《滚动轴承 》PPT课件.ppt
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1、滚动轴承:rolling bearing,8-1概 述,用在高速、重载、高精度以及结构要求剖分等场合,已标准化,使用维护方便,一般机器中使用广泛,第8章 滚动轴承的选择与校核,8-1滚动轴承概述,8-1滚动轴承概述,内圈、外圈、保持架和滚动体,其中:滚动体是必不可少的,8-1滚动轴承概述,内圈:支撑轴,,外圈:安装在轴承座孔或零件孔内,通常是不动的,滚动体:将滑动摩擦变为滚动摩擦,保持架:将滚动体均匀分开,通常随轴一起转动,某些轴承还有一些特殊零件,如:止动环,滚动体:球和滚子,滚动副材料要求:,保持架用较软材料制造,如:低碳钢、铜合金、铝合金等,8-1滚动轴承概述,高硬度高接触疲劳强度良好的
2、耐磨性和冲击韧性,滚动体、内、外圈由专门的滚动轴承钢如GCr15制造,经热处理后硬度达6165HRC。工作表面需经磨削或抛光,滚动轴承是标准件,由专业轴承厂集中生产,设计人员只需按工作要求正确选用,8-2滚动轴承的主要类型和代号,8-2滚动轴承的主要类型和代号,一、轴承分类:,按滚动体的形状分为:,球轴承 和 滚子轴承,按滚动体的列数可分为:,单列轴承 和 多列轴承,按内外圈能否分离可分为:,可分离轴承 和 不可分离轴承,如:圆锥滚子轴承 和 圆柱滚子轴承 均属于可分离轴承,按主要承受的外载可分为:,向心轴承 和 推力轴承,承受径向载荷为主,承受轴向载荷为主,具体划分方法需根据公称接触角a 的
3、大小来判断!,8-2滚动轴承的主要类型和代号,公称接触角:,滚动体与外圈接触处的法线与轴承径向平面间的夹角,向心轴承,推力轴承,径向接触轴承(a=0),轴向接触轴承(a=90),向心角接触轴承(0 a 45),推力角接触轴承(45 a 90),越大,轴向承载能力越强,推力调心滚子轴承,Deep groove ball bearing(深沟球轴承,6类),8-2滚动轴承的主要类型和代号,几种常用轴承:,主要承受径向载荷,同时也能承受少量双向轴向载荷,a=0,Cylindrical roller bearing(圆柱滚子轴承,N类),只能承受较大的径向载荷。且内外圈可分离,a=0,Tapered
4、roller bearing(圆锥滚子轴承,3类),8-2滚动轴承的主要类型和代号,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,10 a 18,Angular contact ball bearing(角接触球轴承,7类),承受较大径向、较大单向轴向载荷,有3种公称接触角,a=15,25,40,8-2滚动轴承的主要类型和代号,Thrust ball bearing(推力球轴承,5类),只能承受轴向载荷,分为单、双向两种。可用于轴向载荷大、转速不高之处,a=90,Spherical roller bearing(调心滚子轴承,2类),能承受很大的
5、径向载荷和少量轴向载荷。承载能力大,具有调心性能,0 a 45,8-2滚动轴承的主要类型和代号,代号由三部分构成:,用于表征滚动轴承的类型、尺寸、结构、精度等特征,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结构、精度与材料等特殊要求,8-2滚动轴承的主要类型和代号,基本代号:,类型代号,由数字或字母组成,推力球轴承50000,3圆锥滚子 5推力球 6深沟球 7角接触球 N圆柱滚子,8-2滚动轴承的主要类型和代号,基本代号:,内径代号,类型代号,滚动轴承内径绝大多数都是5的整数倍,内径 代号 10 00 12 01 15 02 17 0320500 d/
6、5,8-2滚动轴承的主要类型和代号,基本代号:,直径系列,宽度系列,0特轻 1特轻 2轻 3中 4重,0窄1正常2宽3、4、5、6 特宽,若宽度系列为窄,则除2、3类轴承外,其它轴承此代号可以省略,类型、内径相同,而直径系列代号不同的四种轴承的比较,特轻 轻 中 重,结构、内径相同时外径、宽度变化,结构、内径、外径相同时宽度变化,省略宽度代号为0,8-2滚动轴承的主要类型和代号,轴承内部结构常用代号,后置代号:,注:公差等级中0级最低,向右依次增高,2级最高,公差等级代号,8-2滚动轴承的主要类型和代号,轴承游隙:,一般来说,径向游隙越大,轴向游隙也越大,是将一个套圈固定,另一套圈沿径向或轴向
7、的最大活动量,沿径向的最大活动量叫径向游隙,沿轴向的最大活动量叫轴向游隙,有些滚动轴承不能调整游隙,更不能拆卸,如:6类、N类,有些滚动轴承可以调整游隙,但不能拆卸,如:7类,有些轴承可以拆卸,更可以调整游隙,如:3类、5类,8-2滚动轴承的主要类型和代号,合适的游隙有助于滚动轴承的正常工作:,游隙过大,滚动轴承噪声大,设备振动大,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,在高温、高速、低摩擦等特殊条件下工作的轴承则宜选用大的径向游隙;对精密主轴、机床主轴用轴承等宜选用较小的径向游隙,径向游隙代号,注:向右游隙依次增大,5组最大,前置代号:,表示轴承的分部件,字母表示,如:L表
8、示可分离轴承的可分离套圈,例:LNU207-内圈无档边圆柱滚子轴承的内圈,8-2滚动轴承的主要类型和代号,例题:,说明滚动轴承 62203 和 7312AC/P6 的含义,6 2 2 03,7(0)3 12 AC/P6,8-3滚动轴承的选择,8-3滚动轴承的选择,载荷的大小、性质及方向,载荷大小,小:,球轴承(点接触),大:,滚子轴承(线接触),载荷方向,:6类、N类或NA(滚针轴承),:5类、8类(推力圆柱滚子轴承),Fr和Fa,:6类、7类(小接触角),:5类+6类,:7类(大接触角)、3类,FrFa,FaFr,Fa、Fr 均较大,纯Fr,纯Fa,载荷性质,平稳:,球轴承,冲击:,滚子轴承
9、,类型选择的主要依据,8-3滚动轴承的选择,转速和旋转精度,要求高时,用球轴承;反之,用滚子轴承,推力轴承极限转速低(离心力使滚动体与保持架摩擦严重),整体保持架极限转速比分离的高,球轴承,滚子轴承,高速、轻载,低速、重载,内外圈相对偏转一定角度仍可正常运转,轴刚性差、轴承座孔同轴度差或多点支承选调心轴承,调心性能,轴承的装拆,经济性,内外圈分离的轴承(3类、N类),球轴承比滚子轴承低,精度低的价格低(一般公差等级选 0 级),与轴颈直径相等,载荷很小,特轻系列(0、1),载荷很大,重系列(3),一般情况,轻或中系列(2、3),一般选窄或正常系列(0、1),假设最细处直径为28mm,如何选择轴
10、承型号?,前置代号、后置代号中的公差等级和游隙一般可省略,轴承内径,直径系列,宽度系列,8-3滚动轴承的选择,例题2:,仅受轴向力Fa 作用:,Pi Pj,仅受径向力Fr 作用:,最多只有半圈滚动体受载,且各滚动体变形、受载不同,Q2,Qmax,Q1,Q2,Q1,8-4滚动轴承的寿命计算,8-4 滚动轴承的寿命计算,点接触轴承:,线接触轴承:,z为全部滚动体个数,既受径向力Fr又受轴向力Fa 作用:,显然作用在每一个滚动体上的载荷Pi是不等的,8-4滚动轴承的寿命计算,设某一滚动体反力为Pi,径向分力为Qi,轴向分力为Si,派生轴向力,当tanb 1.25tana 时,下半圈滚动体全部受载,当
11、tanb1.7tana 时,全部滚动体受载,b 为载荷角,滚动体,固定套圈,这些点的接触应力均可近似看作是脉动循环变应力!,8-4滚动轴承的寿命计算,滚动体与滚道接触处的接触应力是一种什么样的应力?,转动套圈,发生在滚动体表面或套圈滚道,低速轴承的主要失效形式,使用维护不当引起,属于非正常失效,按疲劳强度进行寿命计算,防止点蚀破坏,按静强度计算,防止塑性变形,寿命计算外,还应校核其极限转速,最主要的失效形式,静载或冲击载荷过大,疲劳点蚀,塑性变形,磨损、胶合、保持架断裂等,中、低转速:,高 转 速:,极低转速:,8-4滚动轴承的寿命计算,轴承中任一元件出现疲劳点蚀前所经历的总转数或总工作小时数
12、,8-4滚动轴承的寿命计算,1、基本概念,轴承寿命,由于制造精度、材质等的差异,即使相同的轴承,在完全相同的条件下工作,它们的寿命也极不相同,既不能以最长寿命作为标准,也不能以最短寿命作为标准,一批相同的轴承,在相同的条件下运转,其中90 的轴承发生疲劳点蚀前所经历的总转数或总工作小时数,基本额定寿命L10,以基本额定寿命选择轴承,可能有10%的轴承发生提前破坏,对每个轴承来说,顺利地在基本额定寿命期内正常工作的概率为90%,按基本额定寿命选用轴承,可靠性为90,轴承的基本额定寿命为 106 转(即一百万转)时所能承受的载荷,C 越大,轴承承载能力越大,对于具体轴承C 按手册查取,8-4滚动轴
13、承的寿命计算,基本额定动载荷C,轴承寿命与所受载荷大小有关,工作载荷越大,寿命越短,如:,30203C 20.8KN,30204C 28.2KN,r,r,C,51220 Ca=132KN,C,向心轴承:指纯径向载荷,用Cr表示,推力轴承:指纯轴向载荷,用Ca表示,基本额定动载荷C是有方向性的!,2、寿命计算,载荷为C 寿命为106转,注意上述公式中的P称为当量动载荷,常数,引入温度系数 ft(表8-5):,载荷为P,寿命为多少?,选轴承型号时,要保证 C C,e 为寿命指数,球轴承 e 3,滚子轴承 e 10/3,8-4滚动轴承的寿命计算,3、当量动载荷P,轴承的C是在一定条件下测得的,8-4
14、滚动轴承的寿命计算,其中载荷条件为:,向心轴承只受径向载荷,推力轴承只受轴向载荷,但实际上轴承经常同时承受径向载荷Fr和轴向载荷Fa,如已知轴承30208承受如下载荷:,P=?,且由轴承手册查得Cr 19.8KN,Fr=3500N,Fa2000N,试计算轴承寿命为多少?,8-4滚动轴承的寿命计算,寿命计算时,需把实际复合载荷转换为与C 的载荷条件一致的载荷,如果是向心轴承,把复合载荷转换为纯径向载荷,如果是推力轴承,把复合载荷转换为纯轴向载荷,转换以后的载荷即称为当量动载荷,P是假想的,在P 作用下轴承的寿命与实际复合载荷作用下相同,当量动载荷的一般计算公式为:,对于只能承受纯径向载荷Fr的轴
15、承(如N类):,对于只能承受纯轴向载荷Fa的轴承(如5类):,P=Fr,P=Fa,X、Y 的确定:,由Fa/Fr 和参数 e 确定,若:Fa/Fr e,则:X 0、Y 0,若:Fa/Fr e,则:X 1、Y 0,轴向载荷影响系数,说明轴向载荷Fa对轴承寿命影响较小,可忽略,说明轴向载荷Fa对轴承寿命影响较大,不能忽略,X、Y 分别为径向、轴向载荷系数,fp 为载荷系数(表8-8),因此:P=fpFr,8-4滚动轴承的寿命计算,e 值到底为多少?如何求X、Y 值?,对于单列轴承:,表8-7(部分),8-4滚动轴承的寿命计算,Cor 为基本额定静载荷,由手册查取;i为滚动体列数,X、Y 确定步骤(
16、深沟球轴承和70000C轴承):,确定滚动轴承的类型和滚动体的列数i,根据轴承型号查出Cor,计算出相对轴向载荷iFa/Cor的大小,求出e值的大小,可能需线性插值,e值和Y 值均由型号直接查得(计算更简单),将Fa/Fr值与e值进行比较,求X、Y 值,若:Fa/Fr e 则:X 0、Y 0,若:Fa/Fr e 则:X 1、Y 0,X值不变,但Y 值也可能需线性插值,X、Y 确定步骤(圆锥滚子轴承和70000AC轴承):,8-4滚动轴承的寿命计算,双列轴承X和Y的求法对70000C轴承略有不同,参见表8-7,已知 7208C轴承受力:Fr=3500N,Fa=2000N,fp=1.2,求当量动载
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