Chapter_18_滚动轴承的组合结构设计

1、Chapter 18Updated 18/11/2008, Richard滚动轴承与滚动轴承有关的设计问题与滚动轴承有关的设计问题:1. 选用与工作能力的计算选用与工作能力的计算2. 使用时的组合结构配置使用时的组合结构配置的组合结构设计 山东大学专用作者：潘存云教授设计内容设计内容 轴承内、外圈的定位轴承内、外圈的定位 (轴上零件的定位)轴系轴系支点固定的结构型式支点固定的结构型式 (轴系的固定) 轴承的调整轴承的调整 (游隙、刚度预紧、轴系位置) 轴承的润滑与密封轴承的润滑与密封轴承与相关零件的配合轴承与相关零件的配合(配合的选用) 轴承的装拆轴承的装拆一、滚动轴承内、外圈的定位一、滚动轴

2、承内、外圈的定位将轴承的内圈或外圈相对于轴或轴承座紧固将轴承的内圈或外圈相对于轴或轴承座紧固 具体的紧固方法有很多，下面列举常用的方法山东大学专用作者：潘存云教授潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制内圈的紧固方法内圈的紧固方法(根据需要，非必需根据需要，非必需)： 弹性挡圈固定弹性挡圈固定圆螺母与止圆螺母与止动垫圈固定动垫圈固定轴端挡圈固定轴端挡圈固定外圈的紧固方法：外圈的紧固方法： 端端盖盖固固定定孔孔用用挡挡圈圈山东大学专用作者：潘存云教授潘存云教授研制潘存云教授研制二、轴系支点固定的结构型式二、轴系支点固定的结构型式对于一个轴系应采用对于一个轴系应采用几

3、个几个轴承支承、如何支承、如轴承支承、如何支承、如何配置等问题何配置等问题常用方案常用方案两端单向固定两端单向固定一端双向固定、另一端游动一端双向固定、另一端游动常用的轴承配置方案有以下三类，每一类又有若干具体方案。两端游动两端游动 两端固定支承两端固定支承两端单向固定两端单向固定 ( (常温、短轴常温、短轴) )潘存云教授研制C=0.250.4 mm预留补偿间隙预留补偿间隙轴向力较大时，见邱P389图18.24当轴向力不大时轴系力的传递轴系力的传递山东大学专用作者：潘存云教授潘存云教授研制山东大学专用作者：潘存云教授潘存云教授研制潘存云教授研制二、轴系支点固定的结构型式二、轴系支点固定的结构

4、型式对于一个轴系应采用几个轴承支承、如何支承、如对于一个轴系应采用几个轴承支承、如何支承、如何配置等问题何配置等问题常用方案常用方案两端单向固定两端单向固定 一端双向固定、另一端游动一端双向固定、另一端游动两端游动两端游动 固定端固定端游动端游动端 L 潘存云教授研制游动端圆柱滚子轴承时， 内、外圈应双向固定选用深沟球轴承时， 外圈与端盖间应留有间隙适用于温适用于温度变化较度变化较大的长轴大的长轴邱P389山东大学专用作者：潘存云教授潘存云教授研制二、轴系支点固定的结构型式二、轴系支点固定的结构型式对于一个轴系应采用几个轴承支承、如何支承、如对于一个轴系应采用几个轴承支承、如何支承、如何配置等

5、问题何配置等问题常用方案常用方案两端单向固定两端单向固定 一端双向固定、另一端游动一端双向固定、另一端游动两端游动两端游动 人字齿轮由于本身的轴向限位作用，其中低速轴设计成两端固定的形式，高速轴必须游动，否则会卡死邱P390图两端游动两端游动山东大学专用作者：潘存云教授调整垫片调整垫片加减垫片的厚度加减垫片的厚度方法方法 三、三、 轴系部件的调整轴系部件的调整轴承游隙的调整轴承游隙的调整游隙：精度、噪声、寿命；（径向：配合；轴向：）潘存云教授研制潘存云教授研制螺钉调整螺钉调整加减垫片加减垫片潘存云教授研制调整垫片调整垫片加减垫片加减垫片螺钉调整螺钉调整山东大学专用作者：潘存云教授潘存云教授研制

6、潘存云教授研制2. 轴承的预紧轴承的预紧对于某些可调游隙的轴承，在安装时给与一定的轴向对于某些可调游隙的轴承，在安装时给与一定的轴向压紧力，使得内外圈产生相对移动而消除游隙，并在压紧力，使得内外圈产生相对移动而消除游隙，并在套圈和滚动体接触处产生弹性预变形，借此提高轴的套圈和滚动体接触处产生弹性预变形，借此提高轴的旋转精度和刚度旋转精度和刚度。这种方法称为轴承的预紧。这种方法称为轴承的预紧方法方法加金属垫片加金属垫片磨窄套圈磨窄套圈潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制山东大学专用作者：潘存云教授3. 轴承组合位置的调整轴承组合位置的调整目的：目的：使轴上的零件

7、具有准确的工作位置。使轴上的零件具有准确的工作位置。如齿轮、带轮等例如：例如：锥齿轮传动，要求两个节锥顶点相重合。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。对于蜗杆传动，要求蜗轮中间平面通过蜗杆的轴线。才能保证正确啮合。方法：方法：套杯套杯+调整垫片调整垫片山东大学专用作者：潘存云教授潘存云教授研制轴承组合位置调整的方法：轴承组合位置调整的方法：套杯套杯+调整垫片调整垫片锥顶点不重合！锥顶点不重合！潘存云教授研制锥顶点重合！锥顶点重合！山东大学专用作者：潘存云教授润滑的目的润滑的目的降低内部摩擦、磨损和发热降低内部摩擦、磨损和发热四、四、 滚动轴承的润滑

8、和密封滚动轴承的润滑和密封冷却，降低轴承的工作温度，延长使用寿命冷却，降低轴承的工作温度，延长使用寿命良好的润滑状态，形成油膜，减小接触压力良好的润滑状态，形成油膜，减小接触压力轴承零件表面覆盖一层润滑剂，防止表面氧化生锈轴承零件表面覆盖一层润滑剂，防止表面氧化生锈润滑剂吸收振动，噪音润滑剂吸收振动，噪音1 1、滚动轴承的润滑、滚动轴承的润滑 密封目的密封目的防止灰尘、水分进入轴承，阻止润滑剂流失。防止灰尘、水分进入轴承，阻止润滑剂流失。山东大学专用作者：潘存云教授润滑剂润滑剂 润滑脂润滑脂润滑油润滑油固体润滑剂固体润滑剂 用于特殊场合用于特殊场合用速度因素用速度因素dn 值作为选择润滑剂的条

9、件值作为选择润滑剂的条件: : 常用常用高速、高温高速、高温脂润滑优点：脂润滑优点：不容易流失、便于密封和维护，充填一不容易流失、便于密封和维护，充填一 次，可运转较长时间。次，可运转较长时间。油润滑优点：油润滑优点：摩擦阻力小、能散热，可在摩擦阻力小、能散热，可在高速、高温高速、高温环环 境下使用。境下使用。dn间接反映了轴颈的圆周速度。d 滚动轴承的内径，单位：滚动轴承的内径，单位：mm；n 轴承转速，单位：轴承转速，单位：r/min。 对于不同类型的轴承，润滑剂和润滑方式的选择可对于不同类型的轴承，润滑剂和润滑方式的选择可参照下表进行。参照下表进行。山东大学专用作者：潘存云教授轴承的常用

10、润滑方式轴承的常用润滑方式 ( (单位：单位：10104 4mmmmr/min)r/min) 轴承类型轴承类型 脂润滑脂润滑油油 润润 滑滑油浴油浴 滴油滴油 喷油喷油 油雾油雾 深沟球轴承深沟球轴承 16 25 40 60 6016 25 40 60 60调心球轴承调心球轴承 16 25 40 50 16 25 40 50 交接触球轴承交接触球轴承 16 25 40 60 6016 25 40 60 60圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承 12 25 40 60 6012 25 40 60 60圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承 10 16 23 30 10 16 23 30 调心滚子轴承调心滚子轴承 8 12

11、 20 25 8 12 20 25 推力球轴承推力球轴承 4 6 12 15 4 6 12 15 轴承常用的润滑方式有油润滑何脂润滑两类。选哪一类润滑轴承常用的润滑方式有油润滑何脂润滑两类。选哪一类润滑方式，这与轴承的速度有关，一般用滚动轴承的方式，这与轴承的速度有关，一般用滚动轴承的dndn值表示轴承的值表示轴承的速度大小。速度大小。山东大学专用作者：潘存云教授潘存云教授研制2 2、滚动承的密封、滚动承的密封滚动承的密封方式的选择与滚动承的密封方式的选择与润滑的种类、工作润滑的种类、工作环境、温度、密封表面的圆周速度环境、温度、密封表面的圆周速度有关。有关。分类分类接触式接触式非接触式非接触

12、式组合式密封组合式密封毛毡圈密封毛毡圈密封密封圈密封密封圈密封间隙密封间隙密封迷宫式密封迷宫式密封毛毡迷宫式密封毛毡迷宫式密封山东大学专用作者：潘存云教授潘存云教授研制(b)潘存云教授研制(a)潘存云教授研制毛毡圈密封毛毡圈密封适用场合：适用场合：脂润滑，要求环境清洁，脂润滑，要求环境清洁，轴颈圆周轴速度轴颈圆周轴速度v45 m/s，工作温度不超过工作温度不超过90矩形断面的毛毡圈被安装在梯形槽内，它对轴产生一定的压力而起到密封作用。适用场合：适用场合：脂或油润滑，轴颈圆周轴脂或油润滑，轴颈圆周轴速度速度ve 名名 称称 代代 号号 f 0Fa / C0r Fa / C0 X Y X Y 判断

13、系数判断系数e 调心球轴承调心球轴承 10000 1 (Y1) 0.65 (Y2) (e) 调心滚子轴承调心滚子轴承 20000 1 (Y1) 0.67 (Y2) (e) 推力调心滚子轴承推力调心滚子轴承 29000 1 1.2 1 1.2圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承 30000 1 0 0.4 (Y) (e)深沟球轴承深沟球轴承 60000角接触球轴承角接触球轴承0.172 2.30 0.190.345 1.99 0.220.689 1.71 0.261.030 1.55 0.281.380 1 0 0.56 1.45 0.302.070 1.31 0.343.450 1.15 0.385.17

14、0 1.04 0.426.890 1.00 0.440.015 1.47 0.380.029 1.40 0.400.058 1.30 0.430.087 1.23 0.460.120 1 0 0.44 1.19 0.470.170 1.12 0.500.290 1.02 0.550.440 1.00 0.560.580 1.00 0.56 1 0 0.41 0.87 0.68 1 0 0.35 0.57 1.14 70000AC =2=2570000B = =40 70000C =1=15表表13-5 径向动载荷系数径向动载荷系数X与轴向动载系数与轴向动载系数Y因为因为Fa未知，初选未知，初选

15、e=0.4 0.40山东大学专用作者：潘存云教授Fd1=eFr1 Fd2=eFr2 于是于是 Fa1= Fae +Fd2 Fa2= Fd2 =605.05 N Fa1/C0= 1005.05/20000 =0.0503 Fa2/C0= 605.05/20000 =0.0303 重新查表选取判断系数重新查表选取判断系数e 内部轴向力内部轴向力:=0.4875.65=350.26 N =0.41512.62=605.05 N =400+605.05=1005.05 N 山东大学专用作者：潘存云教授轴承类型轴承类型 相对轴向载荷相对轴向载荷 Fa / Fr e Fa / Fr e 名名 称称 代代

16、号号 f 0Fa / C0r Fa / C0 X Y X Y 判断系数判断系数e 调心球轴承调心球轴承 10000 1 (Y1) 0.65 (Y2) (e) 调心滚子轴承调心滚子轴承 20000 1 (Y1) 0.67 (Y2) (e) 推力调心滚子轴承推力调心滚子轴承 29000 1 1.2 1 1.2圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承 30000 1 0 0.4 (Y) (e)深沟球轴承深沟球轴承 60000角接触球轴承角接触球轴承0.172 2.30 0.190.345 1.99 0.220.689 1.71 0.261.030 1.55 0.281.380 1 0 0.56 1.45 0.302

17、.070 1.31 0.343.450 1.15 0.385.170 1.04 0.426.890 1.00 0.440.015 1.47 0.380.029 1.40 0.400.058 1.30 0.430.087 1.23 0.460.120 1 0 0.44 1.19 0.470.170 1.12 0.500.290 1.02 0.550.440 1.00 0.560.580 1.00 0.56 1 0 0.41 0.87 0.68 1 0 0.35 0.57 1.14 70000AC =2=2570000B = =40 70000C =1=15表表13-5 径向动载荷系数径向动载荷系

18、数X与轴向动载系数与轴向动载系数Y 0.029 没有相同的值0.0503 0.40 0.058 0.43Fa / C0表中没有与计算结果相同的表中没有与计算结果相同的Fa1/C0值，采用线性插值法求值，采用线性插值法求e0.058 0.43(0.029 0.4 )422. 0=)40. 043. 0 (029. 0058. 0029. 00503. 0+4 . 0=-1e线性插值的原理线性插值的原理401. 0=2e同理可求得角的正切值为对边比邻边0.0503 e1 40. 043. 00.029058. 0=-40. 0029. 0503. 0=tan-1ea山东大学专用作者：潘存云教授重新

19、查表选取判断系数重新查表选取判断系数e 重新计算轴向力重新计算轴向力 Fd1=e1Fr1 =0.422875.65=369.52 N Fd2=e2Fr2 =0.4011512.62=606.56 N e1=0.422 e2=0.401 Fa1= Fae +Fd2 Fa2= Fd2 =606.56 N Fa1/C0= 1006.56/20000 =0.05033 Fa2/C0= 606.56/20000 =0.03033 两次计算两次计算 Fa2/C0 结果相差不大，故取结果相差不大，故取 重新计算轴向力重新计算轴向力 e1=0.422 e2=0.401Fa1= 1006.56 NFa2=606

20、.56 N =400+606.56=1006.56 N 山东大学专用作者：潘存云教授3. 求轴承的当量载荷求轴承的当量载荷P1和和P2 111149. 1=65.87556.1006=eFFra222=401. 0=62.151256.606=eFFra查下页表并插值可求得径向载荷系数查下页表并插值可求得径向载荷系数X和轴向载荷系数和轴向载荷系数Y 山东大学专用作者：潘存云教授轴承类型轴承类型 相对轴向载荷相对轴向载荷 Fa / Fr e Fa / Fr e 名名 称称 代代 号号 f 0Fa / C0r Fa / C0 X Y X Y 判断系数判断系数e 调心球轴承调心球轴承 10000 1

21、 (Y1) 0.65 (Y2) (e) 调心滚子轴承调心滚子轴承 20000 1 (Y1) 0.67 (Y2) (e) 推力调心滚子轴承推力调心滚子轴承 29000 1 1.2 1 1.2圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承 30000 1 0 0.4 (Y) (e)深沟球轴承深沟球轴承 60000角接触球轴承角接触球轴承0.172 2.30 0.190.345 1.99 0.220.689 1.71 0.261.030 1.55 0.281.380 1 0 0.56 1.45 0.302.070 1.31 0.343.450 1.15 0.385.170 1.04 0.426.890 1.00 0.440.015 1.47 0.380.029 1.40 0.400.058 1.30 0.430.087 1.23 0.460.120 1 0 0.44 1.19 0.470.170 1.12 0.500.290 1.02 0.550.440 1.00 0.560.580 1.00 0.56 1 0 0.41 0.87 0.68 1 0 0.35 0.57 1.14 70000AC =2=2570000B = =40 70000C =1=15表表13-5 径向动载荷系数径向动载荷系数X与轴向动载系数与轴向动载系数Y采用线性插值法求采用线性插值法求Y1对轴承对轴承1 X1