滚动轴承.ppt

1、1、滚动轴承的结构、类型和代号 2、滚动轴承的受力和应力分析及失效形式 3、滚动轴承的类型选择 4、滚动轴承的动态承载能力计算 5、滚动轴承的静态承载能力计算 第九章第九章 滚动轴承滚动轴承 第九章第九章 滚动轴承滚动轴承 本章的学习要点： 掌握滚动轴承的基本构造、主要类型和特点 掌握滚动轴承基本代号和精度等级代号 掌握滚动轴承的基本额定寿命、基本额定动载荷、基 本额定静载荷、当量动载荷及当量静载荷等概念 滚动轴承的力分析、失效和计算准则 掌握滚动轴承的寿命计算，包括当量动载荷计算、角 接触球轴承和圆锥滚子轴承的派生轴向力和轴向负荷 的计算 p如何根据工作条件选用合适的滚动轴承类如何根据工作条

2、件选用合适的滚动轴承类 型和代号？型和代号？ p如何结合滚动轴承可能的失效形式进行性如何结合滚动轴承可能的失效形式进行性 能参数的校核计算？能参数的校核计算？ p如何理解基本额定动载荷、基本额定寿命如何理解基本额定动载荷、基本额定寿命 和当量动载荷和当量动载荷 p如何进行滚动轴承的寿命计算？如何进行滚动轴承的寿命计算？ p如何进行角接触轴承和轴向载荷如何进行角接触轴承和轴向载荷FA的计算？的计算？ 1、滚动轴承的结构、类型和代号 、专门轴承厂生产，只需选型和组合设计。 第九章 一、结构一、结构 核心元件：滑动滚动 使滚动体等距离分布， 滚动体间的摩擦、磨损。 滚子轴承：圆柱、圆锥、 球面滚子、

3、滚 针线接触 有时 无 球轴承：球点接触 第九章 二、材料二、材料 内外圈、滚动体：强度高、耐磨的铬锰高碳钢。 保持架：软材料，低碳钢板冲压后铆接或焊接。 三、特点：与滑动轴承比较三、特点：与滑动轴承比较 1）起动力矩小，可在负载下起动； 2）径向游隙较小，运动精度高； 3）轴向宽度较小； 4）可同时承受径向、轴向载荷,轴承组合较简单; 5）便于密封、易于维护； 6）不需有色金属，标准件，成本低。 第九章 1）承受冲击载荷能力差； 2）振动、噪音较大； 3）径向尺寸较大； 4）有的场合无法使用； 第九章 前置代号前置代号后置代号后置代号 类型代号内径代号尺寸系列代号 数字或字母 表示不同类 型

4、的轴承 表示结构、内 径相同的轴承 在外径和宽度 （高度）方面 的变化系列 表示轴承公称 直径的大小 20480mm 代号5=内径 mm 有特殊要求时使用 表示轴承结构、形状、 材料、公差等级等 四、滚动轴承的代号（四、滚动轴承的代号（GB/T272GB/T2729393） 代号：表示类型、结构、尺寸、公差等级、 技术性能等特征的产品代号。 第九章 但对圆锥滚子轴承(3类)和调心滚子轴承(2类)不能省略“0” 外径系列代号：特轻(0、1)、轻(2)、中(3)、重(4)。 宽度系列代号：一般正常宽度为“0”，通常不标注。 公差等级代号：公差分2、4、5 、6(6x)、 0级，共五个 级别。 以/

5、P2 、/P4、 /P5、 /P6(/P6x)为代号，0级不标注 。 高级 低级 内径 d10121517 代 号00010203 内径代号特殊情况： 第九章 内部结构代号：具体见手册，主要掌握： 1）圆锥滚子轴承：30000(=1018) 30000B(=2730大锥角) 2）角接触球轴承：70000C（ =15）、 70000AC（ =25）、 70000B（ =40）。 3）E：加强型, N207E 第九章 举例： 7306AC/P4 角接触球轴承，=25， d=30mm，精度为4级 第九章 6 2 1 2 N 2 2 0 8 尺寸系列代号为2 2 表示轴承内径 8 5=40mm 深沟球

6、轴承 圆柱滚子轴承 表示轴承内径 12 5=60mm 尺寸系列代号为2222 3 3 3 1 5 E 表示轴承内径 15 5=75mm 圆锥滚子轴承 尺寸系列代号为3333 加强型 第九章 五、滚动轴承的类型和选择五、滚动轴承的类型和选择 (1)(1)滚动轴承的主要类型滚动轴承的主要类型 主要掌握： 5、50000型:推力球轴承 单向：单向Fa 双向：双向Fa 1、60000型: 2、70000型: 70000AC：=25 70000C： =15 70000B：=40 4、N0000型:内外圈间可自由 移动 3、30000型: 6、调心功能 10000型：调心球 20000型：调心滚子 外圈滚

7、道为 内球面 第九章 按载荷方向、的不用分为： = 0 45，主要。 ：450，如3、7类； ：=0，如6、N类； = 4590，主要； ： 90 ：9045 公称：套圈与滚动体接触处的法线和垂 直于轴承轴心线间夹角。 第九章 (2)(2)类型的选择类型的选择 1、球轴承为点接触、滚子轴承为线接触。 承载能力：球轴承滚子轴承 耐冲击： 球轴承滚子轴承 nlim： 球轴承滚子轴承 时选时选 2、载荷性质 同时Fa、Fr：或； Fr大、Fa小：； Fa大、 Fr 小：推力角接触轴承； 第九章 3、轴刚度差、挠曲变形大、座孔不平行、不 同轴、多支点轴：。 第九章 举例： 4、轴承装拆、调整方便：内、

8、外圈可分离型(如3、QJ类)。 5、经济性：球轴承比滚子轴承便宜。精度价； 1）直齿圆柱齿轮轴： 2）斜齿轮、锥齿轮、蜗轮轴： 3）悬臂圆锥齿轮轴： 4）蜗杆轴：分别承受Fa、Fr 5）滑轮轴： 4类：双列深沟球轴承 （轴较长） 第九章 F2 Fr F1 F1cos F2cos2 F2 F2cos2 F1 F1cos 2 0 2、滚动轴承的受力和应力分析及失效形式 第九章 一、球轴承受力分析 H H t t 内圈或滚动体上某一点H的变化规律。 外圈上某一点H的变化规律。 H H t t 均为 第九章 Fr Fr0 Fs0 F0 Fr2 Fr1 Fr0 Fr Fr1 Fr2 二、二、角接触轴承角

9、接触轴承中的附加轴向力中的附加轴向力F Fs s 70000型、30000型 由于“”存在： 第九章 滚动体法向反力Fi 径向分力FRi 轴向分力Fsi RRi FF ssi FF 各种角接触轴承附加轴向力： 70000C 15 Rs eFF 70000AC 25 Rs FF68.0 70000B 40 Rs FF14.1 30000 Y F F R s 2 e 判断系数 P173 表7-7 Y 轴向动载系数 P173 表7-7 Fs存在 30000型、70000型轴承成对使 用，使Fs与Fs方向相反，使轴受力合理。 第九章 ：由轴承，通过内圈 作用于轴上, 3类： 6类： = = Fs =

10、= Fs Fs FsFsFs Fs Fs 第九章 三、滚动轴承的失效三、滚动轴承的失效 2、塑性变形：静载荷、冲击作用下变形凹坑。 3、磨损：磨粒磨损、粘着磨损； 1、疲劳点蚀：回转轴承上，各元件受接触应力。 4、其它：电腐蚀、锈蚀、元件破裂等； 第九章 四、滚动轴承计算准则四、滚动轴承计算准则 1、一般条件下的回转滚动轴承： 接触疲劳、静强度计算。 （重点、难点） min10rn 2、摆动、n很低轴承(）：静强度计算 3、高速轴承：寿命计算和 limmax nn（=N0修正系数） 三个基本性能参数： Cr、Ca 基本额定动载荷：疲劳寿命 C0r、C0a 基本额定静载荷：静强度 N0 极限转速

11、：控制磨损 第九章 4 4、滚动轴承的动态承载能力计算、滚动轴承的动态承载能力计算 一、基本额定动载荷和基本额定寿命一、基本额定动载荷和基本额定寿命 1、：轴承中任一元件出现疲劳点蚀前运转的总 转数或一定转速下的工作小时数。 同型号轴承：、寿命相差数十倍。 一批轴承：服从一定的概率分布规律。 最低寿命：过于保守 采用。 最长寿命：不安全 计算时，若按 第九章 2、：一批相同轴承在同样工作条件下 运转，其中10%的轴承发生疲劳点 蚀前运转的总转数（L10），或一定 工作转速下工作的小时数（L10h）。可靠度R=90% L10的物理意义： 1）对一批轴承而言：指90%轴承能达到或超过的寿命。 2）

12、对一个具体轴承而言：该轴承能达到或超过该寿 命的概率为90%。 第九章 3、： 时，轴承所能承受的最大恒定载荷。 即：在C作用下，轴承工作106r而不点蚀失效的R=90% Cr：基本额定动载荷 对向心轴承（6、N）：Cr纯径向载荷 对角接触轴承（3、7）：Cr载荷的径向分量 Ca：基本额定动载荷：5类 Ca纯轴向载荷 C 1）C由试验得出，查手册； 2）C 轴承抗疲劳承载能力；同类不同型号 轴承，C不同。 3）设计时需满足：一定工况下的 说明： 第九章 二、当量动载荷二、当量动载荷P P 实际工作时，轴承可能同时受FA、FR 将FR、FA转化为的载荷 AR FYFXP X，确定FR对寿命影响效

13、应的大小； Y，确定FA对寿命影响效应的大小； 将FR、FA折合为Cr或Ca 为了与C在相同条件下比较转化 式中： 向心轴承：P=FR；推力轴承：P=FA 第九章 由表7-7知，X、Y受e轴向载荷“判断系数”影响 orA CF由确定（C0r） 1） 当 e F F R A 时，FA较小，忽略不计，取X=1、Y=0； 2）当 e F F R A 时，需计入FA影响，X1，Y0，查手 册 三、寿命计算三、寿命计算 已知：CP 时， rL 6 10 10。CP 时，? 10 L 第九章 PL曲线 constLP 10 10 1LPC r P C L 6 10 10 第九章 工程中常用小时数表示寿命：

14、 P C nP C n Lh 16670 60 106 n轴承转速r/min 注意：。 第九章 Pf Cf n L P T h 60 106 考虑温度和载荷的影响： fT温度系数，表9-5 fP载荷系数，表9-6 设计时，应： hh LL 若已知 PL h， ，求得 h T P L n P f f C 6 10 60 （N） 查手册，选型号，使 CC 用于校核寿命 用于设计选型 h L 轴承预期使用寿命 第九章 Fr1 Fs1 FR FA Fr2 Fs2 Fs1 Fs2 FA Fs1 FA Fs2 Fs1 FA Fs2 Fs1+FAFs2 Fa1=Fs1Fa2=Fs1+FA(=Fs2+Fs2)

15、 Fs2 Fs1 Fs1+FAFs2 Fa1=Fs2-FA(=Fs1+Fs1)Fa2=Fs2 四、角接触轴承和轴向载荷四、角接触轴承和轴向载荷F FA A的计算的计算 1、作用于轴上的外载荷 第九章 FR在、成对安装的轴承上产生径向载荷 FR1 FR2 轴上有外载荷：FR和FA 第九章 B a B/2 Dpw a C B FR作用点为“载荷作用中心”：位置用a表示。 a ：载荷作用中心至轴承外侧端面距离（查手册） 第九章 由前知：FR1、FR2Fs1、Fs2（轴向） 产生 Fs1、Fs2、FA如何作用到轴承上？ 2、轴向载荷计算 第九章 右端轴承 “压紧” 左端轴承 “放松” aSssA FF

16、FFF 1222 11sA FF （1）若 21sas FFF合力右：轴有右移趋势 Fs1Fs2Fa 阻止轴右移：Fs2 Fs2 第九章 左端“压紧” 右端“放松” asssA FFFFF 2111 22sA FF （2） 21saS FFF合力左：轴有左移趋势 Fs1Fs2Fa 阻止轴左移：Fs1 Fs1 第九章 1）根据轴承和 、 指向，判定“”和“”。 2）。 3）。 第九章 1、求支反力（力平衡、力矩平衡）FR1、FR2； 2、求附加轴向力Fs1、Fs2(对3类： Y F F R s 2 Y取 e F F r A 时值) 3、根据轴承安装方式及合力的指向判定“压紧”、 “放松”端，求出FA1、FA2； 4、根据e F F R A 1 1 ？：是 X、Y查表，否 X=1、Y=0 e F F R A 2 2 ？：是 X、Y查表，否 X=1、Y=0 )( 111ARP YFXFfP)( 222ARP YFXFfP， 取),max( 21 PPP 第九章 （P205，表9-8）； 5、校核式： hh L P C n L 16670 10 设计选择式：CL n PC h 16670 ：无Fs，Fa由承受， 即：， 球轴承：=3 滚子轴承：=10/3