东北大学机械设计电子教案第九章滚动轴承轴.ppt

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1、第九章 滚动轴承,东北大学国家工科机械基础课程教学基地,目录,9-1 概述,9-2 滚动轴承的主要类型、代号及选择,9-3 滚动轴承内部载荷分布与失效形式,9-4 滚动轴承的寿命计算,9-5 滚动轴承的静强度计算,9-6 滚动轴承的组合设计,9-8 滚动轴承例题分析,9-1 概述（Introduction）,一、滚动轴承的结构特点,9-2 滚动轴承类型代号与选择 一、滚动轴承的类型,一、滚动轴承的类型,2.载荷角：总载荷N与径向平面的夹角,1.接触角：滚动体与外圈轨道接触点的法线 与轴承径向平面的夹角,9-2 滚动轴承类型代号与选择 一、滚动轴承的类型,径向接触轴承,向心角接触轴承,轴向接触轴

2、承,轴向角接触轴承,各类滚动轴承的特点见表14-1,二、滚动轴承代号（GB272/T-93）,滚动轴承代号构成：32309/C2/P2,代号用于表征滚动轴承的结构、尺寸、类型、精度等,前置代号表示轴承的分部件。,基本代号表示轴承的类型与尺寸等主要特征。,后置代号表示轴承的精度与材料的特征。,9-2 滚动轴承类型代号与选择 二、滚动轴承的代号,9-2 滚动轴承类型代号与选择 二、滚动轴承的代号,1.基本代号,(1)内径代号(右起一二位)内径尺寸,(2)尺寸代号(右起三四位)内径相同、外径宽度不同,a.直径系列(右起第三位)结构内径相同、外径宽度变化向心及向心推力轴承：0、1-特轻、2-轻、3-中

3、、4-重系列；,b.宽度系列(右起第四位)结构内径外径相同、宽度变化 正常宽度0不标（对圆锥滚子轴承(3类)和调心滚子轴承(2类)不能省略“0”）,9-2 滚动轴承类型代号与选择 二、滚动轴承的代号,(3)类型代号(右起五位)轴承类型（表9-1）,常用：30209-圆锥滚子、63710-深沟球、71915-角接触球,9-2 滚动轴承类型代号与选择 二、滚动轴承的代号,2.后置代号（字母或数字）-基本代号的补充：表示结构、尺寸、公差、材料特殊性,(1)内部结构代号-同类轴承，内部结构不同,例：7310C（AC、B）-接触角分别为15、25、40,(2)公差等级代号共5个级别,(3)径向游隙系列,

4、径向游隙组:(游隙小)1、2、0、3、4、5（游隙大）标 注 方 法：/C1、/C2、（0组常用，不标注）、/C3、/C4、/C5,9-2 滚动轴承类型代号与选择 二、滚动轴承的代号,3.前置代号（字母）-表示轴承的分部件,(1)L-可分离轴承的内外圈,例：LNU207-内圈无档边圆柱滚子轴承的内圈,(2)K-滚动体与保持架组件,滚动轴承代号示例：,6305-3中系列深沟球，正常宽度系列，正常结构，0级公差，0组游隙,7210C/C3/P4-2轻系列角接触球，正常宽度，正常结构，4级公差，3组游隙 接触角15,30310/P6-2中系列圆锥滚子轴承，正常宽度，正常结构，6级公差，0组游隙,9-

5、2 滚动轴承类型代号与选择 三、滚动轴承的选择,三、滚动轴承的选择-原则：轴承特性与工作条件匹配,1.类型选择,(1)承载情况,方向：纯轴向载荷轴向接触轴承（推力轴承）纯径向载荷径向接触轴承（向心轴承）,径向+轴向载荷-角接触轴承,(2)转速要求（nnmax）,高速、要求旋转精度高，优先采用球轴承,低速可选滚子轴承。,(3)调心性,长轴（刚度低）或多支点，要求轴承具有调心性调心轴承,大小：载荷大、有冲击滚子轴承；载荷小球轴承,9-2 滚动轴承类型代号与选择 三、滚动轴承的选择,内外圈可分离 圆锥滚子，圆柱滚子长轴上安装 内锥孔与紧定套轴承,(6)价格-球轴承低，滚子轴承高,(5)装拆方便,2.

6、尺寸选择,选择型号：内径、外径、宽度系列 选定类型、初定型号、验算寿命,(4)空间限制径向尺寸受限，滚针轴承,滚针轴承,带内锥孔与紧定套轴承,圆锥滚子轴承,9-3 滚动轴承内部载荷分布与失效形式 一、内部载荷分布,一、内部载荷分布纯轴向载荷：滚动体均匀受载受径向载荷：滚动体受载不均（承载与非承载区）,二、轴承元件上的应力-变应力,9-3 滚动轴承内部载荷分布与失效形式 三、失效形式,三、滚动轴承的失效形式,四、滚动轴承设计准则,1.点蚀交变接触应力作用导致元件点蚀（轴承主要失效形式）,2.塑变过大静载或冲击载荷致局部塑变（低速轴承失效形式）,3.胶合、磨损、套圈或保持架断裂维护不当、润滑不良,

7、1.转速n10r/min轴承：点蚀失效，验算寿命,2.转速n10r/min轴承：验算静强度,9-4 滚动轴承寿命计算 一、基本概念,一、基本概念,1.单个轴承寿命,一定条件下，滚动体、套圈任一个出现点蚀时，轴承的总转数。（注：影响轴承寿命因素复杂，单个轴承寿命离散性较大）,2.基本额定寿命（统计寿命）,(1）基本额定寿命为轴承设计寿命(2）基本额定寿命与载荷有关,一批轴承，同工况运转，10%点蚀失效时的总转数L10（或小时数L10h）,9-4 滚动轴承寿命计算 一、基本概念,一、基本概念,3.基本额定动负荷,对应基本额定寿命为106 转时，轴承所能承受的载荷 C,(1）C:轴承承载能力的度量（

8、查手册）,(2）对应于C,轴承基本额定寿命为106转,(3）C的性质：向心轴承-径向负荷 推力轴承-轴向负荷,9-4 滚动轴承寿命计算 二、滚动轴承寿命计算,二.滚动轴承寿命计算,(1）问题：载荷=C时，寿命L10C=1(106转)载荷=P时，寿命L10P=？,式中：C基本额定动载荷 N（查轴承参数表）ft温度系数（查表9-4；t120,轴承寿命降低）n轴承转速 r/min 寿命指数，球轴承3，滚子轴承10/3 P当量动载荷 N,9-4 滚动轴承寿命计算 三.当量动载荷P,三.当量动载荷P,(1）基本额定动负荷C性质：向心轴承-径向负荷 推力轴承-轴向负荷,P:假想载荷，轴承在 P 的作用下与

9、实际载荷作用下的寿命相当,(2）寿命计算公式中：P应与C同性质,可比计算,径向载荷、轴向载荷系数（查表9-6）轴承承受的径向和轴向载荷(支承反力)动载荷系数（查表9-5）力矩载荷系数，力矩大时=2，力矩小时=1.5,9-4 滚动轴承寿命计算 四.轴承的轴向力A计算,四、轴承的轴向力A计算,(A由轴系结构固定方式和轴上外载荷方向决定),双支点单向定位,1.深沟球轴承的轴向力A计算,9-4 滚动轴承寿命计算 四.轴承的轴向力A计算,2.向心角接触轴承的轴向力A计算,(1)派生轴向力S,由向心角接触轴承的结构决定，轴承受径向载荷R,就产生派生轴向力S（对轴的推力）。,外圈对滚动体的支反力Ni,a.S

10、的数值:取决于轴承的结构和径向外载荷R，与轴向外载荷无关;,b.S的方向:由外圈的宽边指向窄边方向(对轴的推力方向),c.S计算式:表9-8,9-4 滚动轴承寿命计算 四.轴承的轴向力A计算,(2)A的计算公式,轴系承受的轴向和径向外载荷（已知）轴承承受的径向载荷（径向支反力）轴承承受的轴向载荷（轴向反力-待求）,9-4 滚动轴承寿命计算 四.轴承的轴向力A计算,正安装向心角接触轴承轴向力分析：,9-4 滚动轴承寿命计算 四.轴承的轴向力A计算,轴向力计算通式：,9-5 滚动轴承的静强度计算 一.基本额定静负荷,一、静强度计算原则,二、基本额定静负荷C0,三、当量静载荷P0,四、静强度计算,1

11、、低速轴承：n10r/min塑变失效2、冲击载荷过大，疲劳、静强度均验算,C0：受力最大滚动体与滚道接触处,永久变形量的总和达到滚动体直径的0.0001时,轴承上所加载荷。C0性质：向心轴承：径向负荷 推力轴承：轴向负荷,9-6 滚动轴承组合设计 一.轴承的轴向固定,一、轴承的轴向固定,要求：保证轴系轴向定位和适当热膨胀空间,9-6 滚动轴承组合设计 一.轴承的轴向固定,3.轴承内圈、外圈定位方法,9-6 滚动轴承组合设计 二.轴承的轴向固定,二、轴承的轴向位置及游隙调整,9-6 滚动轴承组合设计 二.轴承的轴向固定,三、轴承的配合与装拆,1.配合要求:轴承标准件，内圈与轴基孔制；外圈与孔基轴

12、制；（1）转动圈（内圈）配合紧，n6,k6（2）固定圈（外圈）配合松，H7,J7（3）游动端外圈与孔配合松-有利于轴向移动注：滚动轴承内圈与轴的配合较常规公差配合紧,9-6 滚动轴承组合设计 二.轴承的轴向固定,内径与轴的配合,外径与孔的配合,9-6 滚动轴承组合设计 二.轴承的轴向固定,2.装拆：温差法与压入法装拆,（1）温差法：加热轴承或冷却轴,（2）压入法装拆：专用工具，正确施压,9-6 滚动轴承组合设计 二.轴承的轴向固定,四、预紧：保证旋转精度、刚度、降噪,9-6 滚动轴承组合设计 二.轴承的轴向固定,五、保证支撑刚度：避免支撑变形引起内外圈轴线偏斜，影响轴承寿命与旋转精度,（1）适当加大壁厚、加支撑筋（2）轴承座悬臂尽可能短（3）提高两轴承座孔同轴度（一次镗孔加工）,9-6 滚动轴承组合设计 二.轴承的轴向固定,六、润滑：减少摩擦磨损，冷却、吸振、防锈、降噪,七、密封：（1）接触式密封（2）非接触式密封,（1）脂润滑：轴承空间充填润滑脂,（2）油润滑：油浴润滑：轴承部分浸油，油面不超过滚动体中心飞溅润滑：利用传动零件溅油润滑轴承喷油润滑：高速重载轴承，利用压力喷油润滑,（3）固体润滑：二硫化钼等,9-6 滚动轴承组合设计 二.轴承的轴向固定,（1）接触式密封,9-6 滚动轴承组合设计 二.轴承的轴向固定,（2）非接触式密封,本章结束,