轴承的选择与设计概要PPT课件.ppt

轴承的选择与设计1-6 6 滚动轴滚动轴承承类类型的型的选择选择1.载载荷条件荷条件 轴轴承承受承承受载载荷的大小、方向和性荷的大小、方向和性质质是是选择轴选择轴承承类类型主要依据。如型主要依据。如载载荷小而平荷小而平稳时稳时，可，可选选球球轴轴承承；载载荷大又有冲荷大又有冲击时击时，宜，宜选滚选滚子子轴轴承承；如；如轴轴承承仅仅受径向受径向载载荷荷时时，选选径向接触球径向接触球轴轴承或承或圆圆柱柱滚滚子子轴轴承；承；只受只受轴轴向向载载荷荷时时，宜，宜选选推力推力轴轴承；承；轴轴承同承同时时受径向和受径向和轴轴向向载载荷荷时时，选选用角接触用角接触轴轴承。承。轴轴向向载载荷越大，荷越大，应选择应选择接触角越大的接触角越大的轴轴承，承，必要必要时时也可也可选选用径向用径向轴轴承和推力承和推力轴轴承的承的组组合合结结构。构。应该应该注意推力注意推力轴轴承不能承受径向承不能承受径向载载荷，荷，圆圆柱柱滚滚子子轴轴承不能承受承不能承受轴轴向向载载荷。荷。2-2.轴轴承的承的转转速速 若若轴轴承的尺寸和精度相同，承的尺寸和精度相同，则则球球轴轴承承的极限的极限转转速速比比滚滚子子轴轴承高，所以当承高，所以当转转速速较较高且旋高且旋转转精度要求精度要求较较高高时时，应选应选用球用球轴轴承承.推力推力轴轴承的极限承的极限转转速低。当工作速低。当工作转转速速较较高，而高，而轴轴向向载载荷不大荷不大时时，可采用角接触球，可采用角接触球轴轴承或深沟球承或深沟球轴轴承。承。对对高速回高速回转转的的轴轴承，承，为为减小减小滚动滚动体施加于外圈体施加于外圈滚滚道道的离心力，宜的离心力，宜选选用外径和用外径和滚动滚动体直径体直径较较小的小的轴轴承。一承。一般般应应保保证轴证轴承在低于极限承在低于极限转转速条件下工作。速条件下工作。若工作若工作转转速超速超过轴过轴承的极限承的极限转转速，可通速，可通过过提高提高轴轴承承的公差等的公差等级级、适当加大其径向游隙等措施来、适当加大其径向游隙等措施来满满足要求。足要求。3-3.调调心性能心性能 轴轴承内、外圈承内、外圈轴线间轴线间的偏移角的偏移角应应控制在极限控制在极限值值之之内，否内，否则则会增加会增加轴轴承的附加承的附加载载荷而降低其寿命。荷而降低其寿命。对对于于刚刚度差或安装精度差的度差或安装精度差的轴轴系，系，轴轴承内、外圈承内、外圈轴线间轴线间的偏位角的偏位角较较大，宜大，宜选选用用调调心心类轴类轴承。承。如如调调心球心球轴轴承（承（1类类）、）、调调心心滚滚子子轴轴承（承（2类类）等。）等。4.允允许许的空的空间间 当当轴轴向尺寸受到限制向尺寸受到限制时时，宜，宜选选用窄或特窄的用窄或特窄的轴轴承。承。当径向尺寸受到限制当径向尺寸受到限制时时，宜，宜选选用用滚动滚动体体较较小的小的轴轴承。承。如要求径向尺寸小而径向如要求径向尺寸小而径向载载荷又很大荷又很大时时，可，可选选用用滚滚针轴针轴承。承。4-6.经济经济性性 在在满满足使用要求的情况下足使用要求的情况下应应尽量尽量选选用价格低廉用价格低廉的的轴轴承。一般情况下球承。一般情况下球轴轴承的价格低于承的价格低于滚滚子子轴轴承。承。轴轴承的精度等承的精度等级级越高，其价格也越高。越高，其价格也越高。5.装装调调性能性能 圆锥滚圆锥滚子子轴轴承（承（3类类）和）和圆圆柱柱滚滚子子轴轴承（承（N类类）的内外圈可分离，装拆比的内外圈可分离，装拆比较较方便。方便。5-在同尺寸和同精度的在同尺寸和同精度的轴轴承中承中深沟球深沟球轴轴承承的价格最的价格最低。低。同型号、尺寸，不同公差等同型号、尺寸，不同公差等级级的深沟球的深沟球轴轴承的价承的价格比格比约为约为P0 P6 P5 P4 P21 1.5 2 7 10。如无特殊要求，如无特殊要求，应应尽量尽量选选用普通用普通级级精度精度轴轴承，只承，只有有对对旋旋转转精度有精度有较较高要求高要求时时，才，才选选用精度用精度较较高的高的轴轴承。承。除此之外，除此之外，还还可能有其他各种各可能有其他各种各样样的要求，如的要求，如轴轴承装置整体承装置整体设计设计的要求等。因此的要求等。因此设计时设计时要全面分析比要全面分析比较较，选选出最合适的出最合适的轴轴承。承。6-一、一、滚动轴滚动轴承内、外圈的承内、外圈的轴轴向定位向定位 157 157 滚动轴滚动轴承的承的组组合合设计设计 正确正确选选用用轴轴承承类类型和型号之后，型和型号之后，为为了保了保证轴证轴与与轴轴上上旋旋转转零件正常运行，零件正常运行，还应还应解决解决轴轴承承组组合的合的结结构构问题问题，其中包括，其中包括，轴轴承承组组合的合的轴轴向固定，向固定，轴轴承与相关零件的承与相关零件的配合，配合，间间隙隙调调整、装拆、整、装拆、润润滑等一系列滑等一系列问题问题。表表15-9 滚动轴滚动轴承内圈的承内圈的轴轴向固定方法向固定方法 表表15-10 滚动轴滚动轴承外圈的承外圈的轴轴向固定方法向固定方法 7-(a)(a)弹弹性性挡挡圈和圈和轴轴肩肩(b)(b)轴轴端端盖和端端盖和轴轴肩肩(c)(c)圆圆螺母和螺母和轴轴肩肩 (d)(d)圆圆螺母和止推螺母和止推垫垫圈圈1.1.滚动轴滚动轴承内圈承内圈轴轴向向紧紧固常用方法。固常用方法。8-(a)(a)弹弹性性挡挡圈圈紧紧固固 (b)(b)止止动环紧动环紧固固2.2.滚动轴滚动轴承外圈承外圈轴轴向向紧紧固常用方法固常用方法(c)(c)端盖端盖紧紧固固 (d)(d)螺螺纹环紧纹环紧固固9-二、二、轴轴系的固定系的固定1 1、两端、两端单单向固定向固定 正常的正常的滚动轴滚动轴承支承承支承应应使使轴轴能正常能正常传递载传递载荷而荷而不不发发生生轴轴向向窜动窜动及及轴轴受受热热膨膨胀胀后卡死等后卡死等现现象。常用象。常用的的滚动轴滚动轴承支承承支承结结构型式构型式有三种：有三种：轴轴的两个的两个轴轴承分承分别别限制一个方向的限制一个方向的轴轴向移向移动动，这这种固种固定方式称定方式称为为两端两端单单向固定。考向固定。考虑虑到到轴轴受受热热伸伸长长，对对于深沟于深沟球球轴轴承可在承可在轴轴承盖与外圈端面之承盖与外圈端面之间间，留出，留出热补偿间热补偿间隙隙 c c0 02 20 03 mm3 mm。间间隙量的大小可用一隙量的大小可用一组垫组垫片来片来调调整。整。这这种支承种支承结结构构简单简单，安装，安装调调整方便，它适用于工作温度整方便，它适用于工作温度变变化化不大的短不大的短轴轴。10-11-12-2 2、一端双向固定，一端游、一端双向固定，一端游动动 一端支承的一端支承的轴轴承，内、外圈双向固定，另一端支承，内、外圈双向固定，另一端支承的承的轴轴承可以承可以轴轴向游向游动动。双向固定端的。双向固定端的轴轴承可承受双承可承受双向向轴轴向向载载荷，游荷，游动动端的端的轴轴承端面与承端面与轴轴承盖之承盖之间间留有留有较较大的大的间间隙。以适隙。以适应轴应轴的伸的伸缩缩量，量，这这种支承种支承结结构适用于构适用于轴轴的温度的温度变变化大和跨距化大和跨距较较大的大的场场合。合。13-14-3 3、两端游、两端游动动 两端游两端游动动支承支承结结构的构的轴轴承，分承，分别别不不对轴对轴作精确的作精确的轴轴向定位。两向定位。两轴轴承的内、外圈双向固定，以保承的内、外圈双向固定，以保证轴证轴能能作双向游作双向游动动。两端采用。两端采用圆圆柱柱滚滚子子轴轴承支承，适用于人承支承，适用于人字字齿轮齿轮主主动轴动轴。但与其。但与其啮啮合的另一合的另一轴轴系必系必须须两端固定。两端固定。15-1、滚动轴承与轴和座孔的配合轴轴承内圈与承内圈与轴轴 js6，j6，k6，m6，n6 G7，H7，JS7，J7轴轴承外圈与承外圈与轴轴承座孔承座孔基孔制：松基孔制：松 紧紧基基轴轴制：松制：松 紧紧 滚动轴滚动轴承配合是指内圈与承配合是指内圈与轴颈轴颈、外圈与外壳孔的配合。外圈与外壳孔的配合。内孔与内孔与轴轴的配合的配合采用基孔制，采用基孔制，外外径与外壳孔的配合径与外壳孔的配合采用基采用基轴轴制。制。三、配合三、配合16-5）与空心）与空心轴轴配合的配合的轴轴承承应应取取较紧较紧的配合。的配合。滚动轴滚动轴承配合的承配合的选择选择原原则则：1）转动转动圈比不圈比不动动圈配合松一些圈配合松一些2）高速、重）高速、重载载、有冲、有冲击击、振、振动时动时，配合，配合应紧应紧一些，一些，载载荷平荷平稳时稳时，配合，配合应应松一些松一些3）旋）旋转转精度要求高精度要求高时时，配合，配合应紧应紧一些一些4）常拆卸的）常拆卸的轴轴承或游承或游动动套圈套圈应应取取较较松的配合松的配合17-四四.滚动轴滚动轴承的安装与拆卸承的安装与拆卸 轴轴承内圈与承内圈与轴颈轴颈配合配合较紧较紧，对对于小尺寸的于小尺寸的轴轴承，一般可用承，一般可用压压力直接将力直接将轴轴承的内圈承的内圈压压入入轴颈轴颈。对对于尺寸于尺寸较较大的大的轴轴承，可先将承，可先将轴轴承放在温度承放在温度为为80-80-100100的的热热油中加油中加热热，使内孔，使内孔胀胀大，然后用大，然后用压压力机力机装在装在轴颈轴颈上。拆卸上。拆卸轴轴承承时应时应使用使用专专用工具。用工具。为为便便于拆卸，于拆卸，设计时轴设计时轴肩高度不能大于内圈高度。肩高度不能大于内圈高度。18-滚动轴滚动轴承的装拆要求：承的装拆要求：1 1）压压力力应应直接加于配合直接加于配合较紧较紧的套圈上的套圈上2 2）不允）不允许许通通过滚动过滚动体体传递传递装拆力装拆力3 3）要均匀施加装拆力）要均匀施加装拆力19-滚动轴滚动轴承失效形式、寿命承失效形式、寿命 计计算和静算和静强强度度计计算算 一一、滚动轴滚动轴承的失效形式及承的失效形式及设计设计准准则则(1)(1)疲疲劳劳破坏破坏(点点蚀蚀)(2)(2)塑性塑性变变形形疲疲劳劳接触接触应应力力极低、极低、较较大大 静静强强度度计计算算(3)(3)磨磨损损 润润滑不良，滑不良，杂质杂质、灰、灰尘尘的侵入的侵入暂暂无公式无公式寿命寿命计计算算20-1.1.疲疲劳劳点点蚀蚀 安装安装润润滑和滑和维护维护良好良好21-2.2.塑性塑性变变形形 转转速很低或作速很低或作间间歇歇摆动摆动 22-3.3.磨磨损损润润滑不良、滑不良、密封不密封不严严、多多尘尘条件条件 23-二、二、轴轴承的寿命承的寿命计计算算 轴轴承中任一元件出承中任一元件出现现疲疲劳劳点点蚀蚀前前,一个套圈相一个套圈相对对另一套圈的另一套圈的转转数或工作小数或工作小时时数。数。指一批相同的指一批相同的轴轴承承,在相同工作条件下，有在相同工作条件下，有9090的的轴轴承没有承没有发发生疲生疲劳劳点点蚀蚀前的前的转转数或数或总总工作小工作小时时数。数。1.1.轴轴承寿命：承寿命：含含义义：一批一批轴轴承中有承中有9090的寿命将比其基本的寿命将比其基本额额定定寿命寿命长长；一个一个轴轴承在基本承在基本额额定寿命期内正常工作的定寿命期内正常工作的概率有概率有9090，失效率，失效率为为有有10102.2.基本基本额额定寿命定寿命1010：（一）寿命（一）寿命计计算中的基本概念算中的基本概念24-额额定定动载动载荷：当荷：当轴轴承承额额定寿命定寿命为为1010转时转时，轴轴承能承受的最大承能承受的最大载载荷，用荷，用C C表示。表示。3.3.滚动轴滚动轴承的承的额额定定动载动载荷荷C=C=CrCr径向径向载载荷或分量荷或分量CaCa轴轴向向载载荷荷（二）（二）滚动轴滚动轴承寿命的承寿命的计计算公式算公式轴轴承寿命曲承寿命曲线线：CC1 2 3 4=25.6L1025-式中：式中：nn转转速速 r rminmin 寿命指数（球寿命指数（球轴轴承承;滚滚子子轴轴承承10/310/3）当量当量动载动载荷荷 假定的假定的载载荷荷与与实际载实际载荷相当荷相当高温下高温下轴轴承承C C值值将减小，引入温度系数将减小，引入温度系数f ft t 表表14131413（转转）(h)（三）（三）当量当量动载动载荷荷轴轴承寿命承寿命计计算公式算公式 P Pf fP P（X X Fr Fr Y YFaFa ）26-X X、Y Y径向、径向、轴轴向向载载荷系数荷系数 查查表表(15-14)(15-14)P P 载载荷系数，荷系数，查查表表(15-12)(15-12)Fr Fr、Fa Fa 轴轴承的径向、承的径向、轴轴向力向力（注意区（注意区别轴别轴上上载载荷）荷）查查判断系数判断系数e e 深沟球深沟球轴轴承承按按f f0 0Fa/CFa/C0r 0r f f0 0=14.7 =14.7 查查e e角接触球角接触球轴轴承承按按Fa/CFa/C0 0 查查 e e (轴轴承的承的额额定静定静载载荷）荷）判判 Fa/Fr Fa/Fr 与与 e e 的关系的关系定定X X、Y Y Fa/Fr e Fa/Fr e 轴轴向力向力较较小小,可忽略不可忽略不计计,只只计计 f fP P 即：即：X=1,Y=0 X=1,Y=0 轴轴向力向力较较大大,要要计计 即：即：X1,Y0X1,Y0Fa/Fr Fa/Fr e e27-只能承受只能承受纯纯径向径向载载荷的荷的轴轴承（承（N N、NANA类类）：）：P Pf fP P FrFr 设计轴设计轴承的基本方法：承的基本方法：由工作条件定由工作条件定轴轴承承类类型型00000000 由由结结构定构定轴轴承直径承直径 00 00 初初选选型号型号 查查C C、C C0 0 验验算寿命：算寿命：计计算算轴轴承承载载荷荷查查e e、X X、Y Y 计计算算PP计计算算L Lh h 分析分析轴轴承是否合格承是否合格只能承受只能承受纯轴纯轴向向载载荷的荷的轴轴承（承（5 5类类）：）：P Pf fP P FaFa28-例：已知例：已知齿轮轴齿轮轴采用一采用一对对62116211轴轴承，已知承，已知轴轴承承载载荷荷1 1=3500=3500，FaFa1 1=1606=1606，R R2 2=2500=2500，FaFa2 2=f fP P1.21.2，试试求求P P1 1、P P2 2。解：解：查查得：得：C C0 0=29200=29200查查e e：求求X X、Y:Y:f f0 0FaFa1 1/C/C0 0=14.71606/29200=0.8085=14.71606/29200=0.8085ee1 1在在0.26-0.280.26-0.28之之间间,插插值值得得 e e1 1=0.27=0.27FaFa1 1/R/R1 1=1606/3500=0.459=1606/3500=0.459e e X X1 1=0.56,Y=0.56,Y1 1=1.7=1.7FaFa2 2=0 X=0 X2 2=1,Y=1,Y2 2=0=029-求求:P P1 1=f=fP P(X(X1 1R R1 1+Y+Y1 1FaFa1 1)=1.2(0.563500+1.71606)=1.2(0.563500+1.71606)=5628 =5628 P P2 2=f=fP PR R2 2=1.22500=3000=1.22500=3000 PP1 1P P2 2 轴轴承危承危险险，计计算算1 1的寿命的寿命30-三三.轴轴承的承的轴轴向向载载荷荷Fa 1.1.径向径向轴轴承承(6 (6、1 1、2 2类类)F Faeae1 12 21 12 2F FaeaeF Fd d 2.2.角接触角接触轴轴承承(3(3、7 7类类)一端固定、一端游一端固定、一端游动动 F Fa1a1=F=Faeae ,F ,Fa2a2=0=0F Faeae指向者受力指向者受力Fa Fa 1 1=0 ,Fa=0 ,Fa 2 2=F=Faeae(1)(1)派生派生轴轴向力向力F F d d ，在作用下在作用下FFd d内外圈分离内外圈分离 成成对对使用使用 F Fd d的大小的大小查查表表 两端固定两端固定固定端受力固定端受力31-(2)(2)安装型式（成安装型式（成对对使用）使用）角接触角接触轴轴承承应应成成对对使用使用以抵消派生以抵消派生轴轴向力和避向力和避免免轴产轴产生生轴轴向向窜动窜动 正安装（正安装（X X 型、面型、面对对面）面）两两轴轴承外圈的窄承外圈的窄边边相相对对d d面面对对面面 跨距减少跨距减少 反安装（反安装（O O型、背型、背对对背）背）两两轴轴承外圈的承外圈的宽边宽边相相对对d d背背对对背背 跨距增大跨距增大F Fd1d1F Fd2d2F Fd1d1F Fd2d2说说明：明：轴轴承支点（承支点（压压力中心）偏移，但力中心）偏移，但为为方便方便计计 算，仍取算，仍取轴轴承承宽宽度中点度中点为为支点支点32-33-(3)角接触角接触轴轴承的承的轴轴向向载载荷荷F Fa1a1、F Fa2a2轴轴向向载载荷荷轴轴上外上外载载荷荷FaeFFaeFa a？轴轴承的派生承的派生轴轴向力向力F Fd d分析：分析：F Fd1d1+Fae+Fae与与 F Fd2d2比比较较 FaeFaeF Fd1d1F Fd2d2S S2 2当F Fd1d1+FaeF Fd2d2当F Fd1d1+FaeF Fd2d2 F Fa1a1=F Fa2a2=右右边压紧边压紧SS2 2 F Fd1d1+FaeF Fd2d2+S2 F Fd1d1 F Fd2d2S2F Fd1d1FaeF Fd1d1+FaeS1F Fd2d2左左边压紧边压紧SS1 1 F Fa1a1 F Fa2a2F Fd1d1S1F Fd2d2FaeF Fd2d2S S1 1FaeFaeF Fd1d1F Fd2d234-FaeFaeF Fd1d1F Fd2d2当F Fd1d1+FaeF Fd2d2当F Fd1d1+Fae F Fd2d2 右右边压紧边压紧左左边压紧边压紧计计算算轴轴向向载载荷的方法荷的方法:画安装画安装简图简图标标明明轴轴承的派生承的派生轴轴向力向力F Fd d方向方向 计计算算F Fd1d1、F Fd2d2 根据根据F Fd1d1、Fae、F Fd2d2三者的关系判断三者的关系判断压紧压紧、放松端、放松端 压紧压紧端端=除本身的派生除本身的派生轴轴向力外其余向力外其余轴轴向力之和向力之和 放松端放松端=本身的派生本身的派生轴轴向力向力F Fd2d2F Fd1d1FaeFae2 21 1R R2 2R R1 1右右边压紧边压紧左左边压紧边压紧判断判断压紧压紧、放松端、放松端时时要注意正、反装要注意正、反装35-例例:一一对对反装反装7312AC7312AC轴轴承承,R1,R15000N,R25000N,R28000N8000N，FaeFae2000N2000N，由，由1 1轴轴承指向承指向2 2轴轴承，求承，求Fa1Fa1、Fa2Fa2。解：解：画安装画安装简图简图 Fd2 Fd2 与与 Fae Fae同向同向求求Fd1Fd1，Fd2 Fd2 求求Fa1 Fa1，Fa2 Fa2 Fd2 Fd2FaeFae54405440200020007440N7440N Fd1 Fd13400N 3400N Fa1 Fa1 Fd2Fd2FaeFae7440N7440NFa12Fa12Fd2Fd25440N5440NFd1Fd10.68R10.68R10.6850000.6850003400N3400NFd2Fd20.68R20.68R20.6880000.6880005440N5440NFd1Fd2Fae12R1R2轴轴承承1 1被被压紧压紧轴轴承承2 2被放松被放松36-四四.轴轴承寿命承寿命计计算步算步骤骤 求求R R1 1、R R2 2 例例:接上接上题题,如果如果n n960r/min,f960r/min,fP P1.2,1.2,求求轴轴承寿命。承寿命。求求FaFa1 1、FaFa2 2求求P P1 1、P P2 2求求L Lh h(C)(C)解：解：查查得得7212AC7212AC轴轴承的承的C C42800N42800N，e e0.680.68FaFa1 1R R1 174407440500050001.4881.488e e X X1 10.41 0.41 ，Y Y1 10.870.87 P P1 1f fP P(X(X1 1R R1 1Y Y1 1A A1 1)1.2(0.4150001.2(0.4150000.877440)0.877440)10227.36N10227.36NFaFa2 2R R2 254405440800080000.68=e0.68=eP P2 2f fP PR R2 21.280001.280009600N9600NX X2 21,Y1,Y2 20 0PP1 1P P2 2 轴轴承危承危险险 Fa Fa1 17440N7440NFaFa2 25440N5440NR R1 15000N,5000N,R R2 28000N8000N37-五、五、滚动轴滚动轴承的静承的静载载荷荷当量静当量静载载荷：荷：P P0 0=X=X0 0F Fr r+Y+Y0 0F Fa a按按轴轴承静承静载载能力能力选择轴选择轴承承 C C0 0 S S0 0P P0 0 S S0 0 查查表表158 158 38-