第13章+滚动轴承

第13章滚动轴承 13 1概述 13 2滚动轴承的类型 特点和代号 13 3滚动轴承类型的选择 第四篇轴系零 部件 13 4滚动轴承负荷分析 失效形式和设计准则 13 5滚动轴承寿命计算 13 6滚动轴承静载荷计算 13 7轴承装置的设计 第十三章滚动轴承 13 1概述 组成 材料 13 1概述 滚动轴承是标准件 内圈 外圈 滚动体 保持架 各类滚动体 13 1概述 材料 特点 13 1概述 特点 旋转精度高 摩擦小 启动灵活 载荷 转速 工作温度适用范围广 标准化程度高 互换性好 成本较低 材料 内圈 外圈 滚动体 滚动轴承钢 如 GCr15等 淬火后 HRC60 65 保持架 较软材料 如 低碳钢 铜合金 铝合金 塑料等 13 2滚动轴承的类型 特点和代号 13 2滚动轴承的类型 特点和代号 13 2滚动轴承的类型 特点和代号 一 类型和特点 按承载的方向 向心轴承 主要承受径向载荷Fr 推力轴承 只能承受轴向载荷Fa 向心推力轴承 能同时承受Fr和Fa 接触角 滚动体与外圈滚道接触区中点的法线与半径方向的夹角 13 2 调心球轴承1类 13 2滚动轴承的类型 特点和代号 1 调心球轴承 类型代号1 结构代号10000 按轴承的结构形式不同分类 承载 Fr Fa 双向 不大 转速 中 偏斜角 大 20 30 应用 多支点 轴刚性差 13 2 调心滚子轴承2类 13 2滚动轴承的类型 特点和代号 承载 Fr Fa 双向 不大 转速 低 偏斜角 大 10 2 50 应用 多支点 轴刚性差 调心滚子轴承 推力调心滚子轴承 承载 Fr Fa 单向 很大 转速 低 偏斜角 大 1 50 2 50 应用 承受以轴向载荷为主的径向 轴向联合载荷 13 2 3 5类 13 2滚动轴承的类型 特点和代号 3 圆锥滚子轴承 3类 承载 Fr Fa 单向 转速 中 偏斜角 很小 2 应用 同时受较大的Fr和Fa 外圈可分离 安装时可调整游隙成对使用 4 推力球轴承 双向推力球轴承 5类 51000 52000 承载 Fa 转速 低 13 2 6 7类 13 2滚动轴承的类型 特点和代号 5 深沟球轴承 6类 承载 Fr Fa 不大 双向 不耐冲击 转速 高 偏斜角 小 8 16 应用 高速 载荷平稳 轴刚性大 承载 Fr Fa 单向 转速 高 偏斜角 小 2 10 应用 旋转精度高 载荷大 成对使用 Fa 6 角接触球轴承 7类 13 2 8 9 N类 13 2滚动轴承的类型 特点和代号 7 推力圆柱滚子轴承 8类 承载 Fa 大 单向 转速 低 偏斜角 不允许 0 应用 Fa大 低速 承载 只能承受Fr 大 耐冲击 转速 高 偏斜角 很小 2 4 应用 Fr大 轴刚性大 内圈或外圈可分离 9 圆柱滚子轴承 N类 8 推力圆锥滚子轴承 9类 13 2 NA U类 13 2滚动轴承的类型 特点和代号 9 滚针轴承 NA类 承载 Fr 较大 转速 低 偏斜角 很小 应用 Fr大 径向尺寸受限制 低速 13 2 小结 13 2滚动轴承的类型 特点和代号 小结 调心球轴承 调心滚子轴承 圆锥滚子轴承 推力球轴承 深沟球轴承 角接触球轴承 推力圆柱滚子轴承 圆柱滚子轴承 滚针轴承 1 2 3 5 6 7 8 N NA 13 2 内径代号 13 2滚动轴承的类型 特点和代号 GB T272规定了滚动轴承代号由三部分组成 内径代号 00 99 如 08表示轴承内径d 5 08 40mm 13 2 尺寸系列 类型代号 内部结构代号 13 2滚动轴承的类型 特点和代号 类型代号 尺寸系列代号 表示相同内径但外径和宽度不同的轴承 直径系列代号 宽度系列代号 一般正常宽度为0 可不标 尺寸 承载能力 但对于2类和3类应标出 0 内部结构代号 表示同类轴承的不同内部结构 13 2 公差等级 游隙代号 13 2滚动轴承的类型 特点和代号 公差等级代号 五级 P2 P4 P5 P6 P6x P0 普通级 不标 游隙代号 六组 C1 C2 C0 0组 不标 C3 C4 C5 13 2 公差等级 游隙代号 13 2滚动轴承的类型 特点和代号 例 6210 0级公差 普通级 0组游隙 7309C P5 30212 0级公差 普通级 0组游隙 13 3滚动轴承类型的选择 13 3滚动轴承类型的选择 13 3滚动轴承类型的选择 一 载荷 方向 大小 受纯Fr 6 N NA 受纯Fa 5 8 受Fr 不大的Fa 6 70000C 受Fr 较大的Fa 3 70000AC 70000B 6 5 N 8 性质 13 3滚动轴承类型的选择 13 3滚动轴承类型的选择 二 转速 三 刚度和调心性要求 13 3滚动轴承类型的选择 13 3滚动轴承类型的选择 尺寸 四 其它 径向受限制 滚针轴承 特轻 轻系列 轴向受限制 窄系列 便于装拆 内 外 圈可分离 3 N类 经济 13 4滚动轴承负荷分析 失效形式和设计准则 13 4滚动轴承负荷分析 失效形式和设计准则 一 负荷分析 13 4滚动轴承负荷分析 失效形式和设计准则 1 向心轴承 主要承受Fr 不大的Fa 若仅受Fa 各滚动体平均受载 若仅受Fr 承载区内滚动体受载 一般承载区小于半圈 FN0 FNi 受力最大滚动体的载荷 球轴承 滚子轴承 受Fr Fa 随Fa增大 承载区增大 13 4 负荷分析 13 4滚动轴承负荷分析 失效形式和设计准则 2 向心推力轴承 支反力的作用点 离轴承小口端面a处 13 4 负荷分析 13 4滚动轴承负荷分析 失效形式和设计准则 仅受外载荷Fre Fre 轴作用于轴承的力 Fi 某一滚动体对轴的反作用力 Fdi 由Fr派生的轴向力 Fd方向 小口指向大口 迫使内外圈分离 轴承应成对使用 一般按半圈受载计算 见P315 表13 7 13 4 负荷分析 13 4滚动轴承负荷分析 失效形式和设计准则 受外载荷Fre Fae 13 4 应力分析 13 4滚动轴承负荷分析 失效形式和设计准则 二 轴承各元件应力分析 脉动循环 13 4 失效形式和设计准则 13 4滚动轴承负荷分析 失效形式和设计准则 二 失效形式和设计准则 失效形式 点蚀 接触疲劳失效 寿命计算 塑变 受静载或冲击 静强度计算 磨粒磨损或胶合 润滑不良或高速 改善润滑 校核极限转速 设计准则 一般轴承 额定寿命计算 低速 重载轴承 静强度计算 高速轴承 额定寿命计算 校核极限转速 13 5滚动轴承寿命计算 基本概念 13 5滚动轴承寿命计算 一 实际寿命和平均寿命 13 5滚动轴承寿命计算 实际寿命 滚动轴承中任一元件出现疲劳点蚀时 转过的总转数或工作小时数 平均寿命 二 基本额定寿命和基本额定动载荷 基本额定寿命 一批相同的轴承 在相同的条件下运转 其中90 不发生疲劳点蚀时 转过的总转数或工作小时数 基本额定动载荷C 基本额定寿命L10 106转时 轴承承受的载荷 L10 r Lh h 可靠度R 90 13 5 寿命计算 13 5滚动轴承寿命计算 三 寿命计算 当工作温度 1200C时 引入温度系数ft 见P313 表13 4 当载荷P C时 L10 106r 当载荷P C时 L10 疲劳曲线方程 13 5 当量动载荷 13 5滚动轴承寿命计算 四 当量动载荷P的计算 手册中C由实验测得 其中加载条件 向心轴承 C是纯径向载荷Cr 推力轴承 C是纯轴向载荷Ca 向心推力轴承 半圈受载 C指载荷的径向分量Cr 当量动载荷P 是一个假想载荷 在这个载荷作用下 轴承的寿命与实际载荷作用下的寿命相同 向心轴承 P是假想的径向载荷Pr 推力轴承 P是假想的轴向载荷Pa 向心推力轴承 P是假想载荷的径向分量Pr 13 5 Fr的计算 13 5滚动轴承寿命计算 当量动载荷P的计算方法 e 轴向载荷影响系数 或判别系数 临界系数 五 Fr和Fa的计算 1 Fr的计算 注意 支点位置 若是空间力系时 分别求 水平面Fr1H Fr2H 垂直面Fr1V Fr2V 13 5 Fa的计算 13 5滚动轴承寿命计算 2 Fa的计算 向心轴承 Fae 轴承1 轴承2 Fa1 Fae Fa2 0 向心推力轴承 Fre 13 5 Fa的计算 13 5滚动轴承寿命计算 轴有向左移的趋势 轴承1被压紧 轴承2被放松 轴承1受的轴向力增大为Fd1 Fd1 当Fae Fd2 Fd1时 根据轴的静力平衡条件 Fd1 Fd1 Fae Fd2 轴承1的轴向力 Fa1 Fae Fd2 Fd1 轴承2的轴向力 Fa2 Fd2 结论 被压紧的轴承 Fa 除去本身派生的轴向力后 其它轴向力的代数和 被放松的轴承 Fa 本身派生的轴向力 当Fae Fd2 Fd1时 轴有向右移的趋势 2紧1松 Fa2 Fd1 Fae Fa1 Fd1 13 5 Fa的计算 13 5滚动轴承寿命计算 当Fae Fd1 Fd2时 2紧1松 Fa2 Fae Fd1 若轴承反装 Fa1 Fd1 当Fae Fd1 Fd2时 1紧2松 Fa2 Fd2 Fa1 Fd2 Fae 注意 Fd的方向 正确判断压紧和放松的轴承 13 5 不同可靠度 13 5滚动轴承寿命计算 六 不同可靠度时滚动轴承的寿命计算 额定静载荷C0 使受载最大的滚动体与滚道接触中心处引起的接触应力达到一定值的载荷 13 6滚动轴承静载荷计算 13 6滚动轴承静载荷计算 13 6滚动轴承静载荷计算 当量静载荷P0 是一个假想载荷 在P0作用下受载最大的滚动体与滚道接触中心处引起的接触应力与实际载荷作用下相同 静强度条件 13 7滚动装置的设计 13 7轴承装置的设计 13 7轴承装置的设计 1 双支点各单项固定 全固式 一 轴承的配置 结构 力的传递 应用于短轴 l 400mm 温升不高时 轴承与端盖间应留间隙 用垫片调整 13 7 固游式 13 7轴承装置的设计 2 一支点双向固定 另一支点游动 固游式 结构 力的传递 应用于长轴 温升较高时 固定端 内外圈双向固定 承受双向轴向力 游动端 保证轴能自由伸缩 不可分离型 内圈双向固定 外圈不固定 可分离型 内外圈双向固定 支反力大的轴承作固定端角接触轴承不能作游动端 13 7 两端游动 轴承配合 装拆 调整 13 7轴承装置的设计 3 两端游动 二 轴承的配合 滚动轴承内圈与轴 特殊的基孔制j6 k6 m6 n6 滚动轴承外圈与外壳孔 基轴制G7 H7 J7 注意 配合的标注方法 三 轴承的装拆 四 调整 轴承游隙 轴上零件位置 轴承安装尺寸 13 7 提高轴系刚度 13 7轴承装置的设计 五 提高轴系的刚度 提高机座的刚度 提高轴的刚度 13 7 润滑与密封 13 7轴承装置的设计 目的 减小摩擦 磨损 冷却降温 缓冲吸振 防锈 飞溅润滑 方法 油润滑 脂润滑 六 润滑与密封 1 润滑 13 7 密封 13 7轴承装置的设计 目的 防止润滑油泄漏 防止灰尘等杂物进入 密封装置 接触式和非接触式 2 密封 习题课 习题课 一 图示为圆锥齿轮减速器中的小圆锥齿轮轴承 已知轴承直径d 30mm 圆锥齿轮dm1 56 25mm Fte 1130N Fre 380N Fae 146N n 960r min 载荷平稳 Lh 24000h 试设计此轴承 解 一 选择轴承类型 70000AC 二 确定轴承型号 根据d 30mm 选7206AC 查 手册 得 Cr 22 0kN C0r 14 2kN B 16mm a 18 7mm 习题课 习题课 1 定轴承的排列方式 求实际跨距 三 求作用在轴承上的载荷Fr