第四篇轴系滚动.ppt

第四篇轴系 概述 Chap18滚动轴承 Chap17滑动轴承 Chap16轴 Chap19联轴器和离合器 江苏科技大学 概述 定义 支撑传动件的装置 轴轴承联轴器 解决问题 选用 结构设计强度刚度寿命 第18章滚动轴承 轴承 支撑轴颈的零件 有时也用来支撑轴上回转零件功用 支撑轴及轴上零件减少转轴与支撑间的摩擦和磨损发展 滚动轴承滚子不能作的很均匀噪音大发展趋势 动压轴承高精度轴承低噪音和静音轴承分类 按承载方向分 径向和推力轴承按轴承工作摩擦性质分 滑动和滚动轴承应用 95 滚动轴承滑动轴承 高速高精度重载要求剖分低速冲击 18 1概述 2 各零件的作用 工作情况 外圈 支撑零件或轴系 保持架 将滚动体分开 内圈 支撑轴 滚动体 滑动 滚动 1 滚动轴承的组成 外圈 内圈 滚动体 保持架 标准件成批自动化生产 一 构造 硬度和接触疲劳强度 耐磨性和冲击韧性 用含铬合金钢制造 经热处理后硬度达 61 65HRC 工作表面需经磨削或抛光 保持架 低碳钢 高速轴承 有色金属或塑料 3 滚动副的材料要求 1 接触角 滚动体与套圈接触处的法线与轴承径向平面的夹角 为公称接触角 经轴承套圈传动滚动体合力作用线与径向平面的夹角 为实际接触角 决定了轴的受力性质Fa Fr 2 承载能力 极限转速 在一定载荷和润滑条件下允许的最高转速 3 角偏差 轴承在使用过程中的偏移量 轴承由于安装误差或轴的变形 引起中心线发生相对倾斜 接触角 轴向承载能力 二 基本概念 三特点 与滑动轴承相比 滚动轴承具有下列优点 应用设计简单 产品已标准化 并由专业生产厂家进行大批量生产 具有优良的互换性和通用性 起动摩擦力矩低 功率损耗小 滚动轴承效率 0 98 0 99 比混合润滑轴承高 负荷 转速和工作温度的适应范围宽 工况条件的少量变化对轴承性能影响不大 大多数类型的轴承能同时承受径向和轴向载荷 轴向尺寸较小 易于润滑 维护及保养 滚动轴承也有下列缺点 1 大多数滚动轴承径向尺寸较大 2 在高速 重载荷条件下工作时 寿命短 3 振动及噪音较大 承受冲击载荷能力差 轴承类型 按载荷方向分 按滚动体形状分 向心轴承 推力轴承 一 分类 向心推力轴承 18 2滚动轴承的主要类型和选择 圆柱滚子 圆锥滚子 球面滚子 滚针 球轴承 滚子轴承 表18 2滚动轴承的主要类型和特性 轴承名称 类型及代号 结构简图 承载方向 极限转速 允许角偏差 主要特性和应用 调心球轴承10000 中 2 3 主要承受径向载荷 同时也能承受少量轴向载荷 因为外滚道表面是以轴承中点为中心的球面 故能调心 轴承类型 按载荷方向分 按滚动体形状分 二 基本类型十大类 掌握6类球轴承 7类角接触球轴承 5类推力球轴承 1类调心球轴承 N类圆柱滚子轴承 3类圆锥滚子轴承 调心滚子轴承20000C 低 0 5 2 比10000小 能承受很大的径向载荷和少量轴向载荷 承载能力大 具有调性能 圆锥滚子轴承30000 中 2 能同时承受较大的径向 轴向联合载荷 因线性接触 承载能力大 内外圈可分离 装拆方便 称对使用 推力球轴承50000 低 不允许 只能承受轴向载荷 且作用线必需与轴线重合 分为单 双向两种 高速时 因滚动体离心力大 球与保持架摩擦发热严重 寿命较低 可用于轴向载荷大 转速不高之处 a 单向 推力球轴承50000 低 不允许 只能承受轴向载荷 且作用线必需与轴线重合 分为单 双向两种 高速时 因滚动体离心力大 球与保持架摩擦发热严重 寿命较低 可用于轴向载荷大 转速不高之处 深沟球轴承60000 高 8 16 能同时承受较大的径向 轴向联合载荷 因线性接触 承载能力大 内外圈可分离 装拆方便 称对使用 角接触球轴承70000C 15 70000AC 25 70000B 40 较高 2 10 能同时承受较大的径向 轴向联合载荷 大 承载能力越大 有三种规格 称对使用 潘存云教授研制 三 滚动轴承的类型选择 1 滚动轴承选择的一般过程 根据载荷性质选择轴承的类型和直径系列 2选择原则 转速高 载荷小 旋转精度要求高的采用球轴承转速低 载荷大 采用滚子轴承 的情况 只受作用 选6类 N类 为主 较小且方向不定 选6类 较大 选7类 3类 都很大 选3类 为主 较小 只受 选5类推力轴承 调心性 角偏差较大 选1类 调心 结构 安装性能 拆卸性能 接触间隙 调整的方便性 径向尺寸要求 经济性 球轴承优先于滚子轴承 普通级G级 精度级E级 高精度C级 1 轴承的载荷 3 滚动轴承选择应考虑的问题 载荷方向 向心轴承用于受径向力 1 轴承的载荷 2 滚动轴承选择应考虑的问题 载荷方向 向心轴承用于受径向力 向心推力轴承用于承受径向力和周向力联合作用 1 轴承的载荷 2 滚动轴承选择应考虑的问题 载荷方向 向心轴承用于受径向力 推力轴承用于受轴向力 向心推力轴承用于承受径向力和周向力联合作用 载荷大小 一般 滚子轴承 1 5 3 球轴承 当d 20mm时 两者承载能力接近 宜采用球轴承 在同样的外形尺寸下 滚子轴承的承载能力大于球轴承 承受径向载荷为主 0 45 45 90 承受轴向载荷为主 0 90 滚动体为滚子 则只能承受径向载荷 若滚动体为球 可承受一定的轴向载荷 只能承受轴向载荷 2 轴承的转速 转速过高 温度 润滑失效 滚动体回火或胶合破坏 极限转速 滚动轴承在一定载荷与润滑条件下 允许的最高转速 具体可查阅设计手册或轴承样本 选用原则 球轴承比滚子轴承的极限转速高 应优先选用球轴承 在高速时 以选用超轻 特轻及轻系列的轴承 3 轴承的调心行性能 影响轴承正常运转 角偏差 可采用调心轴承 滚针轴承对轴线倾斜最敏感 应紧可能避免在轴线有倾斜的情况下使用 轴承由于安装误差或轴的变形等都会引起内外圈中心线发生相对倾斜 其倾斜角称为角偏差 保持架的材料对轴承转速影响极大 实体保持架比冲压保持架允许有更高一些的转速 推力轴承的极限转速很低 当工作转速高时 若轴向载荷不是十分大 可以采用角接触球轴承来承受纯轴向力 若工作转速超过了轴承样本 可以用提高公差等级 适当增大游隙 选用循环冷却等方法 18 3 滚动轴承的代号 尺寸系列和类型系列的0都可以省掉 无后置代号 普通系列一个字母 7个数字 内径例 6309 P0 72308 AC32303 C3 旧代号 宽 高 度系列代号 直径系列代号 类型代号 尺寸系列代号 2 基本代号 表示轴承的基本类型 结构和尺寸 类型代号 左起第一位 为0 双列角接触球轴承 则省略 成套轴承分部件代号 1 前置代号 成套轴承分部件代号 2 滚动轴承代号示例 62203 7 0 312AC P6 公差等级为0级 游隙组为0组 游隙组为0组 N105 P5 游隙组为0组 30213 公差等级为0级 游隙组为0组 18 4滚动轴承的工作情况 一 滚动体的受力分析 载荷状态 变载荷 滚动圈的动圈受力属规律性非稳定性载荷 脉冲 点接触轴承 线接触轴承 1 向心轴承的受载情况 受Fa均布载荷 受Fr 受Fa Fr同时作用 2 角接触轴承的附加轴向力 角接触轴承受径向载荷Fr时 产生附加轴向力S S的产生推导 方向 由轴承外圈的宽边指向窄边 通过内圈作用在轴上 相关问题 成对 支承点 安装方式 3 滚动轴承的失效形式 点蚀 塑性复形 胶合磨损 破碎磨损 4 计算准则 轴承尺寸 18 5滚动轴承寿命计算 一 基本概念 轴承寿命 任一元件出现疲劳点蚀前总转次或在一定转速下的工作小时 额定寿命 一批相同的轴承在相同的条件下当90 的轴承不发生疲劳点蚀前达到或超过的寿命 一般为106 用L10表示 预期寿命 预期计算 额定动载荷 规定轴承在额定寿命106次所能承受的最大载荷 用C表示 当量动载荷 将实际所受的Fr Fa折算为符合轴承性质的纯载荷 用P表示 额定静载荷 在无载荷作用下滚动轴承受载最大的滚动体与较弱套圈滚道接触处产生的塑性变形之和 塑性变形是滚动体直径的万分之一 用C0表示 当量静载荷 用P0表示 二 寿命计算公式 通过试验得出如图所示6208轴承的载荷 寿命曲线 载荷 寿命曲线的公式 常数 其中 得 不同可靠度情况下的寿命计算前面的理论都是在R 90 的情况下计算的 当R 99 或R 50 时 要用到寿命 可靠度计算 P379 三 当量动载荷额定 纯径向 0 的圆柱滚子轴承和滚针轴承P Fr轴向 90 的推力轴承只能承受轴向力P Fa实际 复合Fr Fa折合公式分析 四 轴向载荷Fa的计算 1 向心轴承 6类 Fa FA2 角轴承 7类 3类 S1 S2 FA求 注意 外界给的 但是轴承承受轴向力为附加轴向力 作用下产生的 轴向支反力Fa1 Fa2分析结论 1 根据轴承的径向支应力 2 判断轴系 内轴系 运动趋势 决定压紧端和放松端 3 放松端的 压紧端的除内部轴向力外 所有轴向力的代数和 轴向载荷Fa的计算 放松端轴承的轴向载荷 内部轴向力压紧端轴承的轴向载荷 其余轴向力的代数和 五 计算轴承寿命 例步骤 1 算Fr1 Fr22 算S1 S23 确定运动趋势4 求Fa1 Fa25 Fa1 Fr1 Fa2 Fr2 算出P1 P2 P max P1 P2 6 计算寿命 六 滚动轴承尺寸选择的过程 由力分析确定轴承所承受的Fr与Fa 18 6滚动轴承的其它校核 一 静强度校核 P0 X0Fr Y0Fa C0 S0P0 式中C0可由设计手册查取 二 极限转速 其中 一 润滑目的 降低摩擦阻力和减轻磨损分类 1 油润滑2 脂润滑选用原则 d 轴颈直径 n 转速 dn大 油润滑二 密封目的 为了阻止润滑剂从轴承中流失结构及分类 特点分析 18 7滚动轴承润滑 密封 适用场合 脂润滑 要求环境清洁 轴颈圆周轴速度v 4 5m s 工作温度不超过90 适用场合 脂或油润滑 轴颈圆周轴速度v 4 5m s 工作温度 40 100 防漏油 防灰尘 接触式密封 适用场合 脂润滑 要求环境干燥清洁 靠轴与端盖之间的细小环形间隙密封 间隙愈小愈长 效果愈好 间隙取0 1 0 3mm 间隙封圈 0 1 0 3mm 非接触式密封 适用场合 脂润滑或油润滑 工作温度不高于密封用脂的滴点 密封效果可靠 图b为轴向曲路 因考虑到轴受热后会变长 间隙取 1 5 2mm 迷宫式封圈 0 1 0 2mm 1 5 2mm 将旋转件与静止件之间的间隙做成迷宫形式 并在间隙中充填润滑油或润滑脂以加强密封效果 分为径向和轴向两种结构 适用场合 适用于脂润滑或油润滑 密封效果可靠 也可以把多种密封形式组合在一起 这是组合密封的一种型式 毛毡加迷宫 可充分发挥各自的优点 提高密封效果 组合密封的方式很多 不一一列举 组合式密封 18 8轴承装置的设计 设计内容 轴承的定位和固定 轴承的安装方式 轴承位置的调节 轴承的润滑与密封 轴承的配合 轴承的装拆 选定轴承的类型和尺寸后 还要解决轴承的组合结构设计 注意 一 安装方式 正装 反装 二 常用定位和固定方式 固定方式 两固 一固一游 两游 内圈的紧固方法 弹性挡圈固定 圆螺母与止动垫圈固定 轴端挡圈固定 紧定衬套 圆螺母 止动垫圈与锥孔内圈固定 外圈的紧固方法 端盖固定 孔用挡圈 轴承外圈止动槽 螺纹环紧固 常用固定方式 常用固定方式 双支点各单向固定 一个支点双向固定 另一端游动 两端均游动 两端固定支承 双支点各单向固定 潘存云教授研制 常用固定方式 双支点各单向固定 一个支点双向固定 另一端游动 两端均游动 固定支承 游动支承 适用于温度变化较大的长轴 常用固定方式 双支点各单向固定 一个支点双向固定 另一端游动 两端均游动 两端游动 动圈的配合是过盈配合静圈的配合是间隙配合基准 内孔 动 基孔制 k6 m6 外径 静 基轴制 H7 JS6 三 配合 过盈 间隙 配合是指内圈与轴颈 外圈与外壳孔的配合 除了对轴承的内外颈规定了直径公差外 还规定了平均内径和平均外经 dm Dm 的公差 标准规定 06542各级公差等级的轴承的的内径dm和外经Dm均采用单向制 且统一采用上偏差为零 下偏差为负的分布 滚动轴承作为一种通用的标准件 规定采用以下配合类型 潘存云教授研制 滚动轴承外经与外壳孔的配合采用基轴制 当按国家标准选取时 其配合要比圆柱公差的同类配合要稍紧一些 常用的孔公差代号有H7 J7 Js7 游动支点G7 加减垫片的厚度 方法 四 轴系部件的调整 1 轴承间隙的调整 螺钉调整 螺钉调整 2 轴承的预紧 方法 加金属垫片 磨窄套圈 3 轴承组合位置的调整 目的 使轴上的零件具有准确的工作位置 例如 锥齿轮传动 要求两个节锥顶点相重合 对于蜗杆传动 要求蜗轮中间平面通过蜗杆的轴线 方法 套杯 调整垫片 轴承组合位置调整的方法 套杯 调整垫片 装拆滚动轴承时 要特别注意以下两点 五 滚动轴承的安