第十二章-滚动轴承.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,*,机械设计,（,12,）,滚动轴承的组合设计,滚动轴承的寿命计算,第十二章 滚动轴承,滚动轴承的代号及类型选择,滚动轴承概述,思考与练习,12.1,滚动轴承概述,1.,滚动轴承的特点,：旋转精度高、启动力矩小、是标准件，选用方便。,2.,滚动轴承的构成,：内圈、外圈,、滚动体,、保持架等,一、滚动轴承的结构,二、滚动轴承的分类,夹角,轴承的接触角,按滚动体的不同分为,：球轴承、滚子轴承；,按可承受的外载荷分为,：向心轴承、推力轴承、向心推力轴承；,12.1,滚动轴承概述,（主要承受径向力）,（主要承受轴向力）能同时承受径向力和轴向力）,按轴承的结构形式不同分类：,在实际应用中，滚动轴承的结构形式有很多。作为标准的滚动轴承，在国家标准中分为,13,类，其中，最为常用的轴承大约有下列类,:,深沟球轴承,（,6,）,圆柱滚子轴承,（,N,）,推力球轴承,（,5,）,角接触球轴承,（,7,）,圆锥滚子轴承,（,3,）,调心球轴承,（,1,）,12.1,滚动轴承概述,一、滚动轴承的代号,前置代号,基本代号,后置代号,轴,承,的,分部,件,代,号,内部结构代号,密封与防尘结构代号,保持架及其材料代号,特殊轴承材料代号,公差等级代号,游隙代号,多轴承配置代号,其它代号,五,四,三,二,一,类型代号,尺寸系列代号,内径代号,宽度系列代号,直径系列代号,滚动轴承代号构成,12.2,滚动轴承的代号及类型选择,类型代号：,常用轴承代号为,3,、,5,、,6,、,7,、,N,五类，见,表,12-1,。,宽（高）度系列代号：,内、外径相同，宽,/,高度不同。,宽度系列代号（向心轴承）：,8(,特窄,),、,0(,窄,),、,1(,正常,),、,2(,宽,),、,3,或,4,或,5,或,6(,特宽,),。,多数轴承在代号中不标出代号,0,，但对于调心滚子轴承,(2,类,),和圆锥滚子轴承,(3,类,),，宽度系列代号,0,必须标出。,高度系列代号（推力轴承）,：,7(,特低,),、,9(,低,),、,1,或,2(,正常,),。不能省略。,尺寸系列代号：,通常由两位数字组成，宽（高）度系列代号,+,直径系列代号。,直径系列代号：,8,或,9(,超轻,),、,0,或,1(,特轻,),、,2(,轻,),、,3(,中,),、,4(,重,),。,12.2,滚动轴承的代号及类型选择,12.2,滚动轴承的代号及类型选择,内径代号：,2,位数。,12.2,滚动轴承的代号及类型选择,轴承内部结构代号,公差等级代号和游隙组别代号可同时表示，如：,/P53,表示轴承的公差等级为,5,级，游隙组别为,3,组。,公差等级代号：,/P0,、,/P6,、,/P6x,、,/P5,、,/P4,、,/P2,。,0,级不标注。,低级,高级,游隙组别代号：,/C1,、,/C2,、,/C0,、,/C3,、,/C4,、,/C5,。,0,组不标注。,游隙：小,大,轴承代号示例,6308,：,6,深沟球轴承，,3,中系列，,08,内径,d,=40mm,，,公差等级为,0,级，游隙组为,0,组；,N105/P5,：,N,圆柱滚子轴承，,1,特轻系列，,05,内径,d,=25mm,，,公差等级为,5,级，游隙组为,0,组；,7214AC/P4,：,7,角接触球轴承，,2,轻系列，,14,内径,d,=70mm,，,公差等级为,4,级，游隙组为,0,组，公称接触角,=25,；,30213,：,3,圆锥滚子轴承，,2,轻系列，,13,内径,d65mm,，,0,宽度代号,(,0,不可省略,),，公差等级为,0,级，游隙组为,0,组；,6103,：,6,深沟球轴承，,1,特轻系列，,03,内径,d,=,17,mm,，,公差等级为,0,级，游隙组为,0,组；,12.2,滚动轴承的代号及类型选择,12.2,滚动轴承的代号及类型选择,2,.,载荷性质,同时,F,a,、,F,r,：,角接触球轴承或圆锥滚子轴承；,F,r,大、,F,a,小：深沟球轴承,；,F,a,大、,F,r,小：角接触推力轴承；,二、滚动轴承类型的选择,依据,：承载能力、转速、载荷性质、支承刚性、安装精度。,滚子轴承承载能力和耐冲击性比球轴承大；,球轴承的极限转速比滚子轴承大。,n,高，载荷小，旋转精度高,球轴承,n,低，载荷大，或冲击载荷,滚子轴承,1,.,转速和承载能力,3.,支撑刚性,：轴的刚性较差，轴承孔不同心,调心轴承,4.,轴承装拆、调整方便：,内、外圈可分离型,圆锥滚子轴承,5.,经济性：,球轴承比滚子轴承便宜。精度,价格,12.3,滚动轴承的寿命计算,一、滚动轴承的失效形式和设计准则,1,、滚动轴承的失效形式,疲劳点蚀：,脉动循环接触应力 内外圈滚道或滚动体产生疲劳点蚀,振动和噪音（最常见）,塑性变形：,静载荷或冲击变形凹坑,磨损：,润滑不良,胶合：,转速过高、发热量大,2,、滚动轴承的计算准则,(1),正常运转的轴承，,主要失效形式为,“,点蚀,”,，需进行寿命计算。,重点,(2),转速很低或摆动的轴承,，主要失效形式为塑性变形，需计算静强度。,(3),高速轴承，,主要失效形式为胶合，需验算极限转速。,二、滚动轴承的寿命计算,寿命：,指轴承的滚动体或套圈首次出现点蚀之前，轴承的转数,/,小时数。,基本额定寿命：,同一批同型号轴承在相同条件下运转，其中,90%,的轴承不,发生点蚀破坏时的转数或工作小时数。用,L,10,表示。,基本额定动载荷：,使轴承的基本额定寿命,L,10,=10,6,r,时，轴承所能承受的载荷。,用字母,C,表示。,衡量轴承抵抗点蚀破坏的重要指标。,12.3,滚动轴承的寿命计算,径向载荷,轴向载荷,1,、基本额定寿命和基本额定动载荷,12.3,滚动轴承的寿命计算,式中：,n,轴承的转速，,r/min,。,C,轴承的基本额定动载荷，,N,。由型号查手册。,P,轴承的当量动载荷,，,N,。,f,T,温度系数，查表,12-6,。,寿命指数。球轴承,=3,滚子轴承,=10/3,轴承的载荷,/,寿命曲线,2,、滚动轴承的寿命计算,设计时应满足：,设计寿命,L,h,预期寿命,L,h,基本额定动载荷：,基本额定寿命：,当量动载荷,P,：,在进行轴承寿命计算时，应把作用在轴承上的实际载荷转换为,当量动载荷。,12.3,滚动轴承的寿命计算,式中：,f,F,载荷系数，查表,12-9,；,F,R,轴承所受径向载荷，,N,；F,A,轴承所受轴向载荷，,N,；,X,径向载荷系数，查表,12-8,；,Y,轴向载荷系数，查表,12-8,。,3,、滚动轴承的当量动载荷,4,、向心角接触轴承轴向载荷,F,A,的计算,当,F,a,F,S2,F,S1,时，相当于轴承,1,被“压紧”，轴承,2,被“放松”，,轴承,1,的轴向力为,F,A1,F,a,F,S2,轴承,2,的轴向力为,F,A2,F,S2,当,F,a,F,S2,F,S1,时，相当于轴承,1,被“放松”，轴承,2,被“压紧”，,轴承,1,的轴向力为,F,A1,F,S1,轴承,2,的轴向力为,F,A2,F,S1,F,a,12.3,滚动轴承的寿命计算,由于该轴承存在接触角,伴随径向载荷会产生内部轴向力。,派生轴向力,F,S,：,反装,正装,由派生轴向力及外加轴向力的计算与分析，,判断被“放松”或被“压紧”的轴承,；,判断方法：“小紧大松”,被“放松”轴承的轴向力仅为其本身的派生轴向力；,被“压紧”轴承的轴向力可根据“轴向力平衡”法则得到。,12.3,滚动轴承的寿命计算,向心推力轴承所受轴向力,F,A,的计算方法可以归纳为：,12.3,滚动轴承的寿命计算,例,:,计算下列一对,7207AC,轴承在下列两种情况下的轴向力,F,A1,和,F,A2,。已知：,F,R1,=1000N,，,F,R2,=1500N,，,F,a,=900N,，派生轴向力,F,S,=0.68,F,R,。,解：,(a),为反装,(b),为正装,F,S1,F,S2,F,S1,F,S2,F,S1,=0.68,F,R1,=0.681000=680N,F,S2,=0.68,F,R2,=0.681500=1020N,F,a,+,F,S2,=900+1020=1920N,F,S1,=680N,故轴承,1,被压紧，轴承,2,被放松,F,A2,=,F,S2,=1020N,F,A1,=,F,a,+,F,S2,=900+1020=1920N,F,S1,=680N,F,S2,=1020N,F,a,+,F,S1,=900+680=1580N,F,S2,=1020N,故轴承,2,被压紧，轴承,1,被放松,F,A1,=,F,S1,=680N,F,A2,=,F,a,+,F,S1,=900+680=1580N,三、滚动轴承的静承载能力,适用于承受较大静载荷和冲击载荷的轴承，其失效形式是塑性变形。,当量静载荷,P,0,P,0,=,X,0,F,R,+,Y,0,F,A,式中：,X,0,、,Y,0,分别为当量静载荷的径向载荷系数和轴向载荷系数，,查表,12-12,。,按轴承静承载能力选择轴承的公式为：,式中：,S,0,静载荷安全系数，,表,12-11,。,12.3,滚动轴承的寿命计算,受载最大的滚动体与较弱的座圈滚道接触处产生的塑性变形量之和是滚动体直径的万分之一时的静载荷。,基本额定静载荷,C,0,书上例题,轴承的组合设计主要包括：轴承的装拆、紧固、配合、调整、润滑与密封等问题。,12.4,滚动轴承的组合设计,一、保证支撑的刚度和同轴度,提高轴承支承刚度的措施：,1,）增加轴承座孔的壁厚；,2,）减小轴承支点相对于箱体孔壁的悬臂；,3,）采用加强筋加强支承部位的刚性。,提高两轴承座孔同轴度的措施：,1,）尽可能采用整体铸造的机壳；,2,）尽可能使轴承孔直径相同；,3,）若孔径不同，将较小的轴承安装衬套。,二、轴承内、外圈的轴向紧固,滚动轴承的轴向紧固是指将轴承的内圈或外圈相对于轴或轴承座实施紧固。具体的紧固方法有很多，下面列举常用的方法。,12.4,滚动轴承的组合设计,12.4,滚动轴承的组合设计三、滚动轴承轴系支撑结构设计,目的：,通过轴承与轴和轴承座之间的连接固定，使轴系在机器中有确定的位置。,要求：,1,）使轴上的载荷能可靠地传到机架上去，防止轴沿轴向窜动。,2,）受热膨胀时，轴能自由伸缩。,用于轴的跨距较大、工作温度较高的场合。,固定端：承受双向轴向力,游动端,：,补偿轴的热伸长，防止卡死,一端固定，一端游动支撑,两端固定支撑,限制轴双向移动,通过,调整垫片,调节,轴承外圈与端盖,间隙：,0.250.4mm,用于跨距较小、温升不高的轴,12.4,滚动轴承的组合设计,四、滚动轴承的安装和调整,正装,轴承支反力作用点距离小，锥齿轮悬臂大；用,调整垫片,来调整游隙,反装,轴承支反力作用点距离大，锥齿轮悬臂小；用,圆螺母,+,止动垫片,来,调整游隙,套杯,套杯与机座间用,调整垫片,调整套杯的轴向位置。,五、滚动轴承的配合与预紧,滚动轴承的配合是指内圈与轴颈、外圈与外壳孔的配合。,1,滚动轴承的配合,轴承内圈与轴颈,基孔制,松,紧,js6,，,j6,，,k6,，,m6,，,n6,松,紧,G7,，,H7,，,JS7,，,J7,轴承外圈与轴承座孔,基轴制,12.4,滚动轴承的组合设计,转动套,圈的配合,应紧一些，,不动套圈的配合,应松一些。,转速高、载荷大、振动强烈时，配合应紧；游动套圈配合应松。,2,滚动轴承的预紧,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、减小振动和噪声。,12.4,滚动轴承的组合设计,方法,：,(a),加装垫片,(b),磨窄座圈,(c),加装套筒,六、滚动轴承的润滑与密封,1,滚动轴承的润滑,2,滚动轴承的密封,作用：,阻止灰尘、水分、杂质等进入轴承，同时防止润滑剂流失。,12.4,滚动轴承的组合设计,目的：,降低摩擦阻力、减小磨损，并兼有吸振、冷却和防锈的作用。,常用润滑剂：,润滑油,转速较高,润滑脂,转速较低、载荷较大,分类,接触式,非接触式,组合式密封,油润滑、高速,毡封油圈,脂润滑、,v,5m/s,唇形密封圈,脂或油润滑、,v,10m/s,油沟式密封,脂润滑、,v,5m/s,迷宫式密封,脂或油润滑、密封可靠,图,12-21,图,12-22,思考与练习,1,滚动轴承相对滑动轴承有哪些特点？,2,下列轴承代号表示的内容，说明该轴承适用的场合。,6208,，,7208,，,32314,，,6310/P5,，,7210B,，,N222,3,滚动轴承的主要失效形式是什么？针对这些失效形式应采用哪些计算准则？,4,什么是滚动轴承的基本额定定动载荷，基本额定静载荷、当量动载和当量静载荷？,5,滚动轴承支承的轴系有哪几种结构型式？各种型式有何特点？,6,滚动轴承的公差配合与一般圆柱体的公差配合有什么不同？怎样选择滚动轴承的配合？,7,滚动轴承组合为什么有时采用预紧结构？预紧有哪几种方法？,8,滚动轴承采用润滑的作用是什么？怎样选用润滑和润滑方式？,9,滚动轴承密封有什么作用？有哪几种密封方式？各用在什么场合？,The End,