轴系滚动轴承PPT课件

1、 第第1818章滚动轴承章滚动轴承轴承：轴承：支撑轴颈的零件，有时也用来支撑轴上回转零件支撑轴颈的零件，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功用：支撑轴及轴上零件，减少转轴与支撑间的摩擦和磨损分类分类 ： 按承载方向分：径向和推力轴承按承载方向分：径向和推力轴承 按轴承工作摩擦性质分：滑动和滚动轴承按轴承工作摩擦性质分：滑动和滚动轴承应用：应用： 95% 95% 滚动轴承滚动轴承 滑动轴承：高速滑动轴承：高速 高精度高精度 重载重载 要求剖分要求剖分 低速冲击低速冲击发展趋势发展趋势：动压轴承：动压轴承 高精度轴承高精度轴承 低噪音和静音轴承低噪音和静

2、音轴承第2页/共67页第1页/共67页18-1概概 述述2、各零件的作用：、各零件的作用：外圈：外圈：支撑零件或轴系；支撑零件或轴系；保持架保持架: 将滚动体分开。将滚动体分开。内圈：内圈：支撑轴；支撑轴；滚动体：滚动体：滑动滑动滚动；滚动； 1、滚动轴承的组成：、滚动轴承的组成：外圈、内圈、滚动体、保持架。外圈、内圈、滚动体、保持架。标准件 成批自动化生产一、构造一、构造滚动轴承滚动轴承 标准化标准化; 。设计人员的主要任务是设计人员的主要任务是: 熟悉标准，正确选用类型和型号进行组合熟悉标准，正确选用类型和型号进行组合 结构设计。结构设计。第3页/共67页第2页/共67页高硬度和高接触疲劳

3、强度、耐磨性和冲击韧性好高硬度和高接触疲劳强度、耐磨性和冲击韧性好用含铬合金钢制造，经热处理后硬度达：用含铬合金钢制造，经热处理后硬度达：6165HRC。工作表面需经磨削或抛光。工作表面需经磨削或抛光。保持架：低碳钢。保持架：低碳钢。3、滚动副的材料要求：、滚动副的材料要求：1、接触角接触角：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、极限转速极限转速：在一定载荷和润滑条件下允许的最高转速；3、角偏差：、角偏差：轴承由于安装误差或轴的变形，引起中心线发生相对倾斜，其倾斜角称为其倾斜角

4、称为角偏差。角偏差。接触角接触角 轴向承载能力轴向承载能力 二、基本概念二、基本概念第4页/共67页第3页/共67页潘存云教授研制= = 0 各类轴承的公称接触角各类轴承的公称接触角 轴承类型轴承类型公称接触角公称接触角向心轴承主要承受径向载荷推力轴承主要承受轴向载荷径向接触角接触轴向接触角接触0 4545= 9= 90 45 90e 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 (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

5、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 0.460.1

6、20 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第30页/共67页第29页/共67页四、轴向载荷四、轴向载荷Fa的计算的计算 1、向心轴承（、向心轴承（6类）：类）：FaFA 2、角接触轴承（角接触轴承（7类、类、3类）：类）：注意：注意：不但有外界给的轴向力不但有外界给

7、的轴向力FA ，还有轴承内部产生的附加轴向，还有轴承内部产生的附加轴向 力力FS1、FS2 。轴向支反力轴向支反力Fa1、Fa2计算步骤：计算步骤：1）根据轴承的径向支反力）根据轴承的径向支反力Fr1、Fr2 ，计算计算FS1、FS2（大小、方向）大小、方向）2）判断轴系（内轴系）运动趋势，决定压紧端和放松端；）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）放松端的Fa=FS，压紧端的，压紧端的Fa=除压紧端内部轴向力外，所有轴除压紧端内部轴向力外，所有轴 向力的代数和；向力的代数和； 轴向力一固一游：固定端承受端承受轴向力两固：轴向力指向的一的计算与安装方式有关aF第31页/

8、共67页第30页/共67页潘存云教授研制1.1.若若 FA+ + FS2 FS1压紧端压紧端 Fa1 = = FA+ + FS2 放松端放松端 Fa2 = = FS2 2.2.若若 FA+ +FS2 FS1 则有：则有： 压紧端压紧端 Fa1 = = FS2 + + FA放松端放松端 Fa2 = = FS2 2.2.若若 FA+ +FS2 FS1 , ,则有：则有： 放松端放松端 Fa1 = = FS1 压紧端压紧端 Fa2 = = FS1 - - FA结论与正装相同：结论与正装相同： 放松端轴承的轴向载荷放松端轴承的轴向载荷 = = 内部轴向力内部轴向力压紧端轴承的轴向载荷 = = 其余轴向

9、力的代数和本身除外第33页/共67页第32页/共67页五、计算轴承寿命 步骤：1 1）计算F Fr1r1, F, Fr2r2 2) 2) 计算F FS1S1, F, FS2S2 3 3）确定运动趋势，判断压紧端和放松端 4 4）求F Fa1a1 ，F Fa2a25) 5) 计算P P1 1，P P2 2，P=max(PP=max(P1 1,P,P2 2) ) 6) 6) 计算寿命 公式法计算公式法计算轴向支反力轴向支反力Fa1、Fa2Fa1 = max = maxFS1 ,( ,(FS2 FA)Fa2 = max = maxFS2 ,( ,(FS1 FA)第34页/共67页第33页/共67页六

10、、滚动轴承尺寸选择的过程六、滚动轴承尺寸选择的过程 由力分析确定轴承所承受的由力分析确定轴承所承受的Fr与与Fa计算当量动载荷计算当量动载荷P=fP(XFr+YFa)明确轴承的工作转速明确轴承的工作转速n与预计寿命与预计寿命L10计算轴承应满足的基本额定动载荷计算轴承应满足的基本额定动载荷P1060/1610nLC由轴承样本（手册）查取合适的轴承由轴承样本（手册）查取合适的轴承第35页/共67页第34页/共67页18-6 18-6 滚动轴承的其它校核滚动轴承的其它校核 一、静强度校核一、静强度校核 P0=X0Fr+Y0Fa C0 S0P0 式中式中 C0可由设计手册查取。可由设计手册查取。旋转

11、条件旋转条件 载荷条件载荷条件 S0 使用条件使用条件 S0 滚动轴承的静强度安全系数滚动轴承的静强度安全系数 S0普通载荷普通载荷 12 高精度旋转场合高精度旋转场合 1.52.5冲击载荷冲击载荷 23 振动冲击场合振动冲击场合 1.22.5普通载荷普通载荷 0.5 1.01.211.5 允许有变形量允许有变形量 0.31.0连续旋转轴承连续旋转轴承不常旋转及作不常旋转及作摆动运动的轴摆动运动的轴承承冲击及不均匀冲击及不均匀载荷载荷普通旋转精普通旋转精度场合度场合第36页/共67页第35页/共67页二、极限转速二、极限转速 lim21maxnffn2018191821图载荷分布系数图载荷系数

12、ff其中：第37页/共67页第36页/共67页一、润滑一、润滑目的：降低摩擦阻力和减轻磨损、冷却、防锈、吸振目的：降低摩擦阻力和减轻磨损、冷却、防锈、吸振 分类：分类：18-7滚动轴承润滑、密封滚动轴承润滑、密封润滑脂润滑油固体润滑剂 用于特殊场合用速度因素dn 值作为选择润滑剂的条件: : dn大，油润滑。 常用高速、高温脂润滑优点：不容易流失、便于密封和维护，充填一 次，可运转较长时间。油润滑优点：摩擦阻力小、能散热，可在高速、高温环 境下使用。d 滚动轴承的内径，单位：mm；n 轴承转速，单位：r/min。第38页/共67页第37页/共67页二、密封二、密封目的：防止灰尘、水分进入轴承，

13、阻止润滑剂流失。目的：防止灰尘、水分进入轴承，阻止润滑剂流失。滚动轴承的密封方式的选择与滚动轴承的密封方式的选择与润滑的种类、工作环境、润滑的种类、工作环境、温度、密封表面的圆周速度温度、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第39页/共67页第38页/共67页(b)(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

14、 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

15、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 =

16、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e=0.4 0.40第60页/共67页第59页/共67页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 =

17、400+605.05=1005.05 N 第61页/共67页第60页/共67页轴承类型轴承类型 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 (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

18、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.

19、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 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

20、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第62页/共67页第61页/共67页重新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.

21、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=0.401 Fa1= 1006.56 N Fa2=606.56 N =400+606.56=1006.56 N 第63页/共67页第62页/共67页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 第64页/共67页第63页/共67页轴承类型轴承

22、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 (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

23、 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1