承,径向载荷+不大的轴向

8、载荷 深沟球轴承,径向载荷+较大的轴向载荷向心角接触球轴承,轴向载荷径向载荷选向心轴承+推力轴承组合,第二节 常用滚动轴承类型、代号及选择,(2)转速,滚动轴承应在极限转速下工作，球轴承的极限转速大于滚子轴承的极限转速。,第二节 常用滚动轴承类型、代号及选择,(3)调心性,轴承座孔不平行,轴承座孔不同轴,轴挠曲变形,非调心轴承,调心轴承,非调心轴承,调心轴承,非调心轴承,调心轴承,第二节 常用滚动轴承类型、代号及选择,(4)空间限制,第二节 常用滚动轴承类型、代号及选择,2.尺寸选择,类型类型代号，根据载荷的大小、性质选取,内径内径代号，根据轴径选取,外径宽度,尺寸系列代号，根据载荷的大小、性

9、质选取,确定轴承的具体型号，进行寿命计算。,第二节 常用滚动轴承类型、代号及选择,第三节 滚动轴承的选择计算,一、滚动轴承内部的载荷分布,受不偏心轴向载荷A:各滚动体受力相等,受径向载荷R和轴向A+径向R联合载荷:各滚动体受力不等,套圈下沉量,法向弹性变形,第三节 滚动轴承的选择计算,轴承工作时，套圈与滚动体的应力变化情况,转动套圈载荷分布,第三节 滚动轴承的选择计算,二、滚动轴承的失效形式,1 疲劳破坏点蚀,第三节 滚动轴承的选择计算,点蚀机理,第三节 滚动轴承的选择计算,2 塑性变形永久变形,第三节 滚动轴承的选择计算,塑性变形机理,第三节 滚动轴承的选择计算,3 磨损,第三节 滚动轴承的

10、选择计算,4 套圈断裂,第三节 滚动轴承的选择计算,三、轴承寿命,1 单个轴承的寿命,单个轴承寿命离散性很大,第三节 滚动轴承的选择计算,2 一批轴承寿命,对于一批同型号的滚动轴承，在一定条件下进行疲劳试验，对试验数据统计处理后，得出轴承的疲劳破坏概率与转数（寿命）间的关系。,寿命,破坏概率,第三节 滚动轴承的选择计算,一批同型号的轴承，在同一条件下运转，当有10%的轴承产生疲劳点蚀时（可靠度90%），轴承所经历的总转数L10（单位106转）或工作小时数L10h（单位小时），称为滚动轴承的基本额定寿命。,3.基本额定寿命,第三节 滚动轴承的选择计算,4 基本额定动载荷C,基本额定寿命L10=1

11、(106r)时轴承能够承受极限载荷称为基本额定动载荷，用C表示.,第三节 滚动轴承的选择计算,不同型号的轴承基本额定动载荷的值不同，它反映了轴承承载能力的大小。表14-15、16、17。,基本额定动载荷C 的特性：径向接触轴承：大小和方向恒定径向载荷 推力轴承：大小和方向恒定的轴向载荷,第三节 滚动轴承的选择计算,5 轴承的寿命计算公式,当量动载荷,轴承的寿命,寿命指数球轴承=3滚子轴承=10/3,基本额定动载荷,第三节 滚动轴承的选择计算,轴承的寿命计算公式,ft温度系数表14-8,fp载荷系数表14-9,第三节 滚动轴承的选择计算,C为所选轴承型号的基本额定动载荷，查表得。,可参考表14-

12、10,当轴承的预期寿命 取定时，可求出轴承应具有的基本额定动载荷,第三节 滚动轴承的选择计算,径向载荷+轴向载荷,四、滚动轴承的当量动载荷P,径向接触轴承,大小和方向恒定径向载荷,推力轴承,大小和方向恒定的中心轴向载荷,基本额定动载荷,实际载荷,当量动载荷,径向载荷,轴向载荷,寿命相同,转化,转化原则,计算寿命时条件不同，不方便比较,第三节 滚动轴承的选择计算,滚动轴承的当量动载荷,1.仅能承受径向载荷的轴承,圆柱滚子轴承（N0000型）和滚针轴承（NA0000型）,当量动载荷,径向载荷,2.仅能承受轴向载荷的推力轴承,推力球轴承（51000、52000型）推力圆柱滚子轴承（80000型）,轴

13、向载荷,第三节 滚动轴承的选择计算,3.能同时承受径向载荷和轴向载荷,深沟球轴承（60000）调心球轴承与调心滚子轴承（10000、20000）向心角接触轴承（70000）圆锥滚子轴承（30000）,当量动载荷,表14-11,轴向系数,径向系数,第三节 滚动轴承的选择计算,径向系数X轴向系数Y,轴向载荷影响的判断系数,是轴承的基本额定静载荷，具体数值可由轴承手册查取,第三节 滚动轴承的选择计算,五、向心角接触轴承轴向力的计算,1.派生轴向力,R,S0,P0,N0,第三节 滚动轴承的选择计算,第三节 滚动轴承的选择计算,向心角接触轴承的派生轴向力,P0,P1,P2,P1,P2,R,派生轴向力S的

14、大小由其内部结构和承受的径向载荷所决定，与轴向外载荷无关,第三节 滚动轴承的选择计算,第三节 滚动轴承的选择计算,2.轴向力A的计算安装形式,正安装,反安装,第三节 滚动轴承的选择计算,2.轴向力A的计算轴系外载荷,轴系外载荷：FR FA M,第三节 滚动轴承的选择计算,2.轴向力A的计算支反力计算,由轴系外载荷：FR FA M和结构计算支反力R1，R2和派生轴向力S1，S2,R1,R2,S1,S2,1,2,第三节 滚动轴承的选择计算,2.轴向力A的计算A的分析,R1,R2,S1,S2,1,2,若FA+S2S1,2被放松：A2=S2,1被压紧：A1=FA+S2,若FA+S2S1,1被放松：A1

15、=S1,2被压紧：A2=S1-FA,第三节 滚动轴承的选择计算,在轴向外载荷的作用下,轴有运动的趋势,有的被压紧，有的被放松，压紧的轴承轴向力为除本身派生轴向力以外其他所有轴向力的代数和，放松轴承轴向力为本身派生轴向力。,2.轴向力A的计算,以上是正安装，反安装类似。,当FA图中方向相反时取负值,第三节 滚动轴承的选择计算,第四节 滚动轴承的静强度计算,静止、缓慢旋转n10r/min或短期过载的轴承,滚动体、内外圈塑性变形,轴承额定静载荷C0：受最大载荷的滚动体和滚道处产生的永久变形的总合为滚动体直径的1/10000时的载荷。,1 仅能承受径向载荷的轴承：,圆柱滚子轴承（N0000型）滚针轴承

16、（NA0000型）,径向载荷,2 仅能承受轴向载荷的推力轴承,推力球轴承（51000和52000）推力圆柱滚子轴承（80000）,轴向载荷,当量静载荷,第四节 滚动轴承的静强度计算,3 能同时承受径向载荷和轴向载荷,深沟球轴承（60000）调心球轴承与调心滚子轴承（10000和20000）向心角接触轴承（70000）圆锥滚子轴承（30000）,当量静载荷,表14-13,静轴向系数,静径向系数,第四节 滚动轴承的静强度计算,按静载荷选择轴承公式：,安全系数表14-14,第四节 滚动轴承的静强度计算,第五节 滚动轴承的组合设计,一、轴承的内圈固定,1.轴肩定位,可承受较大的单向轴向载荷,2.轴环定

17、位,3.套筒定位,可承受较大的轴向载荷，注意套筒本身也应固定,第四节 滚动轴承的静强度计算,4.弹性挡圈,为保证定位可靠，应使轴径长度小于轴承宽度,可承受不大的双向轴向载荷，转速不宜高,第四节 滚动轴承的静强度计算,5.圆螺母,可承受较大的双向轴向载荷，对轴的削弱大,第四节 滚动轴承的静强度计算,二、轴承外圈的固定,端盖固定,1 轴承端盖定位,可承受较大的轴向载荷,第四节 滚动轴承的静强度计算,适用于轴向载荷大、转速高场合,2.套杯台肩固定,第四节 滚动轴承的静强度计算,3.孔用弹性挡圈,适用于轴向载荷不大的场合,第四节 滚动轴承的静强度计算,三、轴承的固定方法,1.全固式,每个轴承都是单向固

18、定,双支点单向固定,第四节 滚动轴承的静强度计算,两端单向固定:,受径向载荷由两个轴承共同承担,第四节 滚动轴承的静强度计算,受向右的轴向载荷由右侧轴承承担,第四节 滚动轴承的静强度计算,受向左的轴向载荷由左侧轴承承担,第四节 滚动轴承的静强度计算,2.固游式,一端是双向固定另一端是游动,固定端,第四节 滚动轴承的静强度计算,一对角接触球轴承可实现双向固定,第四节 滚动轴承的静强度计算,一对圆锥滚子轴承可实现双向固定,第四节 滚动轴承的静强度计算,向心轴承与推力轴承的组合可实现双向固定,第四节 滚动轴承的静强度计算,游动端,第四节 滚动轴承的静强度计算,受向右的轴向载荷由右侧轴承承担,第四节

19、滚动轴承的静强度计算,受向左的轴向载荷仍由右侧轴承承担,第四节 滚动轴承的静强度计算,二、轴承的轴向位置及游隙调整,锥齿轮理想啮合位置的调整,第四节 滚动轴承的静强度计算,垫片可调间隙,第四节 滚动轴承的静强度计算,三、轴承的配合、装拆与预紧,1.滚动轴承的配合,1）.滚动轴承是标准件，内孔与轴径按基孔制，外圈与轴承座孔按基轴制。2）.滚动轴承回转套圈选紧配合，不回转套圈选松配合。3）.当轴承受摆动载荷时，内、外套圈均选择紧配合。具体考虑载荷类型、载荷大小、工作温度、旋转精度、结构要素、轴向位移。,第四节 滚动轴承的静强度计算,滚动轴承的基本配合方式,定向载荷：承受回转载荷的内圈与轴应选用过渡

20、或过盈配合。,摆动载荷：承受摆动载荷时，特别是在承受重负荷时，内外圈均应选用过盈配合。,载荷越重，配合过盈量应越大。,载荷类型,载荷大小,第四节 滚动轴承的静强度计算,工作温度,温度变化较大时，内圈应选较紧配合,外圈应选较松配合,第四节 滚动轴承的静强度计算,旋转精度,第四节 滚动轴承的静强度计算,结构要素,第四节 滚动轴承的静强度计算,轴向位移,第四节 滚动轴承的静强度计算,2.滚动轴承的装拆,手工装配,锤击,锤击,第四节 滚动轴承的静强度计算,压头,工作台,大型轴承压装,拉马拆卸,第四节 滚动轴承的静强度计算,3.轴承的预紧,垫块对顶预紧,预紧：提高轴承旋转精度，增加轴承组合的刚性，减小振

21、动和噪声。,第四节 滚动轴承的静强度计算,蝶弹簧预紧,第四节 滚动轴承的静强度计算,四、支承部分的刚度与同轴度,加强筋,提高刚度,第四节 滚动轴承的静强度计算,一次装卡镗孔,第四节 滚动轴承的静强度计算,五、轴承的润滑,润滑剂的选择,润滑油,润滑脂,固体润滑剂,第四节 滚动轴承的静强度计算,润滑方式的选定,润滑方式的具体选定主要根据轴颈d和转速n值的大小确定。,油浴润滑,飞溅润滑,喷射润滑,油雾润滑,滴油润滑,良好性,第四节 滚动轴承的静强度计算,六、滚动轴承的密封,1.接触式密封,第四节 滚动轴承的静强度计算,2.非接触式密封,第四节 滚动轴承的静强度计算,第四节 滚动轴承的静强度计算,例题

22、,1 图示为齿轮减速器输入轴，轴颈直径d=40mm。该轴所承受的轴向载荷FA=530N,轴承1,2所受的径向载荷R1=R2=1700N，轴的转速n=970r/min，工作中有中等冲击，工作温度125。要求轴承的预期寿命L10h=15000小时，初选深沟球轴承6308,验算轴承是否满足要求。,例题,解：（1）确定轴承的承载能力查手册，6308轴承的C=31200 N，C0=22200 N。（2）计算当量动载荷由轴承的固定方式知，轴向外荷F全部由轴承1承受，故A1=FA=530 N，A2=0查表9-6，因A1/C0=530/22200=0.024，插值确定e1=0.21。由A1/R1=530/17

23、00=0.26el=0.21所以Xl=0.56，Yl=2.09由表9-7，按传动装置查取fd=1.5由表9-4，ft=0.95因轴承不承受力矩载荷，故fm=l,（3）校核轴承寿命因P1P2，故按P1计算,故6038轴承适用。,例题,2 锥齿轮减速器主动轴选一对30206圆锥滚子轴承如图所示。已知锥齿轮平均分度圆直径dm=56.25 mm，所受圆周力Ft=1130 N，径向力Fr=380 N，轴向力Fa=146 N，轴的转速n=640 r/min，工作中有中等冲击，工作温度低于100。试计算该对轴承的寿命。,例题,解（1）计算轴承的径向支反力水平方向支反力,垂直方向支反力,例题,合成支反力,例题,（2）作弯矩图,例题,（3）计算派生轴向力S查表9-8，S=R/(2Y)。查手册，30206轴承的Y=1.6，C=41200 N，e=0.37。,S1，S2的方向如图e所示。,例题,（4）求轴承的轴向载荷A由结构知，FA=Fa=146 N,例题,（5）计算轴承的当量动载荷P,查表9-6，X1=0.4，Y1=1.6,查表9-6，X2=1，Y2=0查表9-7，查取fd=1.5根据合成弯矩图d），fm1=1，fm2=1.5,例题,（6）计算轴承的寿命因P2P1，故按P2计算，查表9-4，ft=1,例题,上一页,分目录,