第13章 滚动轴承.ppt

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1、1、概述2、滚动轴承的代号3、滚动轴承的类型和选择4、滚动轴承的力分析、失效和计算准则5、滚动轴承的动载荷和寿命计算6、静载荷计算（自学）7、极限转速（自学）8、成对安装角接触轴承的计算特点（自学）9、滚动轴承组合设计第十三章第十三章 滚动轴承滚动轴承11、概述、概述标准件标准件标准件标准件、专门轴承厂生产，只需选型和组合设计。一、构造一、构造核心元件：滑动滚动使滚动体等距离分布，滚动体间的摩擦、磨损。滚子轴承：圆柱、圆锥、球面滚子、滚针线接触保持架保持架保持架保持架内圈内圈内圈内圈外圈外圈外圈外圈滚动体滚动体滚动体滚动体有时无球轴承：球点接触二、材料二、材料内外圈、滚动体：强度高、耐磨的铬锰

2、高碳钢。保持架：软材料，低碳钢板冲压后铆接或焊接。三、特点：与滑动轴承比较三、特点：与滑动轴承比较优点：优点：1）起动力矩小，可在负载下起动；2）径向游隙较小，运动精度高；3）轴向宽度较小；4）可同时承受径向、轴向载荷,轴承组合较简单;5）便于密封、易于维护；6）不需有色金属，标准件，成本低。缺点：缺点：1）承受冲击载荷能力差；2）振动、噪音较大；3）径向尺寸较大；4）有的场合无法使用；基本代号基本代号基本代号基本代号前置代号前置代号后置代号后置代号类型代号内径代号尺寸系列代号数字或字母表示不同类型的轴承表示结构、内径相同的轴承在外径和宽度（高度）方面的变化系列表示轴承公称直径的大小20480

3、mm 代号5=内径mm有特殊要求时使用表示轴承结构、形状、材料、公差等级等22、滚动轴承的代号（、滚动轴承的代号（GB/T27293GB/T27293）代号：表示类型、结构、尺寸、公差等级、技术性能等特征的产品代号。但对圆锥滚子轴承(3类)和调心滚子轴承(2类)不能省略“0”。外径系列代号：特轻(0、1)、轻(2)、中(3)、重(4)。宽度系列代号：一般正常宽度为“0”，通常不标注。公差等级代号：公差分2、4、5、6(6x)、0级，共五个级别。以/P2、/P4、/P5、/P6(/P6x)为代号，0级不标注。高级 低级 内径 d10121517代 号00010203内径代号特殊情况：内部结构代号

4、：具体见手册，主要掌握：1）圆锥滚子轴承：30000(=1018)30000B(=2730大锥角)2）角接触球轴承：70000C（=15）、70000AC（=25）、70000B（=40）。3）E：加强型,N207E 配置代号有时轴承需成对安装。举例：7306AC/P4角接触球轴承，=20，d=30mm，精度为4级面对面（/DF）背对背(/DB)串联(/DT)6 2 1 2N 2 2 0 8尺寸系列代号为2 2表示轴承内径 8 5=40mm 深沟球轴承圆柱滚子轴承表示轴承内径 12 5=60mm 尺寸系列代号为22223 3 3 1 5 E表示轴承内径 15 5=75mm 圆锥滚子轴承尺寸系列

5、代号为3333加强型33、滚动轴承的类型和选择、滚动轴承的类型和选择一、滚动轴承的主要类型一、滚动轴承的主要类型主要掌握：5、50000型:推力球轴承单向：单向Fa双向：双向Fa1、60000型:深沟球轴承深沟球轴承深沟球轴承深沟球轴承2、70000型:角接触球轴承角接触球轴承角接触球轴承角接触球轴承70000AC：=2570000C：=1570000B：=404、N0000型:圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承:内外圈间可自由移动3、30000型:圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承6、调心功能10000型：调心球20000型：调心滚子外圈滚道为内球面按载荷方向、的

6、不用分为：承受承受承受承受轴向载荷轴向载荷轴向载荷轴向载荷能力能力能力能力向心轴承向心轴承向心轴承向心轴承=0 45，主要径向载荷径向载荷。向心角接触轴承向心角接触轴承：，如3、7类；径向接触轴承径向接触轴承：=0，如6、N类；推力轴承推力轴承推力轴承推力轴承=4590，主要轴向载荷轴向载荷；轴向接触轴承轴向接触轴承：推力角接触轴承推力角接触轴承：公称接触角接触角接触角接触角 ：套圈与滚动体接触处的法线和垂直于轴承轴心线间夹角。向向向向心心心心推推推推力力力力轴轴轴轴承承承承二、类型的选择二、类型的选择1、球轴承为点接触、滚子轴承为线接触。承载能力：球轴承滚子轴承耐冲击：球轴承滚子轴承nlim

7、：球轴承滚子轴承载荷大、有冲击载荷大、有冲击载荷大、有冲击载荷大、有冲击时选滚子轴承，转速高滚子轴承，转速高滚子轴承，转速高滚子轴承，转速高时选球轴承。球轴承。球轴承。球轴承。2、载荷性质同时Fa、Fr：角接触球轴承角接触球轴承或圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承；Fr大、Fa小：深沟球轴承深沟球轴承；Fa大、Fr 小：推力角接触轴承；3、轴刚度差、挠曲变形大、座孔不平行、不同轴、多支点轴：调心轴承调心轴承调心轴承调心轴承。座孔不平形座孔不平形座孔不平形座孔不平形不同轴不同轴不同轴不同轴挠曲变形挠曲变形挠曲变形挠曲变形举例：4、轴承装拆、调整方便：内、外圈可分离型(如3、QJ类)。5、经济性：球轴承比滚

8、子轴承便宜。精度价；1）直齿圆柱齿轮轴：2）斜齿轮、锥齿轮、蜗轮轴：3）悬臂圆锥齿轮轴：4）蜗杆轴：分别承受Fa、Fr5）滑轮轴：4类：双列深沟球轴承（轴较长）44、滚动轴承的力分析、失效和计算准则、滚动轴承的力分析、失效和计算准则一、向心轴承中作用力的分布一、向心轴承中作用力的分布 由于内部游隙，最多只有半圈滚动体受载，且受载大小不同。点接触轴承：线接触轴承：0Fr作用线下滚动体变形量。由于：i 0 F2F1F01、载荷分布 H Ht t内圈或滚动体上某一点H的变化规律。外圈上某一点H的变化规律。H Ht t均为脉动循环。脉动循环。脉动循环。脉动循环。2、应力变化规律二、二、角接触轴承角接触

9、轴承中的附加轴向力中的附加轴向力F Fs s70000型、30000型由于“公称接触角公称接触角”存在：F F F Fr r r r作用作用作用作用F F F Fs s s sF Fs s滚动体法向反力Fi径向分力Fri轴向分力Fsi（附加轴向力）（附加轴向力）（附加轴向力）（附加轴向力）各种角接触轴承附加轴向力：70000C70000AC70000B30000e 判断系数 P374 表18.7Y 轴向动载系数 P374 表18.7 Fs存在 30000型、70000型轴承成对使用，使Fs与Fs方向相反，使轴受力合理。F F F Fs s s s方向方向方向方向：由轴承外圈的宽边指向窄边外圈的

10、宽边指向窄边外圈的宽边指向窄边外圈的宽边指向窄边，通过内圈作用于轴上,附加轴向力附加轴向力附加轴向力附加轴向力F F F Fs s s s是由于角接触轴承承受是由于角接触轴承承受是由于角接触轴承承受是由于角接触轴承承受径向力径向力径向力径向力F F F Fr r r r引起的。引起的。引起的。引起的。即即即即“接触线箭头接触线箭头接触线箭头接触线箭头”方向。方向。方向。方向。3类：6类：=Fs=FsFsFsFsFsFsFs简简简简化化化化画画画画法法法法三、滚动轴承的失效三、滚动轴承的失效2、塑性变形：静载荷、冲击作用下变形凹坑。3、磨损：磨粒磨损、粘着磨损；1、疲劳点蚀：回转轴承上，各元件受

11、脉动脉动接触应力。4、其它：电腐蚀、锈蚀、元件破裂等；四、滚动轴承计算准则四、滚动轴承计算准则1、一般条件下的回转滚动轴承：接触疲劳寿命计算寿命计算寿命计算寿命计算、静强度计算。（重点、难点）2、摆动、n很低轴承(）：静强度计算3、高速轴承：寿命计算和（=N0修正系数）三个基本性能参数：Cr、Ca 基本额定动载荷：疲劳寿命C0r、C0a 基本额定静载荷：静强度N0 极限转速：控制磨损55、滚动轴承的动载荷和寿命计算、滚动轴承的动载荷和寿命计算一、基本额定动载荷和基本额定寿命一、基本额定动载荷和基本额定寿命1、轴承寿命轴承寿命轴承寿命轴承寿命：轴承中任一元件出现疲劳点蚀前运转的总转数或一定转速下

12、的工作小时数。同型号轴承：离散性大离散性大离散性大离散性大、寿命相差数十倍。一批轴承：服从一定的概率分布规律。最低寿命：过于保守 采用基本额定寿命基本额定寿命基本额定寿命基本额定寿命。最长寿命：不安全计算时，若按2、基本额定寿命基本额定寿命基本额定寿命基本额定寿命：一批相同轴承在同样工作条件下运转，其中10%的轴承发生疲劳点蚀前运转的总转数（L10），或一定工作转速下工作的小时数（L10h）。可靠度R=90%L10的物理意义：1）对一批轴承而言：指90%轴承能达到或超过的寿命。2）对一个具体轴承而言：该轴承能达到或超过该寿命的概率为90%。3）当可靠度不为90%时，对L10进行修正：可靠性寿命

13、修正系数 表18.10（P380）3、基本额定动载荷基本额定动载荷基本额定动载荷基本额定动载荷C C C C：L L L L10101010=10=10=10=106 6 6 6r r r r时，轴承所能承受的最大恒定载荷。即：在C作用下，轴承工作106r而不点蚀失效的R=90%Cr：径向径向径向径向基本额定动载荷对向心轴承（6、N）：Cr纯径向载荷对角接触轴承（3、7）：Cr载荷的径向分量Ca：轴向轴向轴向轴向基本额定动载荷：5类 Ca纯轴向载荷C1）C由试验得出，查手册；2）C 轴承抗疲劳承载能力；同类不同型号轴承，C不同。3）设计时需满足：一定工况下的轴承所需的轴承所需的轴承所需的轴承所

14、需的C C C CCCCC说明：材质、工作温度、零件硬度变化：对C修正温度系数硬度系数二、当量动载荷二、当量动载荷实际工作时，轴承可能同时受Fa、Fr将Fr、Fa转化为与与C C性质相同性质相同的载荷当量动载荷当量动载荷当量动载荷当量动载荷P P P PX径向径向动载系数动载系数，Fr对寿命影响效应的大小；Y轴向轴向动载系数动载系数，Fa对寿命影响效应的大小；将Fr、Fa折合为Cr或Ca为了与C在相同条件下比较转化式中：向心轴承：P=Fr；推力轴承：P=Fa由表18.7知，X、Y受e轴向载荷“判断系数”影响由确定1）当时，Fa较小，忽略不计，取X=1、Y=0；2）当时，需计入Fa影响，X1，Y

15、0，查手册考虑机器冲击振动冲击振动，P的公式为：fd冲击载荷系数（表18.8）三、基本额定寿命三、基本额定寿命已知：时，。时，PL曲线 寿命指数寿命指数寿命指数寿命指数球轴承：球轴承：球轴承：球轴承：=3=3=3=3滚子轴承：滚子轴承：滚子轴承：滚子轴承：=10/3=10/3=10/3=10/3 工程中常用小时数表示寿命：n轴承转速r/min注意：L L10h10h与与n n有关，有关，L L1010与与n n无关无关。设计时，应：若已知，求得（N）查手册，选型号，使用于校核寿命用于设计选型例18.1：P376轴承预期使用寿命四、角接触轴承的载荷计算四、角接触轴承的载荷计算1、作用于轴上的外载

16、荷FR在、成对安装的轴承上产生径向载荷Fr1Fr2轴上有外载荷：FR和FAFr作用点为“载荷作用中心”：位置用a表示。a：载荷作用中心至轴承外侧端面距离（查手册）由前知：Fr1、Fr2Fs1、Fs2（轴向）产生Fs1、Fs2、FA如何作用到轴承上？2、轴向载荷计算 正安装时：正安装时：正安装时：正安装时：“”型型型型右端轴承“压紧”左端轴承“放松”（1）若合力右：轴有右移趋势Fs1Fs2FA阻止轴右移：Fs2Fs2左端“压紧”右端“放松”正安装正安装正安装正安装：合力指向端为：合力指向端为：合力指向端为：合力指向端为“压紧端压紧端压紧端压紧端”（2）合力左：轴有左移趋势Fs1Fs2FA阻止轴左

17、移：Fs1Fs1反安装：反安装：反安装：反安装：合力指向端为合力指向端为合力指向端为合力指向端为“放松端放松端放松端放松端”1）根据轴承安装方式安装方式安装方式安装方式和 F F F FA A A A、F F F Fs1s1s1s1、F F F Fs2s2s2s2合力合力合力合力指向，判定“压紧端压紧端压紧端压紧端”和“放松端放松端放松端放松端”。2）放松端放松端放松端放松端：F F F Fa a a a等于本身等于本身等于本身等于本身F F F Fs s s s。3）压紧端压紧端压紧端压紧端：F F F Fa a a a等于除本身等于除本身等于除本身等于除本身F F F Fs s s s外，

18、其它轴向力的代数和外，其它轴向力的代数和外，其它轴向力的代数和外，其它轴向力的代数和。反安装时：反安装时：反安装时：反安装时：“”型型型型总结：总结：总结：总结：角接触滚动轴承寿命计算小结：角接触滚动轴承寿命计算小结：1、求支反力（力平衡、力矩平衡）Fr1、Fr2；2、求附加轴向力Fs1、Fs2(对3类：Y取时值)3、根据轴承安装方式及合力的指向判定“压紧”、“放松”端，求出Fa1、Fa2；4、根据？：是 X、Y查表，否 X=1、Y=0？：是 X、Y查表，否 X=1、Y=0，取5、校核式：设计选择式：深沟球轴承深沟球轴承深沟球轴承深沟球轴承：无Fs，FA由压紧端压紧端压紧端压紧端承受，即：F

19、F F Fa a a a压紧压紧压紧压紧=F=F=F=FA A A A，F F F Fa a a a放松放松放松放松=0=0=0=0球轴承：=3滚子轴承：=10/3FAFR66、静载荷计算（自学）、静载荷计算（自学）77、极限转速（自学）、极限转速（自学）88、成对安装角接触轴承的计算特点（自学）、成对安装角接触轴承的计算特点（自学）99、滚动轴承组合设计、滚动轴承组合设计 组合设计内容：组合设计内容：正确合理考虑轴承安装、固定、调整、密封、润滑、轴系刚度、精度问题。组合设计要求：组合设计要求：固定可靠、运转灵活、保证精度、调整方便。轴承不是单一的个体，它是用来支承轴轴承不是单一的个体，它是用

20、来支承轴的，而轴又要带动轴上零件工作。所以轴承的，而轴又要带动轴上零件工作。所以轴承的设计一定包含合理设计轴承的组合。的设计一定包含合理设计轴承的组合。6类一、滚动轴承轴系的固定一、滚动轴承轴系的固定在轴向载荷、附加轴向力作用下，滚动轴承轴系有“左移”、“右移”趋势，防止轴向窜动，三种固定结构：1、两端单向固定两端单向固定两端单向固定两端单向固定（双支点单向固定）3类和7类安装时，轴承外圈与端盖间隙：0.250.4mm很小，不必画出允许轴少量热膨胀，用垫片垫片垫片垫片或调整螺钉调节。用于t不高每个轴承承受每个轴承承受一个方向的轴向力一个方向的轴向力。不大的轴。组合后，限制轴双向移动，承受双向轴

21、向力FA。FA大:30000 70000型FA小:60000型轴承类型2、一端双向固定一端双向固定一端双向固定一端双向固定、一端游动一端游动一端游动一端游动（单支点双向固定）：用于t较高固定端固定端固定端固定端：承受双向轴向力承受双向轴向力承受双向轴向力承受双向轴向力 （6；一对3、7类；向心推力组合）大的轴补偿（游动端自由伸缩）游动端游动端游动端游动端：补偿补偿补偿补偿，防止卡死，防止卡死，防止卡死，防止卡死N类：滚子与外圈间游动6类：外圈与座间游动内圈与轴固定6类6类N类6类N类一对7类一对3类6类向心推力组合3、两端游动两端游动两端游动两端游动与其相啮合的齿轮轴系：两端单向固定（保证两轴

22、都得到轴向定位）用于需左、右双向游动的轴，如人字齿轮的小齿轮轴。二、轴承的轴向固定及装拆二、轴承的轴向固定及装拆1、轴承内、外圈的轴向固定 根据轴向载荷大小选用不同结构，如轴端挡圈、圆螺母、套筒、弹性挡圈、端盖等。2、装拆温差法温差法（大尺寸轴承）：热油8090加热轴承或干冰冷却轴颈。压入法压入法（大批量）：中小型轴承用软锤敲入或用一段管子压住内圈敲入。装：轴肩高度低于内圈高度的轴肩高度低于内圈高度的轴肩高度低于内圈高度的轴肩高度低于内圈高度的3/43/43/43/4。拆：专用拆卸器。三、滚动轴承的安装方式及调整三、滚动轴承的安装方式及调整1、安装方式正、反安装将影响轴系刚度。正安装正安装正安

23、装正安装：面对面面对面面对面面对面安装(“”),安装调整方便,用得较多。反安装反安装反安装反安装：背对背背对背背对背背对背安装(“”)2、轴承（轴系）调整1）轴承间隙轴承间隙轴承间隙轴承间隙的调整2）轴系位置轴系位置轴系位置轴系位置的调整锥齿轮传动锥齿轮传动锥齿轮传动锥齿轮传动：要求两齿轮锥顶重合锥顶重合锥顶重合锥顶重合。蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动：要求蜗轮中间平面通过蜗杆轴线蜗轮中间平面通过蜗杆轴线蜗轮中间平面通过蜗杆轴线蜗轮中间平面通过蜗杆轴线。四、滚动轴承的配合四、滚动轴承的配合游隙受载滚动体承载 游隙合适，其大、小受配合配合配合配合影响。游隙游隙游隙游隙影响运转精度寿命过盈配合过

24、盈配合过盈配合过盈配合内圈膨胀外圈收缩游隙标准件：内圈基孔制 外圈基轴制 （不标注）原则：1、尺寸大、载荷大、振动大、转速高，工作温度高：选紧一点的配合。2、经常拆卸、游动套圈：采用较松的配合。3、与轴承相配合的轴与孔：较高的加工精度，形位 公差要求。P391、表18.15五、提高轴系刚度的措施五、提高轴系刚度的措施刚度 旋转精度、噪音、振动1、选用合理轴承类型滚子轴承刚度球轴承 选用双列轴承、滚子轴承、四点接触轴承。2、选择合理的轴承安装方式3、轴承预紧向心角接触轴承预变形预紧轴承带负游隙运行可以轴承刚度、旋转精度、轴承寿命。悬伸端：反安装时，刚度两轴承间：正安装时，刚度 加金属垫片 磨窄套

25、圈 内外套筒宽度预紧方法4、机架上安装轴承处加筋或增加厚度。5、一根轴上，两个轴承尽量取同一型号；若型号不同，则在小外径轴承外加一套圈，保证相同孔径，以便一次镗出，保证同心度。六、润滑与密封六、润滑与密封1、润滑目的：1.摩擦阻力、磨损；2.吸振、冷却、防锈、密封等。方式：高速 油润滑低速 脂润滑高温、真空 固体润滑由速度因数速度因数速度因数速度因数dndndndn查表18.17脂润滑：装填量轴承空间得1/31/2,否则,摩擦发热润滑剂：取决于速度、载荷、温度等。载荷大、工作温度高时高粘度油，易形成油膜；dn大或喷雾润滑低粘度油，搅油损失小、冷却好。2、密封目的：1.防止润滑剂从轴承中流失；2.防止灰尘、水分浸入。分类：接触式接触式接触式接触式 线速度较低时用注意结构图静止件与运动件不能直接接触，静止件与运动件不能直接接触，静止件与运动件不能直接接触，静止件与运动件不能直接接触，轴轴轴轴与与与与端盖端盖端盖端盖间应有间隙。间应有间隙。间应有间隙。间应有间隙。毡圈密封，脂润滑v5m/s密封圈密封，油润滑v412m/s非接触式非接触式非接触式非接触式不受速度限制