滚动轴承(第18章).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十八章 滚动轴承,主要内容,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,8,、滚动轴承组合设计,组成：内圈、外圈、滚动体、保持架,1,1,概 述,一、滚动轴承的构造,保持架、,外圈、,内圈,滚动体,滚动体的形状,二、滚动轴承的材料,强度高且耐磨的合金钢，,内圈、外圈、滚动体：轴承铬钢,GCr15,，硬度,60,65 HRC,渗碳轴承钢：,G20Cr2Ni4A,保持架：低碳钢；铜、铝、工程塑料,滑动轴承,滚动轴承,优点：,1,）摩擦阻力矩较小，起动力矩小；,2,）径向游隙较小，运动精度高；,3,）可同时承受径向、轴向载荷,轴承组合较简单,;,4,）便于密封、易于维护；,5,）不需有色金属，标准件，成本低。,三、滚动轴承的特点,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,）高速重载下寿命较短；,1,2,滚动轴承的类型与选择,一、滚动轴承的主要类型与特点,接触角,向心轴承,径向力,向心角接触轴承,推力角接触轴承,推力轴承,径向力（主要）,轴向力,径向力,轴向力,（主要）,轴向力,按受载荷方向分：向心轴承、推力轴承、向心推力轴承,滚子轴承,承载能力高，极限转速低,滚针轴承,承载能力较高，径向尺寸小,按滚动体形状：,球 轴承,承载能力低，极限转速高,滚动轴承的主要类型、结构和特点,1,4,2,3,5,NA,N,9,6,7,0,：双列角接触球轴承,1,：调心球轴承,2,：推力调心滚子轴承,3,：圆锥滚子轴承,5,：推力球轴承,6,：深沟球轴承,7,：角接触球轴承,2,：推力调心滚子轴承,N,：圆柱滚子轴承,NA,：滚针轴承,4,：双列深沟球轴承,8,：推力圆柱滚子轴承,9,：推力圆锥滚子轴承,类型代号,表,滚动轴承主要类型代号表,6,深沟球轴承,L,直线轴承,5,推力球轴承,U,外球面球轴承,4,双列深沟球轴承,NA,滚针轴承,3,圆锥滚子轴承,N,圆柱滚子轴承,29,推力调心滚子轴承,9,推力圆锥滚子轴承,2,调心滚子轴承,8,推力滚子轴承,1,调心球轴承,7,角接触球轴承,0,双列角接触球轴承,代号,轴承类型,代号,轴承类型,圆柱滚子轴承,（,N,）,圆柱滚子轴承,（,N,）,角接触球轴承,7,圆锥滚子轴承,3,二、滚动轴承的代号,4,推力球轴承,5,最常用几种,：,深沟球轴承,基本代号,前置代号,后置代号,前置代号,基本代号,后置代号,五 四 三 二 一,轴承分部件代号,内径代号,宽度系列代号,直径系列代号,类型代号,其他代号,公差等级代号,特殊轴承材料代号,保持架及材料代号,密封与防尘代号,内部结构代号,游隙代号,分部件：,内圈,L,外圈,保持架,K,滚动体,表示轴承结构、形状、材料、公差等级等,1,、基本代号,（,1,）轴承类型,1,3,5,6,7N,深沟球轴承,圆锥滚子轴承,角接触球轴承,调心球轴承,圆柱滚子轴承,推力球轴承,基本代号右起五位,（,2,）尺寸系列,基本代号右起三、四位,宽度系列,右起第四位,0,系列（正常宽度）可省略,有时,1,系列也可省略,数字,0 9,直径系列,右起第三位,数字,0 9,（,3,）轴承的内径,右起一二位数字,a)d=10,12,15,17mm,时,代号,00 01 02 03,b)d=20 480mm 时,d=,代号,5(mm),基本代号,五 四 三 二 一,类型 内径,直径系列,宽度系列,多数正常系列可不标,特殊情况,6 2 1 2,N 2 2 0 8,3 3 3 1 5 E,加强型,E,表示为增大承载能力进行结构,改进的加强型,深沟球轴承,尺寸系列代号,轴承内径,085=40,圆柱滚子轴承,尺寸系列代号为,圆锥滚子轴承,尺寸系列代号为,轴承内径,155=75,轴承内径,125=60,有时轴承需成对安装（配置代号）。,面对面（,/DF,）背对背,(/DB),串联,(/DT),三、滚动轴承类型的选择,工作载荷、转速、支承刚性、安装精度,1,）转速高，载荷小，旋转精度高,球轴承,转速低，载荷大，或冲击载荷,滚子轴承,2,）主要受,Fr ,向心轴承,主要受,Fa,，转速不高时,推力轴承,角接触球轴承,7,类（,n,较高时）,同时受,Fr,和,Fa,均较大时,圆锥滚子轴承,3,类（,n,较低时）,Fr,较大，,Fa,较小时,Fa,较大，,Fr,较小时,3,）要求,n120,时，因金属组织硬度和润滑条件等的变化，轴承的基本额定动载荷,C,有所下降,引入温度系数,f,t,当,P,、,n,已知，预期寿命为,L,h,，,则要求选取的轴承的额定动载荷为,选轴承型号和尺寸,轴承工作温度,(,),120,125,150,175,200,225,250,300,350,温度系数,ft,1.00,0.95,0.90,0.85,0.80,0.75,0.70,0.6,0.5,温度系数,ft,例,1,：圆锥滚子轴承,30208,的基本额定动载荷,C,34000N,，极限转速,n,lim,5000r/min,，承受当量动载荷,P,3000N,，要求预期寿命,L,h,=50000h,，求允许的最高转速为多少？,解：,考虑极限转速 ，综合考虑，轴承允许的最高工作转速为,1090 r/min,。,例,2,：有一型号为,6207,的深沟球轴承,已知径向载荷,Fr=2300N,轴向载荷,Fa,=600N,径向基本额定静载荷,C0r=15200N,基本额定动载荷,C=25500,载荷平稳，若要求其预期寿命为,5000,小时，试校核该轴承的寿命。,解：,1.,确定,e,值,Fa/Cor=600/15200=0.0395,查表得,e,在,0.22-0.26,之间，用内查法得,e=0.236,Fa,/Fr=600/2300=0.260 e,2.,求,X,Y,根据,e,和,Fa,/Fr,的值查表得：,X=0.56,Y=1.88,3.,计算当量动载荷,P=,XFr+YFa,=0.562300+1.88600=2416N,4.,求轴承寿命,该轴承满足要求,大于,5000,小时,四、角接触轴承的轴向载荷,Fa,的计算,1,）附加轴向力的大小方向,a),正装（面对面）,适合于传动零件,位于两支承之间,b),反装（背靠背）,适合于传动零件,处于外伸端,F,s,的方向,：沿轴线由轴承,外圈的宽边,窄边,。,F,r,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）,F,S,1.25Fr,tg,70000C,70000AC,70000B,30000,2,）实际轴向载荷,Fa,的确定,（,1,）当,轴有向左移动的趋势,轴承,1,被“压紧”，轴承,2,被“放松”,轴承,1,上的轴向力由,Fs,1,增大到,Fa+Fs,2,阻止轴左移,轴承,2,上的轴向力，力平衡,本身的附加轴向力,轴承,1,的实际轴向载荷为,（,2,）当,轴有右移的趋势，轴承,2,被“压紧”，轴承,1,被“放松”,轴承,2,上的轴向力由,Fs,2,增大到,Fs,1,Fa,阻止轴右移,轴承,2,实际所受的轴向力为,轴承,1,实际所受的轴向力，由力的平衡条件,本身附加轴向力,结论：,实际轴向力,Fa,的计算方法,1,）分析轴上附加轴向力和外加轴向载荷，判定被“压紧”和“放松”的轴承。,2,）“压紧”端轴承的轴向力等于除本身附加轴向力外，轴上其他所有轴向力代数和。,3,）“放松”端轴承的轴向力等于本身的附加轴向力,五、不稳定载荷和转速下的轴承寿命计算（自学）,载荷,P,和转速,n,变化时，求平均当量转速,n,m,和平均当量动载荷,P,m,求轴承寿命,六、不同可靠度时滚动轴承的寿命,L,（自学）,为计算不同可靠度时轴承的寿命，,引入寿命修正系数,a,1,，,反安装：,合力指向端为“放松端”,例,3,：如图所示，已知作用于轴承上的径向载荷,Fr1=1000N,Fr2=2060N,作用于轴上的轴间载荷,FA=880N,轴承内部轴向力,Fs,与径向载荷,Fr,的关系为,Fs=0.68Fr,试求轴承的轴向载荷,Fa1,和,Fa2,。,解：,先求出轴承的内部轴向力,Fs1=0.68Fr1=0.681000=680N,Fs2=0.68Fr2=0.682060=1400N,因,Fs2+FA=1400,880=2280N Fs1,故右边轴承为压紧端，有,Fa1=Fs2,FA=2280N,Fa2=Fs2=1400N,例,4,：一工程机械传动装置中的轴，其支撑采用,7208AC,的角接触球,轴承，如图所示，已知,Fr1=1000N,Fr2=2060N,作用于轴上的轴间载,荷,FA=880N,，基本额定动载荷,r=35200N,转速,5000r/min,中等,冲击，预期寿命,2000h,所选轴承是否恰当？（判断系数,0.68),解：,（）计算轴承，的,轴向力,Fa1,和,Fa2,查表,18.4,得附加轴向力,轴承为压紧端，轴承为放松端，有,（）计算轴承的当量动载荷,因,Fa1/Fr1=2280/1000=2.28 e,Fa2/Fr2=1440/2060=0.68=e,查表,18.7,得,X1=0.41,Y1=0.87,X2=1,Y2=0,两轴承的当量动载荷为：,（）计算当量载荷下所需的基本额定动载荷,载荷为中等冲击，取,1.5,工作温度正常取,因,r,r1,，故所选轴承满足要求,例,5,：一圆锥圆柱齿轮减速器高速轴支撑采用,7214C,的角接触球轴承，如图所示，已知左轴承,1,的,Fr1=7000N,右轴承,Fr2=1200N,作用于轴上的轴间载荷,FA=,Fx,=4000N,，基本额定动载荷,=89628N,转速,1500r/min,载荷平稳，预期寿命,8000h,所选轴承是否恰当？（判断系数,0.5,X=0.4,Y=1.4),解：,（）计算两轴承的,轴向力,Fs1,和,Fs2,（,2,）计算两轴承的轴向力,Fa1,和,Fa2,（,3,）计算轴承的当量动载荷,1,P2,因,Fa1/Fr1=4402/7000=0.629 e=0.5,Fa2/Fr2=402/1200=0.335 e,因,P1 P2,8000,小时,作业：已知,7028,轴承的转数,n=5000r/min,当量动载荷,P=2394N,载荷平稳，工作温度正常，径向基本额定动载荷,Cr=35200N,预期寿命,Lh,=8000,小时，试校核该轴承寿命。,解：因载荷平稳，取,fd,=1,轴承寿命,该轴承满足要求,大于,8000,小时,1,5,滚动轴承的静载荷与极限转速,一、滚动轴承的静载荷,1,、基本额定静载荷,C,0,当轴承转速很低或作间歇摆动时，轴承的失效形式为塑性变形,2,、按静载选择轴承的条件,基本额定静载荷,C,0,使轴承中受载最大滚动体的接触应力达到下列规定值的载荷（球轴承：,4200MPa,；调心轴承：,4600MPa,；滚子轴承：,4000MPa,）。,极限转速：在一定载荷和润滑条件下，轴承所允许的最高转速。,轴承样本和手册,中，列出了,特定条件,下的极限转速,n,lim,。,实际工作条件下,的极限转速,n,max,f,1,f,2,n,lim,式中：,f,1,载荷系数，用于考虑载荷大小对极限转速的影响，见,图,18,19,。,f,2,载荷分布系数，用于考虑轴承中载荷分布情况对极限转速的影 响，见,图,18,20,。,二、滚动轴承的极限转速,n,lmin,滚动轴承尺寸的选择,滚动轴承尺寸选择的过程,确定轴承所承受的,F,R,与,F,A,计算当量动载荷,F,P,=,f,P,(,XF,R,+,YF,A,),明确轴承的工作转速,n,与预期寿命,L,10,计算轴承应满足的基本额定动载荷,由轴承样本（手册）查取合适的轴承,186,滚动轴承的组合结构设计,组合设计主要考虑下面几方面的问题：,）轴系的固定,）轴承相关零件的配合,）轴承的润滑和密封,）提高轴承系统的刚度,轴承是用来支承轴的，而轴又要带动轴上零件工作。所以轴承的设计一定包括合理设计轴承的组合。,一、滚动轴承支承的结构型式,1,、两端单向固定支承,一端轴承的固定只限制轴沿一个方向的串动，另一端轴承的固定限制另一方向的串动，两端轴承的固定共同限制轴的双向串动。,特点：结构简单，安装调整容易，,适用于温度变化不大的短轴,。,2.,一端固定一端游动支承,一端轴承的固定即限制轴的双向串动；另一端轴承不固定，为游动支承。,特点：轴的位置准确，但结构较复杂，,适用于温度变化大的长轴,。,向心推力组合,3.,两端游动,两端轴承的固定均不限制轴的轴向串动，均为游动支承。,例如：人字齿圆柱齿轮传动中的小齿轮轴必须采用两端游动支承。但大齿 轮的轴向位置必须固定。,低速齿轮轴必须两端固定,垫片,圆螺母,轴承游隙及轴系的轴向位置调整,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,（大尺寸轴承）：热油,8090,加热轴承,或干冰,冷却轴颈,。,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,3/4,。,拆：专用拆卸器。,错误的施力,正确的施力,三、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,影响。,游隙,影响,运转精度,寿命,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）,轴承外径公差带,轴承内径公差带,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。,四、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,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,3,、轴承预紧,预紧：用某种方法使轴承中产生并保持一定的轴向力，,以消除轴承的游隙。,目的：提高轴承的旋转精度，提高轴承装置的刚度、减小轴的振动。,常用预紧方法：,1,）用垫片和长短隔套预紧,2,）夹紧一对磨窄了的外圈（或内圈）的角接触轴承,3,）夹紧一对圆锥滚子轴承,4,）利用弹簧预紧,五、滚动轴承的润滑,润滑方式：,1,、脂润滑,2,、油润滑,油浴或飞溅润滑、滴油润滑、喷油润滑、油雾润滑,3,、固体润滑,九、滚动轴承的密封,密封的作用,密封的类型：,1,、接触式密封,毡圈密封,通常根据,dn,值,选择润滑方式，各类润滑方式的,dn,值见,表,18,1,7,。,毡圈密封,唇形密封圈,2,、,非接触式密封,曲路密封（迷宫密封）,沟槽密封,甩油密封,作业,四、滚动轴承游隙和轴系轴向位置的调整,通过带螺纹的零件或端盖下的垫片来调节,轴承的调整：,1,）轴承游隙的调整,2,）轴系轴向位置的调整,注意：圆锥齿轮和蜗杆必须调整轴系的轴向位置,方法：调整套杯端面与轴承座端面间垫片厚度,1,，如图示，某轴承部件采用一对,7208C,轴承，轴承载荷,F,r1,=1000N,，,F,r2,=2060N,，轴上轴的载荷,F,A,=880N,，,7208C,轴承的,C,0r,=20500N,，试求轴承内部轴向力和轴向载荷,F,a1,，,F,a2,。（,S=0.4Fr,）,F,s1,F,s2,解：,7208C,轴承的,=15,，内部轴向力,S=0.4F,r,所以，轴承,1,是压紧端,轴承,2,是松端,2,，有一轴部件，其轴承为向心角接触球轴承，安装形式及尺寸关系如图示，已知,FR=1000N,，,FA=100N,，内部轴向力,F=0.4Fr,，径向动载荷系数及轴向动载荷载荷系数分别为,X=0.5,，,Y=1,，轴承的基本额定动载荷,C=11.2KN,，温度系数,ft=1,，载荷系数,fp=1,，试求每个轴承的当量动载荷及轴承,1,的基本额定寿命。转速,n=960r/min,F,r1,F,r2,F,s1,F,s2,2,解：,计算轴承的径向力,内部轴向力,:,所以，轴承,1,是压紧端,轴承,2,是松端,当量动载荷：,球轴承,=3,