17滚动轴承PPT教学课件

1、17.1 概述 17.1.1滚动轴承的结构 ： 1内圈、2 2外圈、3 3滚动体、4 4保持架 。17.1.2滚动体的分类 ： 按滚动体的种类分按滚动体的种类分: :球、圆柱滚子、圆锥滚子、球面滚子及滚针等。 第2页/共72页第1页/共72页按所能承受载荷的方向或公称接触角的不同分按所能承受载荷的方向或公称接触角的不同分: : 公称接触角 ：滚动体与外圈接触处的法线与垂直于轴承轴心线的平面之间的夹角，简称接触角。接触角越大，轴承承受轴向载荷的能力也越大。 第3页/共72页第2页/共72页17.1.3滚动轴承的基本类型及特点滚动轴承的基本类型及特点: : 第4页/共72页第3页/共72页17.1

2、.3滚动轴承的基本类型及特点滚动轴承的基本类型及特点: : 第5页/共72页第4页/共72页滚动轴承的安装 ：滚动轴承的材料：GGr15，GGr15SiMn等，淬火后硬度不低于6165HRC。保持架选用较软材料制造，常用低碳钢板冲压后铆接或焊接而成。实体保持架则选用铜合金、铝合金或工程塑料等材料。 滚动轴承的特点：1 1）优点：摩擦阻力小、起动灵敏、效率高、润滑密封简便、标准化程度高、易于互换和不受轴颈速度变化影响等. .2 2）缺点：抗冲击能力差，高速时振动及噪声较大，径向尺寸较大，高速重载荷下轴承寿命不及液体摩擦的滑动轴承。 滚动轴承是标准件，由专门的轴承工厂批量生产。在机械设计中只需根据

3、工作条件选用合适的类型和型号进行组合结构设计。 第6页/共72页第5页/共72页17.2 滚动轴承的代号GB/T27293用数字和字母等表示第7页/共72页第6页/共72页17.2.1. 基本代号1 1内径代号 内径小于10 mm和大于495 mm的轴承内径代号GB/T27293规定2 2类型代号 代号为零的双列角接触轴承可省略不标 第8页/共72页第7页/共72页3 3）尺寸系列代号 直径系列：7、8、9、0、1、2、3、4、5种宽度系列：向心轴承宽度系列代号：8、0、1、2、3、4、5、6 ；推力轴承高度系列代号：7、9、1、2 当宽度系列为零系列时，除调心轴承和圆锥滚子轴承外，其余的均可

4、不标出，个别类型轴承规定宽度系列代号“1”1”和“2”2”可以省略不标 。第9页/共72页第8页/共72页第10页/共72页第9页/共72页第11页/共72页第10页/共72页17.1.2 后置代号 用字母和数字等表示轴承的结构、公差及材料的特殊要求等。 第12页/共72页第11页/共72页1 1）内部结构代号 表示同一类型轴承的不同内部结构，用字母紧跟着基本代号表示。 注意：无特殊要求省略不标。 标注：第13页/共72页第12页/共72页2 2）轴承的公差等级 2级、4级、5级、6级、6x级和0级，共6个级别，公差等级依次由高级到低级 。 注意：6x级仅适用于圆锥滚子轴承；0级为普通级，在轴

5、承代号中不标出。 第14页/共72页第13页/共72页3 3）轴承径向游隙系列 1组、2组、0组、3组、4组、和5组，共6个组别，径向游隙依次由小到大。 标注：/ /C1，/ /C2，/ /C3，/ /C4，/ /C5 注意：0组游隙是常用的游隙组别，在轴承代号中不标出 。与公差等级连标时“/ /C”不标。4 4）配置代号 面对面安装第15页/共72页第14页/共72页背对背安装串联安装第16页/共72页第15页/共72页标注：3. 前置代号 前置代号用字母表示轴承的分部件。如用L L表示可分离轴承的可分离套圈等。 第17页/共72页第16页/共72页问题：请说出代号62212 ，6212 ，

6、7314AC/P62的意义？第18页/共72页第17页/共72页17.3 滚动轴承的工作情况分析17.3.1 滚动轴承受载分析1. 载荷分布1 1）纯轴向载荷：均载2 2）纯径向载荷：变载第19页/共72页第18页/共72页17.3.2 载荷及应力变化第20页/共72页第19页/共72页17.3.3 失效形式及设计准则1.失效形式1 1）疲劳点蚀 ：安装、维护、润滑正常的情况下，滚动轴承在工作过程中，滚动体与滚道接触表面产生变接触应力，导致疲劳裂纹，其扩展到接触表面，形成疲劳点蚀，使轴承不能正常工作，出现较强烈的振动、噪声和发热现象。第21页/共72页第20页/共72页2 2）永久变形：第22

7、页/共72页第21页/共72页3 3）磨损：第23页/共72页第22页/共72页第24页/共72页第23页/共72页注意：轴承的主要失效形式是疲劳点蚀。4 4）套圈、保持架破裂：第25页/共72页第24页/共72页2.设计准则1 1）不转动、摆动或转速很低的轴承：静强度计算2 2）转动的滚动轴承：接触疲劳寿命，同时进行静强度的计算 00CC00CCCC且3 3）高速轴承: :极限转速计算，同时进行接触疲劳寿命maxnNCC且第26页/共72页第25页/共72页17.4 滚动轴承类型的选择 1 1）转速较高，载荷平稳且不大 选用深沟球轴承（60000型）；2 2）载荷较大且有冲击时 选用滚子轴承

8、（30000型或N0000型）；3 3）径向载荷和轴向载荷都比较大时 若转速不高，选用圆锥滚子轴承（30000型）； 若转速较高时，选用角接触轴承（70000C，70000AC或70000B型）；第27页/共72页第26页/共72页4 4）轴向载荷比径向载荷大得多时 可将两种类型轴承组合使用，如将单向推力轴承（51000型）或双向推力轴承（52000型）与60000型或N0000型组合；第28页/共72页第27页/共72页6 6）工作前后有较大温差时 轴向力不大时 常用圆柱滚子（N或NA型），也可用外圈不做轴向固定、且外圈与孔配合较松的其他轴承；5 5）径向力较大或支撑跨度较长或轴的刚度较差，

9、或两个轴孔很难同轴时 采用自动调心轴承（1000、2000型等）；第29页/共72页第28页/共72页第30页/共72页第29页/共72页7 7）特轻系列轴承适于高速下工作；重系列用于低速、重载，轻系列达不到要求时，采用宽系列轴承； 轴向力较大时 第31页/共72页第30页/共72页17.5.1 滚动轴承的寿命计算 轴承的寿命：单个滚动轴承中任一套圈或滚动体材料首次出现疲劳点蚀之前，一套圈相对另一套圈转过的转数或在一定转速下的工作小时数。 基本额定寿命：一批同一型号轴承，在同一条件下运转，其中10%10%的轴承发生点蚀破坏，而90%90%的轴承未发生点蚀破坏前所转过的总转数或在一定转速下所能运

10、转的总工作时数。表示小时）为单位以或（百万转）为单位以用(h10h610LL17.5 滚动轴承尺寸的选择 第32页/共72页第31页/共72页 基本额定动载荷：轴承的寿命恰好为一百万转时，轴承所承受的最大载荷。用C C 表示 ，对于向心轴承 、角接触轴承用C Cr r；对于推力轴承用C Ca a表示。CLP110常数r610 PCL式中为寿命指数，对于球轴承= =3 3，对于滚子轴承= =1010/ /3 3。C C为基本额定动载荷。P P为当量动载荷 。 第33页/共72页第32页/共72页实际计算公式：PCnLh60106式中n n代表轴的转速，单位为rpmrpm。 引进温度系数f ft

11、t、载荷系数f fp pPfCfnLpth60106设计公式：161060htpLnfPfCC式中L L h h代表轴承的预期计算寿命，单位为h h 。 第34页/共72页第33页/共72页表17.8 17.8 温度系数f ft t轴承工作温度（C）100125150200250300温度系数f ft t10.950.900.800.700.60 表17.11 17.11 载荷系数f fp p载 荷 性 质无冲击或轻微冲击中 等 冲 击强 烈 冲 击载荷系数f fp p1.0 1.21.2 1.81.8 3.0表17.9 17.9 各类机器中轴承预期寿命的参考值L L h h使 用 场 合 L

12、 L h h （h）不经常使用的仪器和设备短时间或间断使用，中断时不致引起严重后果间断使用，中断会引起严重后果每天8小时工作的机械24小时连续工作的机械 500 4 000 8 000 8 000 12 000 12 000 20 000 40 000 60 000第35页/共72页第34页/共72页17.5.2 滚动轴承的当量动载荷 1 1）向心轴承仅承受纯径向载荷R（N，NA）：P=R 2 2）推力轴承仅承受纯轴向载荷A（5类轴承）：P=A 3 3）同时承受径向载荷R和轴向载荷A的轴承（6、7、3等类型轴承）：YAXRP式中X、Y 分别为径向动载荷系数及轴向动载荷系数。 当量动载荷P P：

13、使轴承在该载荷作用下的寿命与实际联合载荷作用下的寿命相等，是一假想的载荷。第36页/共72页第35页/共72页17.5.3径向载荷R与轴向载荷A的计算 表20.10 20.10 派生轴向力S S的计算公式角接触球轴承圆锥滚子轴承70000C（=15）70000AC（=25）70000B(=40)S = eRS =0.68RS =1.14RS =R/(2Y) 派生轴向力S S： 角接触球轴承和圆锥滚子轴承的结构特点是在滚动体和滚道接触处存在着接触角 。当它承受径向载荷为R时，要产生派生的轴向力S。第37页/共72页第36页/共72页 支反力作用点第38页/共72页第37页/共72页 轴承的配置：

14、为了保证这类轴承正常工作，防止轴串动，通常是成对使用的。1. 径向载荷R的计算 径向载荷R可由外界作用到轴上的径向力Fr，根据平面一般力系的平衡方程求得。niiniiniiFmYX1o110)(00第39页/共72页第38页/共72页2. 轴向载荷A的计算 如达到轴向平衡时，应满足 12aSSF 否则，会出现下面两种情况： （1）若 12aSSF轴承1 1（压紧端）承受的轴向载荷： 2a1SFA轴承2（放松端）承受的轴向载荷： 22SA 第40页/共72页第39页/共72页（2）若 12aSSF轴承1 1（放松端）承受的轴向载荷： 11SA 轴承2 2（压紧端）承受的轴向载荷： a12FSA结

15、论：计算角接触轴承和圆锥滚子轴承所受轴向力的方法可以归结为：先通过附加轴向力及外加轴向载荷的计算与分析，判定被“放松”或被“压紧”的轴承；然后确定被“放松”轴承的轴向力仅为其本身附加的轴向力，被“压紧”轴承的轴向力则为除去本身附加轴向力后其余各轴向力的代数和。第41页/共72页第40页/共72页17.5.4 滚动轴承的静载荷计算 静载荷：当轴承套圈间相对转速为零、低速或摆动时，作用在轴承上的载荷。 基本额定静载荷C C0 0：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（4 000 4 600 MPa）的载荷。用C C0 0（C C0r0r或C C0a0a）表示，作为轴承静强度的

16、界限。当量静载荷P P0 0：在当量静载荷作用下轴承最大载荷滚动体与滚道接触中心处引起的接触应力与实际联合载荷条件下相同。用P P0 0（P P0r0r或P P0a0a）表示第42页/共72页第41页/共72页1. 深沟球轴承、角接触轴承和圆锥滚子轴承的静载荷计算 RAYRXP00r0Max2. 圆柱滚子轴承、滚针轴承的静载荷计算 RP=r03.推力轴承的静载荷计算 AP=0a静强度条件：00CP第43页/共72页第42页/共72页 滚动轴承寿命计算框图第44页/共72页第43页/共72页17.6 滚动轴承的组合设计 实质：解决轴承的轴向位置固定、轴承的润滑与密封、轴承与其他零件的配合、间隙调

17、整和轴承的装拆等一系列问题。 17.6.1 轴承的固定方式 1. 两端单向固定（双支点单向固定）第45页/共72页第44页/共72页第46页/共72页第45页/共72页第47页/共72页第46页/共72页2.一端固定、一端游动（单支点双向固定）第48页/共72页第47页/共72页第49页/共72页第48页/共72页第50页/共72页第49页/共72页第51页/共72页第50页/共72页第52页/共72页第51页/共72页第53页/共72页第52页/共72页3. 两端游动（全游式）第54页/共72页第53页/共72页20.5.2 轴承的润滑和密封 1. 滚动轴承的润滑 目的：为了减少摩擦和减轻磨

18、损、吸振、冷却、防锈。此外还能减少工作时的噪声。 润滑剂：润滑脂、润滑油或固体润滑剂。 选取原则：当dn (23)100 000 mmrpm时，可采用润滑脂润滑；超过这一范围宜采用油润滑。第55页/共72页第54页/共72页 润滑油、润滑方式的选取：第56页/共72页第55页/共72页飞溅润滑第57页/共72页第56页/共72页第58页/共72页第57页/共72页第59页/共72页第58页/共72页2. 滚动轴承的密封 1 1）接触式密封装置：靠毛毡圈、密封圈等；第60页/共72页第59页/共72页第61页/共72页第60页/共72页2 2）非接触式密封装置：间隙式装置、迷宫式装置等。第62页/共72页第61页/共72页第63页/共72页第62页/共72页20.5.3 轴承组合的调整 1. 滚动轴承的轴向紧固1 1）内圈的轴向固定：轴用弹性挡圈嵌在轴的沟槽内；紧定螺钉和轴端挡圈紧固；圆螺母和