第14章 滚动轴承

第十四章滚动轴承 第一节滚动轴承的结构第二节滚动轴承的类型 代号及选择第三节滚动轴承的计算第四节滚动轴承的组合设计 本章总结 滚动轴承利用滚动摩擦原理设计而成的支承零件 支承轴 第一节滚动轴承的结构 内圈 外圈 滚动体保持架 结构与材料 轴承铬钢GCr15 硬度60 65HRC 低碳钢 铜 铝 工程塑料 优点 摩擦阻力小 启动灵活 效率高 润滑简便 易于互换且可以通过预紧提高轴承的刚度和旋转精度 缺点 抗冲击能力较差 高速时有噪声 径向尺寸较大 工作寿命也不及液体摩擦的滑动轴承 第二节滚动轴承的类型 代号及选择 一 滚动轴承的主要类型二 滚动轴承的代号三 滚动轴承的类型选择 一 滚动轴承的主要类型 1 按滚动体形状分 2 按承受的载荷分向心轴承主要承受径向载荷 0 45 推力轴承主要承受轴向载荷 45 90 3 按工作时能否调心调心轴承刚性轴承 滚动轴承的公称接触角指轴承的径向平面 垂直于轴线 与滚动体和滚道接触点的公法线之间的夹角 按滚动体形状分球轴承 滚子轴承 6 7 3 5 N 4 1 2 X或或XXXX GB T272 1993前置代号基本代号后置代号 或或X或X 成套轴承分部件 或或 类型代号 尺寸 直径宽度 高度 系列代号 内径代号 结构形状 尺寸 公差 技术要求等方面的改变 二 滚动轴承的代号 代号举例 后置代号内部结构代号 表示同一类型轴承的不同内部结构 如接触角为15 25 和40 的角接触球轴承分别用C AC和B表示内部结构的不同 公差等级代号 如 P0 P6 P6x P5 P4和 P2等 代号举例 三 滚动轴承的类型选择 1 载荷性质 大小和方向2 轴承的转速3 轴承的调心性4 安装与拆卸5 经济性 第三节滚动轴承的计算 一 滚动轴承的载荷与应力分析二 滚动轴承的失效形式与计算准则三 滚动轴承的寿命计算四 角接触球轴承和圆锥滚子轴承的轴向载荷的计算五 滚动轴承的静强度计算 例题一 例题二 一 滚动轴承的载荷与应力分析 轴承工作时 由于滚动体受变载荷 所以轴承内 外圈滚道与滚动体接触表面接触点受到的都是脉动循环变化的接触应力 二 滚动轴承的失效形式与计算准则 1 失效形式 疲劳点蚀 塑性变形 磨损2 计算准则 对一般转速 n 10r min 轴承 疲劳点蚀是主要失效形式 应进行寿命校核计算 对静止或极慢转速 n 10r min 轴承 承载能力取决于所允许的塑性变形 应进行静强度计算 对高速轴承 除进行寿命计算外 还应进行极限转速校核计算 三 滚动轴承的寿命计算 1 滚动轴承的基本额定寿命2 滚动轴承的基本额定动载荷3 滚动轴承的寿命计算公式4 滚动轴承的当量动载荷 1 滚动轴承的基本额定寿命 基本额定寿命 指一批相同的轴承 在相同条件下运转 其中90 轴承不发生疲劳点蚀以前能运转的总转数L10 单位为106r 或是在一定转速n下的小时数L10h 因此 轴承的基本额定寿命是在可靠度为90 的条件下定义的 2 滚动轴承的基本额定动载荷 基本额定动载荷 是使轴承的基本额定寿命恰好为106r时 轴承所能承受的载荷值 用字母C表示 可分为径向基本额定动载荷 用Cr表示 和轴向基本额定动载荷 用Ca表示 分别用于向心轴承和推力轴承 对于角接触球轴承或圆锥滚子轴承是指引起轴承套圈相互间产生纯径向位移的载荷的径向分量 3 滚动轴承的寿命计算公式 4 滚动轴承的当量动载荷 在进行轴承寿命计算时 应把实际载荷换算成与试验条件相一致的当量动载荷P 换算的条件是在当量动载荷作用下的轴承寿命与在实际载荷作用下的轴承寿命相同 对仅能承受径向载荷的轴承 对仅能承受轴向载荷的轴承 对其它轴承 根据判断Fa Fr e还是Fa Fr e 查阅滚动轴承样本或机械设计手册 参数e是判断系数 四 角接触球轴承和圆锥滚子轴承的轴向载荷的计算 1 派生轴向力2 轴向载荷计算 1 派生轴向力 角接触球轴承和圆锥滚子轴承受纯径向载荷时会引起派生轴向力S 也叫内部轴向力或附加轴向力 通常此类轴承都成对使用 派生轴向力的大小由其轴承内部结构和承受的径向载荷所决定 与轴向外载荷无关 计算公式可查阅相关手册 派生轴向力的方向由外圈的宽边指向窄边 轴承的两种安装配置方法图 面对面背对背 若 轴系有左移趋势 轴承1受压 有 若 轴系有右移趋势 轴承2受压 有 2 轴向载荷计算 同理可得背对背配置的轴承轴向载荷的计算公式 结论 被 压紧 轴承所受轴向载荷的大小等于除本身派生轴向力以外的其他所有轴向力的代数和 使轴承被压紧的力取正值 反之取负值 被 放松 轴承所受轴向载荷等于本身的派生轴向力 五 滚动轴承的静强度计算 目的 防止在载荷作用下产生过大的塑性变形 强度条件 例题一 例一农用水泵 决定选用深沟球轴承 轴颈直径d 35mm 转速n 2900r min 径向载荷Fr 1770N 轴向载荷Fa 720N 预期使用寿命为6000h 试选择轴承的型号 分析 本题的特点是深沟球轴承同时承受径向载荷和轴向载荷 但由于轴承型号未定 C0r之值未定 因此Fa C0r e及Y值都无法确定 必须试算 试算的方法有三种 1 预选某一型号的轴承 2 预选某一e值 或Fa C0r值 3 预选某一Y值 由于此处轴颈直径已知 现采用预选轴承型号的方法 例题一解 例题一解 对6407轴承 对6307轴承 例题二 例如图所示为用一对30206圆锥滚子轴承支承的轴 轴的转速n 1430r min 轴承的径向载荷 即支反力 分别为Fr1 4000N Fr2 4250N 轴向外载荷FA 350N 方向向左 工作温度低于100 C 有中等冲击 试计算两轴承的寿命 例题二解 例题二解 由手册查得30206轴承 Cr 43200N e 0 37 X 0 4 Y 1 6 计算派生轴向力 计算轴承的轴向载荷 计算轴承的当量动载荷 计算轴承的寿命 第四节滚动轴承的组合设计 一 轴系的轴向固定1 两端单向固定2 一端双向固定 一端游动二 滚动轴承的轴向固定三 轴承组合的调整1 轴承间隙的调整2 轴系位置的调整3 轴承的预紧四 滚动轴承的配合五 滚动轴承的润滑六 滚动轴承的密封七 轴承的装拆 1 两端单向固定 2 一端双向固定 一端游动 轴承内圈固定方法 轴承外圈固定方法 二 滚动轴承的轴向固定 1 轴承间隙的调整 2 轴系位置的调整 加金属垫片磨窄套圈 3 轴承的预紧 四 滚动轴承的配合 滚动轴承是标准件 轴承内圈孔与轴的配合采用基孔制 轴承外圈与轴承座孔的配合则采用基轴制 选择配合时 应考虑载荷的方向 大小和性质 以及轴承类型 转速和使用条件等因素 当外载荷方向不变时 转动套圈应比固定套圈的配合紧一些 一般情况下是内圈随轴一起转动 外圈固定不转 如轴的公差采用k6 m6 座孔的公差采用H7 J7或Js7 五 滚动轴承的润滑 目的减少摩擦与磨损吸收振动降低工作温度和噪声等润滑剂润滑脂和润滑油具体选用可按轴承的dn值来定 六 滚动轴承的密封 目的防止灰尘 水分等进入轴承 并阻止润滑剂的流失 密封方法接触式密封和非接触式密封 密封方法的选择与