轴承技术.ppt

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1、Bearing Basic in FM GA,David DouJuly 17th,2012,Bearing Basic;FM NA bearing project overview;Hub bearing,Main content,轴承是一个支撑轴的零件，它可以引导轴的旋转，也可以承受轴上空转的零件，轴承可分为滚动轴承和滑动轴承，一般来说的轴承指的是滚动轴承。滚动轴承的定义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。,1.1 Functions&classificationof Bearing 轴承的功用和类型,1.2 Slide beari

2、ng&roller bearing,滚动轴承的特点优点：1、摩擦阻力小，功率消耗小，机械效率高，易起动；2、尺寸标准化，具有互换性，便于安装拆卸，维修方便；3、结构紧凑，重量轻，轴向尺寸更为缩小；4、精度高，转速高，磨损小，使用寿命长；5、部分轴承具有自动调新的性能；6、适用于大批量生产，质量稳定可靠，生产效率高缺点：1、噪音大;2、轴承座的结构比较复杂;3、成本较高;,1.3 Characteristics of Bearing 轴承的功用和类型,在外廓尺寸相同的条件下，滚子轴承比球轴承的承载能力和耐冲击能力都好，但球轴承摩擦小、高速性能好。,1.4 Raw material&key pro

3、cess,滚动轴承的内外圈和滚动体应具有较高的硬度和接触疲劳强度、良好的 耐磨性和冲击韧性。一般用特殊轴承钢制造，常用材料有GCr15、GCr15SiMn、GCr6、GCr9等,滚动轴承的工作表面必须经磨削抛光，以提高其接触疲劳强度。,保持架多用低碳钢板通过冲压成形方法制造，也可采用有色金属或塑料 等材料。,为适应某些特殊要求，有些滚动轴承还要附加其他特殊元件或采用特殊 结构，如轴承无内圈或外圈、带有防尘密封结构或在外圈上加止动环等。,1.5 Structure of Bearing 轴承的结构,常见的滚动体有五种形状，一种是球形，四种是滚子:,1.5.1 Rollers of Bearing

4、 滚动体形状,1.5.2 Contact angle 接触角,径向接触轴承：公称接触角=0，主要承受径向载荷，可承受较小的轴向载荷。,向心角接触轴承：公称接触角=045，同时承受径向载荷和轴向载荷。,推力角接触轴承：公称接触角=4590，主要承受轴向载荷，可承受较小的轴向载荷。,轴向接触轴承：公称接触角=90，只能承受轴向载荷。,1.按轴承负荷方向分:向心轴承、推力轴承；2.按滚动体种类不同分：球轴承、滚子轴承；3.按轴承在工作中能否自动调心分：刚性轴承、调心轴承；4.按轴承外径尺寸范围不同分：微型D440mm；5.按轴承的用途分：铁路轴承、汽车轴承、机床轴承、航空发动机轴承；6.按轴承使用特

5、性分：高温轴承、低温轴承、高速轴承、真空轴承、防磁轴 承、耐腐蚀轴承；7.按其所承受负荷方向公称接触角滚动体种类分：深沟球轴承、圆柱滚子轴 承、滚针轴承、调心球轴承、角接触球轴承、调心滚子轴承、圆锥滚子轴承推力角接触球轴承、推力调心滚子轴承、推力圆锥滚子轴承。,1.6 Classification of Bearing 轴承的分类,8.按安装轴承时其内、外圈可否分别安装，分为可分离轴承和不可分离轴承。,9.按公差等级可分为0、6、5、4、2级滚动轴承，其中2级精度最高，0级为普通级。另外还只有用于圆锥滚子轴承的6x公差等级。,10.按照运动方式可分为回转运动轴承和直线运动轴承。,1.6.1 C

6、lassification of Bearing 轴承的分类,根据GB/T 272-1993,1.6.2 Classification of Bearing 轴承的分类,这种轴承可以承受很大的径向载荷和双向的轴向载荷，因此，特别适用于布置在需要刚性且轴向固定的地方。它的自动调心能力非常有限。此类轴承主要应用于机床主轴、高频马达、油泵、空气压缩机、印刷机等,外圈滚道加工成球面形、内圈有两条深沟滚道的双列球轴承，具有调心性能。适用于轴和上壳对中心困难、轴易出现挠曲的传动轴承。多用于机电设备、塑料机械、办公器械、纺织机械传动轴、医疗器械、健身和运动器材等。,调心滚子轴承在有二条滚道的内圈和滚道为球面

7、的外圈之间，装配有鼓形滚子的轴承。具有与自动调心球轴承同样的调心功能。可以承受径向负荷及两个方向的轴向负荷。多适用于承受重载荷与冲击载荷，广泛应用于冶金、轧机、矿山、石油、造纸、水泥、榨糖等行业。,1.6.3 Classification of Bearing 轴承的分类,推力调心滚子轴承系分离型轴承，滚子为球面型，座圈滚道呈球面，具有调心性能。推力调心滚子轴承可承受轴各重载荷并且适用于相当高的转速。由于滚道相对于轴承轴线是倾斜的，使轴承也可以承受径向载荷。主要应用于水力发电机，立式电动机，船舶用螺旋桨轴，塔吊，挤压机等,内外圈以及滚子的圆锥顶点是与轴承中心线上的某一点一致。该类轴承特别适用于

8、径向负荷和单向轴向负荷及其合成负荷，且负荷能力大。一般两套轴承配对使用。多用于汽车后桥轮毂、大型机床主轴、大功率减速器、输送装置的滚轮等。,双列深沟球轴承适合应用在一个单列深沟球轴承的负荷能力不足的轴承配置。如果双列深沟球轴承要承受纯轴向负荷，一般情况下不得超过0.5Co。过大的轴向负荷可能会大幅度降低轴承的工作寿命。,1.6.4 Classification of Bearing 轴承的分类,推力球轴承由一列钢球（带保持架）、一个轴圈（与轴紧配合）和一个座圈（与轴有间隙而与轴承座孔紧配合）组成。只能承受一个方向的轴向载荷，不能承受径向载荷。推力球轴承不能限制轴或外壳的径向移动，但可限制轴和外

9、壳一个方向的轴向移动，因此，此类轴承通常与深沟球轴承联合使用。推力球轴承主要应用于汽车、机床等行业。,1.6.5 Classification of Bearing 轴承的分类,分为好多种结构，单列角接触球轴承可承受径向负荷和单一方向的轴向负荷。角接触球轴承适用于高速及高精度旋转。此类轴承主要应用于机床主轴、高频马达、油泵、空气压缩机、印刷机等。,其内外圈滚道都呈圆弧状深沟，可承受径向负荷，双向轴向负荷及其合成负荷，而且适用于高速旋转。与尺寸相同的其它类型轴承比较，此类轴承摩擦系数小，极限转速高。但不耐冲击，不适宜承受重载荷。深沟球轴承广泛应用于汽车、拖拉机、机床、电机、水泵、农业机械、纺织机

10、械等。,1.6.7 Classification of Bearing 轴承的分类,单列圆柱滚子轴承的滚子与滚道呈线接触，径向承受负荷能力大，从结构上来看，也是宜于高速旋转。滚子由内圈或外圈挡边引导。单列圆柱滚子轴承为分离型，因而安装，拆卸，清洗比较简便。,1.6.8 Classification of Bearing 轴承的分类,单列圆柱滚子轴承的滚子与滚道呈线接触，径向承受负荷能力大，从结构上来看，也是宜于高速旋转。滚子由内圈或外圈挡边引导。单列圆柱滚子轴承为分离型，因而安装，拆卸，清洗比较简便。,1.6.9 Classification of Bearing 轴承的分类,双列圆柱滚子轴承

11、属于游动轴承，其可分离性使安装和拆卸很方便。两个套圈均可以采用紧配合。双列圆柱滚子轴承几乎不允许有倾斜角。该类轴承具有结构紧凑、刚性大、承载能力大、受载后变形小等优点。一般多用于要求薄壁轴承的机床主轴，轧钢机械的轧辊及印刷机械的滚筒等。,它隶属于深沟球轴承，里面的滚动体为钢球。外球面球轴承较一般的深沟球轴承使用方便其特点主要为装卸简单、可以调心。按照与轴的配合方式来分可以分为三大类：带顶丝外球面球轴承，广泛用于纺织机械、陶瓷机械等各制造行业。带锥度外球面球轴承，使用时要与紧定套配合使用，可以承受比带顶丝外球面球轴承更大的负荷带偏心套外球面球轴承，此类轴承也可以说是专用轴承，因为其主要是于农机（

12、收割机、秸秆还田机、脱粒机等），此类外球面球轴承主要使用于跳动比较猛烈的结构上，偏心结构的配合可以有效的减少猛烈的跳动。,1.6.9 Classification of Bearing 轴承的分类,四点接触球轴承多用于轧钢机的油辊箱以承受轴向负荷。,滚针轴承（needle roller bearing）是带有圆柱滚子的轴承，圆柱滚子同其直径相比，较为细长，这些滚子称为滚针。这些轴承虽然横载面小，但有很高的荷能力，因此滚针轴承非常适用于径向空间有限的轴承配置。主要用于电梯配件、塑料机械、办公器械、医疗器械、步进电机、减速变速装置等。,1.6.10 Classification of Bearin

13、g 轴承的分类,与圆柱滚子轴承比较：从形状上看，滚针轴承装有细而长的滚子（滚子直径D5mm，L/D2.5，L为滚子长度）。从受力的角度来讲，滚针完全不承受轴向力（滚针的端面是不磨的，如果和挡肩接触，则摩擦非常大），而滚柱，如果滚道带挡肩的话是可以承受一定轴向力的，当然不能太大，原则是不超过径向力的1/10。从应用上看，滚针主要应用于空间受限制的场合，所以汽车，摩托车，纺机上应用广泛。而滚柱常用于支撑轴的浮动端，以吸收轴的膨胀量。机上四列滚柱用的较多，主要是滚柱承载力非常大。滚针的结构和应用非常灵活，变化非常多。滚柱的推力轴承很少见，但是滚针的推力轴承应用极为广泛，比如自动变速箱里有大量应用，又

14、比如空压机等等。总之，滚针和滚柱绝对不只是尺寸上的区别。,1.6.11 轴承的调心,调心球轴承,调心滚子轴承（对称型球面滚子）,外球面轴承 insert bearing 它的基本性能与深沟球轴承应是相似的，大都应用在比较粗糙的机械中，安装定位不够精确，轴与座孔的轴线对中性差，或是轴长而挠度大等的情况下，而且轴承本身精度也不够高，有的结构也比较粗糙，因此性能的实际表现比较相同规格的深沟球轴承要打上相当的折扣。,调心示意图,1.7 Numbering of Bearing 轴承编号,代号用于表征滚动轴承的结构、尺寸、类型、精度等，由GB/T272规定。,滚动轴承代号构成：,基本代号表示轴承的类型与

15、尺寸等主要特征。,后置代号表示轴承的精度与材料的特征。,前置代号表示轴承的分部件。,如：62102Z 两面带防尘盖的深沟球轴承。,1.游隙,内、外滚道与滚动体之间的间隙称为游隙，即为当一个座圈固定时，另一座圈沿径向或间隙或轴向的最大移动量。,游隙可影响轴承的运动精度、寿命、噪声、承载能力等。合适的安装游隙有助于滚动轴承的正常工作。游隙过小，滚动轴承温度升高，无法正常工作，以至滚动体卡死；游隙过大，设备振动大，滚动轴承噪声大。,1.8.1 Performance characteristics 影响轴承承载能力的参数,2.极限转速,滚动轴承在一定在和和润滑条件下，允许的最高转速称为极限转速。转速

16、过高会产生高温，润滑失效产生破坏。,3.偏位角,安装误差或轴的变形等都会引起指南称内外圈中心线法称相对倾斜，其倾斜角d称为偏位角。,4.接触角,由轴承结构类型所决定的接触角称为公称接触角。,1.8.2 Performance characteristics 影响轴承承载能力的参数,5.载荷条件,6.装调性能,7.调心性能,8.加工精度,轴承受载荷的大小、方向和性质是选择轴承类型的主要依据,3类和N类的内外圈分离，便于拆装。为方便长轴上轴承的拆装，可选用代内锥孔和紧定套的轴承,轴承内、外圈轴线间的偏位角应控制在极限之内，对安装精度差的轴承，宜选用调心轴承。,在满足使用条件的情况下优先选用精度较低

17、的轴承。,1.8.3 Performance characteristics 影响轴承承载能力的参数,轴承转动时，承受径向载荷Fr，外圈固定。当内圈随轴转动时，滚动体滚动，内、外圈与滚动体的接触点不断发生变化，其表面接触应力随着位置的不同作脉动循环变化。滚动体在上面位置时不受载荷，滚到下面位置受载荷最大，两侧所受载荷逐渐减小。所以轴承元件受到脉动循环的接触应力。,点击上图观看动画演示,1.9.1 Loading simu 滚动轴承的受载情况分析,1.9.2 Demo of the bearing load,1.失效形式,滚动轴承的失效形式主要有三种：疲劳点蚀、塑性变形和磨损,1.10.1 Fi

18、eld Failure 滚动轴承的常见失效,1.10.2 Field Failure 滚动轴承的常见失效,OVER 3000 PNS;,2.0 Bearing basicClassification in GA NA,Around 120M US dollar spending;,Classification not follow industry standard;,OVER 3000 PNS;,2.1 Local supplier base,Note:Not include the global supplier like Peer,C&U.,2.2 Bearing development

19、 procedure,New potential supplier development follow GPP300;,OVER 3000 PNS;,Bearing product line development procedure:Link:,Hub bearing SOR(under finalizing,engineering portion need to be fixed Link:,汽车轮毂轴承的主要作用是承重和为轮毂的转动提供精确引导，它既承受轴向载荷又承受径向载荷，是一个非常重要的零部件。,3.0 Hub Bearing 轮毂轴承,传统的汽车车轮用轴承是由两套圆锥滚子轴承或

20、球轴承组合而成的，轴承的安装、涂油、密封以及游隙的调整都是在汽车生产线上进行的。这种结构使得其在汽车生产厂装配困难、成本高、可靠性差，而且汽车在维修点维护时，还需要对轴承进行清洗、涂油和调整。,轮毂轴承单元是在标准角接触球轴承和圆锥滚子轴承的基础上发展起来的，它将两套轴承做为一体，具有组装性能好、可省略游隙调整、重量轻、结构紧凑、载荷容量大、为密封轴承，可事先装入润滑脂、省略外部轮毂密封及免于维修等优点，已广泛用于轿车中，在载重汽车中也有逐步扩大应用的趋势。,3.1 传统型轮毂轴承-FM Gen 0,将两套标准轴承组装在一起作为轮毂轴承,3.2.1 Hub Bearing Gen 1,第一代是

21、由双列角接触圆锥滚子轴承组成。,3.2.2 Hub Bearing Gen 1,3.3.1 Hub Bearing Gen 2,特点：,第二代在外滚道上有一个用于将轴承固定的法兰，可简单的将轴承套到轮轴上用螺母固定。使得汽车的维修变的容易。,3.3.2 Hub Bearing Gen 2,3.4.1 Hub Bearing Gen 3,第三代轮毂轴承单元是采用了轴承单元和防抱刹系统ABS相配合。轮毂单元设计成有内法兰和外法兰，内法兰用螺栓固定在驱动轴上，外法兰将整个轴承安装在一起。,3.4.2 Hub Bearing Gen 3,FM 有所谓的2.5代，与第3代相比，唯一的差别是有两个小内圈。

22、,这也是FM大名鼎鼎的铆合非驱动轮型号（cold form non-drive）,第四代轮毂轴承单元是进一步将双列轴承、连接法兰以及等速万向节集成为一个结构紧凑的整体。,3.5 Hub Bearing Gen 4(in early stage),One example from one supplier,第五代轮毂轴承单元是将制动鼓与四代轮毂结合；第六代轮毂轴承单元：与轮毂轴承组合的制动鼓采用模拟浮动制动盘组件形式，形成综合制动盘转子形式。,3.6 Hub Bearing Gen 5,6 New generations(under development),浙江华钜汽车零部件制造有限公司,3.7 Hub bearing assembly,3.8 Hub bearing structure,Wheel Bearings,Wheel Bearing Kits,HUB Unit Bearings,HUB Bearings,Hub Assemblies,3.9 轮毂轴承单元的简称,3.10 全球十大轴承制造公司,3.11 全球各大制造厂商及其编号规则,Thank you,