第十一章滚动轴承.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,*,第十一章 滚动轴承,(rolling bearing),111,概 述,一、滚动轴承的构造,内圈,(inner ring),、外圈,(outer ring),、,滚动体,(rolling element),、保持架,(cage),滚动轴承,滚动体的形状如右图所示：,二、滚动轴承的材料：,三、滚动轴承的特点：,轴承铬钢，热处理后硬度不低于,60HRC,，须,150,回火处理,优点：,1.,摩擦阻力小，启动灵活，效率高,2.,互换与润滑性好,缺点：,1.,接触应力高，抗冲击性能差，不适于重载和冲击载荷大的场合,2.,减震能力低，运转时有噪音,112,滚动轴承的类型与选择,一、滚动轴承的主要类型与特点,为接触角,向心轴承,radial bearing,径向力,向心角接触轴承,推力角接触轴承,推力轴承,thrust bearing,径向力（主要）,轴向力,径向力,轴向力,（主要）,轴向力,其中,：,滚子轴承,承载能力高，极限转速低,1.,按滚动体形状：,球 轴承,承载能力低，极限转速高,常用滚动轴承的类型,表131,常用几种轴承,：,深沟球轴承（向心球轴承）,6,2.,按所承担载荷方向：,向心轴承,：,只承担径向载荷,推力轴承,：,只承担轴向载荷,向心推力轴承：,既承担径向载荷又承担轴向载荷,角接触球轴承,7,圆锥滚子轴承,3,二、滚动轴承的代号,前置代号,（字母）,基本代号（数字、字母）,后置代号,(,字母,+,数字,),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,1,、基本代号,（,1,）轴承类型代号,：,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,用数字,0 9,表示，,直径系列：右起第三位,用数字,0 9,表示,（,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),c)d500mm,，,d=22,，,28,，,32mm,时,代号,=,内径尺寸,直径代号,/,内径代号,2,、前置代号,表示轴承的分部件，用字母表示,L、K、R、NU、WS、GS,3,、后置代号：,轴承的结构、公差、游隙及材料的特殊要求等,（,1,）内部结构代号,C,、,AC,、,B,角接触球轴承的接触角,（,2,）密封、防尘与外部形状变化代号,（,3,）轴承的公差等级,精度高,低,代号,/P2,、,/P4,、,/P5,、,/P6,、,/P6X,、,/P0,公差等级,2 4 5 6 6X 0,普通级可省略,（,4,）轴承的径向游隙,（,5,）保持架代号,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,）,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,2,）主要受径向载荷,向心轴承,主要受轴向载荷,推力轴承,轴承的径向游隙分,1,组,、,2,组、,0,组、,3,组、,4,组、,5,组；代号,分别为,/C1,、,/C2,、,/C3,、,/C4,、,/C5,游隙由小到大，,0,组,省略,角接触球轴承,7,类（,n,较高时）,同时受径向和轴向载荷较大时：,圆锥滚子轴承,3,类（,n,较低时）,径向较大，轴向较小时,轴向,较大，,径向,较小时,3,）要求,n,只有一个滚动体受载时,派生的轴向力,轴向力,单个滚动体受载产生的派生轴向力,多个滚动体受载的条件：,为了使更多滚动体受载，,F,S,1.25Fr,tg,结论：,1,）角接触轴承及圆锥滚子轴承必须在,Fr,和,Fa,的联合作用下工作，成对使用对称安装。,2,）为使更多的滚动体受载应使,3,）,Fr,不变时，,Fa,由最小值（一个滚动体受载）逐渐增大（即载荷角增大），受载滚动体数增多,当 下半圈滚动体全部受载,4,）实际工作时，至少达到下半圈滚动体受载，所以安装圆锥滚子轴承和角接触球轴承时,轴承不能有较大的轴向窜动量。,四、滚动轴承的失效形式,1,）疲劳点蚀,滚动体与滚动道接触表面受脉动循环变应力。由于脉动接触应力的反复作用，首先在滚动体或滚道的表面一定深度处产生疲劳裂纹，继而扩展到接触表面，形成疲劳点蚀，,疲劳点蚀是滚动轴承的主要失效形式。,(,安装润滑和维护良好,),当轴承转速很低或间歇摆动时，一般不会产生疲劳损坏。,但在很大的静载荷或冲击载荷作用下，会使轴承滚道和滚,动体接触处产生永久变形（滚道表面形成变形凹坑），从,而使轴承在运转中产生剧烈振动和噪声，以致轴承不能正,常工作。,2,）塑性变形,3,）磨损,润滑不良、密封不严、多尘,条件,塑性变形,磨损,五、滚动轴承,计算准则：针对,疲劳,点蚀失效的,一般轴承,针对低速或摆动轴承,针对,高速轴承,1,、疲劳寿命计算：,2,、静强度计算：,3,、疲劳寿命计算和校验极限转速：,114,滚动轴承的动载荷和寿命计算,一、基本额定寿命和基本额定动载荷,1,、基本额定寿命,L,10,(basic rating life),：,轴承在相同工作条件下工作，其中,90%,的轴 承在产生疲劳,点蚀前所能运转的总转数,L,10,（以,10,6,为单位）或一定转速,下的工作时数,L,h,轴承的基本额定寿命,L,10,=1,时，轴承所能承受的载荷（,由试,验 得到）,2,、基本额定动载荷,Ca(basic,rating dynamic load),二、滚动轴承的当量动载荷,P,（,实际载荷）,1,对只能承受径向载荷,F,r,的轴承（圆拄滚子轴,承和滚,针轴承）,P=F,r,3,同时受径向载荷,Fr,和轴向载荷,Fa,的轴承,2,对只能承受轴向载荷,Fa,的轴承（推力球轴承和推力,滚子轴承）,P=F,a,P=X F,r,+Y F,a,X,径向载荷系数,Y,轴向载荷系数,（表,13-5,）,引入载荷系数,f,p,（表,13-6,）,P=f,p,F,r,P=f,P,F,a,P=f,P,(X F,r,+Y F,a,),三、滚动轴承的寿命计算公式,载荷与寿命的关系：,球轴承,=3,滚子轴承,=10/3,寿命指数,把,P=C L10=1,（10,6,r,）,代入上式得,或,基本额定动载荷,C,公式：,轴承寿命公式：,当工作,t120,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,表,13-7,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,四、角接触球轴承和圆锥滚子轴承的轴向载荷,Fa,的计算,1,）派生轴向力大小方向,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,2,）实际轴向载荷,F,a,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,上的派生轴向力由,Fs1,增大到,Fa+Fs2,阻止轴左移，所以轴承,1,的实际轴向载荷为：,根据力平衡，,轴承,2,上的轴向力等于,本身的派生轴向力：,（,2,）当,轴有右移的趋势，轴承,2,被“压紧”，轴承,1,被“放松”，,轴承,2,上的派生轴向力由,Fs2,增大到,Fs1-Fa,阻止轴右移，轴承,2,实际所受的轴向力为：,由力的平衡条件，,轴承,1,实际所受的轴向力等于本身派生,轴向力,：,结论：实际轴向力,Fa,的计算方法,1,）分析轴上派生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派生轴向力外，还要加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派生轴向力,五、不稳定载荷和转速下的轴承寿命计算,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,h,为计算不同可靠度时轴承的寿命，引入寿命修正系数,a,1,115,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,P,0,=X,0,F,r,+Y,0,F,a,X,0,当量,静载荷径向载荷系数,Y,0,当量静载荷轴向载荷系数,S,0,轴承静强度安全系数，当要求转动平稳时，,S,0,应大于,1,当不平稳又有冲击时可取,1,或小于,1,（查表）,二、滚动轴承的极限转速,n,lmin,高速轴承实际许用转速为：,116,滚动轴承装置设计,一、滚动轴承的配置,1,、双支点各单向固定：,正装,优点：,跨距小，适合于传,动零件位于两支承之,间，轴承轴向间隙通,过垫圈调整。,缺点：,轴的位置不可调。,正装,缺点：,跨距小，不适合于,传动零件位于两支,承之外，支撑刚性,差，如果轴有轴向热,膨胀时，易卡死。,优点：,轴承轴向间隙通过,垫圈调整，轴的轴向,位置也可调。,2,、一端双向固定，一端游动,适用场合：,跨距大，工作温度高，热,伸长量大。,基本要求：1,）固定支撑的轴承：,能承受双向轴向载荷，,所以内外圈都要固定。当轴向载荷较大时，固定支撑可采,用向心轴承和推力轴承组合结构，也可采用两角接触球轴,承或两圆锥滚子轴承背对背或面对面组合在一起的结构。,（,2,）游动支撑：,若使用的是内外圈不可分离型轴承，只须固定内圈，外圈,可在座孔内轴向移动；若是可分离型圆拄滚子或滚针轴承,则要内外圈都固定。,3,、两端游动,人字齿轮高速主动轴,低速齿轮轴必须两端固定,满足条件：,一根轴有固定轴向位,置，另一根轴上的齿,轮都必须是游动的，,以防止人字齿轮被卡,死。,二、滚动轴承的轴向固定,内圈与轴：,5,）开口圆锥,紧定套,+,圆螺 母和止动垫圈,1,轴肩,2,）轴用弹性挡圈,3,）轴端档圈,+,紧固螺钉,4,）圆螺母,+,止动垫圈,外圈与座孔：,1,）孔用弹性挡圈,2,）轴承外圈止动槽,内嵌入止动环固定,3,）,轴承端盖,4,）,轴承座孔凸肩,5,）,螺纹环,6,）,轴承套环,斜齿轮轴系安装,锥齿轮轴系安装,三、支承的刚度和座孔的同心度,1,、,提高支承刚度的措施：,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,2,、,保证轴上两个支承的座孔的同心度的方法,1,）整体机座，两轴承座孔一次镗出,2,）如轴上两轴承外径不同,采用套杯结构,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,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,五、滚动轴孔的配合,1,、,轴承内圈与轴,松,紧,js6,，,j6,，,k6,，,m6,，,n6,松,紧,G7,，,H7,，,JS7,，,J7,2,、,轴承外圈与轴承座孔,基孔制：,基轴制：,5,）与空心轴配合的轴承应取较紧的配合。,3,、,滚动轴承配合的选择原则：,1,）转动圈比不动圈配合紧一些,2,）高速、重载、有冲击、振动时，配合应紧一些，载荷平稳时，配合应松一些,3,）旋转精度要求高时，配合应紧一些,4,）常拆卸的轴承或游动套圈应取较松的配合,六、滚动轴承的预紧,预紧的目的：,提高轴承的旋转精度，减小机器工作时轴的振动,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外圈或内圈,4,）利用弹簧预紧,七、滚动轴承的装拆,要求：,1,）压力应直接加于配合较紧的套圈上,2,）不允许通过滚动体传递装拆力,3,）要均匀施加装拆力,安装与,拆卸,安装,轴肩设计满足的条件：,轴肩高度应低于轴承内,圈高度,八、滚动轴承的润滑,根据轴承的,dn,值选择润滑方式，主要包括：,1,、脂润滑,2,、油润滑,（,1,）油浴润滑：,油面不应高于滚动体的中心，有搅油发热不适合高速场合,优点：承担载荷大，易密封，不常更换,缺点：只适合较低的,dn,值,选用原则：,dn,值大，载荷小时选锥入度大的润滑脂；轴,承的温度应比润滑脂的滴点低,优点：用于高速高温场合,缺点：不,易密封,选用原则：转速高应选用粘度低的润滑油；载荷越大应,选用粘度越高的润滑油,（,4,）,喷油润滑：适合转速高，载荷大场合，需增压油泵,3,、固体润滑：,（,3,）飞溅润滑：利用润滑齿轮的油甩到箱壁，然后通过导,油把油引入轴承,（,2,）滴油润滑：适合定量控制润滑油的轴承,（,5,）油雾润滑：适用于线速度非常高场合，易污染环境,固体润滑剂有二硫化钼，石墨，聚四氟已烯，可作成自润滑轴承或把固体润滑剂黏结在滚道和保持架上,九、滚动轴承的密封,密封的类型：,1,、接触式密封（有摩擦）,(1),毡圈密封,接触式密封和非,接触式密封,材质为毛毡,适用于脂润滑,滑动速度低场合,毡圈密封,(2),唇形密封,圈,材质为橡胶和环形螺旋弹簧,可适用于油润滑,滑动速,度高的场合。,安装：,唇形密封圈密封唇的方向要朝向密封的部位，封,油唇口朝里，防外物入侵唇口朝外。,唇形,密封（防外物入侵）,唇形,密封（防外物入侵和油）,(2),密封环,密封环是一种带有缺口的环状密封件，把它放置在套筒的环槽内，密封环靠缺口被压拢后所具有的弹性而抵紧在静止件的内壁上，起密封作用，须硬化磨光，镀铬。如活塞油环,2,、,非接触式密封（无摩擦）,（,1,）缝隙密封,油沟密封,适用场合：,脂润滑,特点：,在轴和轴承盖的通孔墙之,间留一个极窄的间隙，半径,间隙通常为,0.10.3mm,，内,填润滑脂。,曲路密封,（,2,）曲路密封,适用场合：,脂润滑，,间隙内填润滑脂。,（,3,）甩油密封,甩油密封,适用场合：,油润滑,特点：,在轴上开油沟（一般为螺,旋油沟或装入一个环，可,把欲向外流失的油甩开，,再经过轴承盖的集油腔及,与轴承腔相通的油孔流回。,3,、,组合式密封,