河海大学机械设计滚动轴承ppt课件

1、第十六章第十六章 滚动轴承滚动轴承 滚动轴承是现代机器中广泛运用的零件之一，它是依托滚动轴承是现代机器中广泛运用的零件之一，它是依托主要元件间的滚动接触来支承转动零件的例如：转动的主要元件间的滚动接触来支承转动零件的例如：转动的齿轮与轴。齿轮与轴。滚动轴承的构成：内圈、外圈、滚动体、坚持架等滚动轴承的构成：内圈、外圈、滚动体、坚持架等坚持架坚持架内内圈圈外外圈圈滚动滚动体体故学习本章的目的主要处理三个问题：故学习本章的目的主要处理三个问题：1 1、如何选择滚动轴承的类型；、如何选择滚动轴承的类型；2 2、滚动轴承的寿命计算；、滚动轴承的寿命计算；3 3、滚动轴承组合设计；、滚动轴承组合设计；

2、摩擦阻尼小，启动灵敏；摩擦阻尼小，启动灵敏； 可同时接受径向和轴向载荷，简化了支承构造；可同时接受径向和轴向载荷，简化了支承构造； 径向间隙小，还可用预紧方法消除间隙，径向间隙小，还可用预紧方法消除间隙， 回转精度高；回转精度高； 互换性好，易于维护。互换性好，易于维护。缺陷：缺陷：抗冲击才干较差；抗冲击才干较差；高速时噪声大，寿命较低；高速时噪声大，寿命较低；径向尺寸大。径向尺寸大。161 161 滚动轴承的根本类型滚动轴承的根本类型1 1、按承载方向和公称接触角分类、按承载方向和公称接触角分类滚动体与套圈接触处的法线滚动体与套圈接触处的法线与轴承的径向平面之间的与轴承的径向平面之间的夹角夹

3、角，称为公称接触角。，称为公称接触角。推力轴承：推力轴承： 45 90 ，主要接受轴向载荷；，主要接受轴向载荷；轴向接触轴承轴向接触轴承90的推力轴承的推力轴承推力角接触轴承推力角接触轴承 45 90的推力轴承的推力轴承向心轴承：向心轴承：045，主要接受径向载荷；，主要接受径向载荷；径向接触轴承径向接触轴承0 的向心轴承；的向心轴承；向心角接触轴承向心角接触轴承 0495mmc) d495mm，d=22d=22，2828，32mm 32mm 时时 内径代号直接用内径尺寸表示，但与尺寸系内径代号直接用内径尺寸表示，但与尺寸系列之间用列之间用/ / 分开分开如，调心滚子轴承如，调心滚子轴承230

4、/500230/500，d=500mmd=500mma) a) 内径代号内径代号5=5=内径内径 如：如：0808表示轴承内径表示轴承内径d=5d=508=40mm08=40mm。内径内径d d1010121215151717代代 号号0000010102020303b) b) 特殊情况：特殊情况：二、前置代号二、前置代号 表示轴承的分部件，用字母表示表示轴承的分部件，用字母表示 L可分离轴承的可分离内圈或外圈可分离轴承的可分离内圈或外圈K滚子和保持架组件滚子和保持架组件R不带可分离内圈或外圈的轴承不带可分离内圈或外圈的轴承F凸缘外圈的向心球轴承凸缘外圈的向心球轴承WS推力圆柱滚子轴承轴圈推力

5、圆柱滚子轴承轴圈GS推力圆柱滚子轴承座圈推力圆柱滚子轴承座圈三、后置代号三、后置代号轴承的构造、公差、游隙及资料的特殊要求等轴承的构造、公差、游隙及资料的特殊要求等1 1内部构造代号内部构造代号 2 2密封、防尘与外部外形变化代号密封、防尘与外部外形变化代号 5 5轴承的公差等级轴承的公差等级 精度高精度高 低低 代号代号 /P2 /P2、/P4/P4、/P5/P5、/P6X/P6X、/P6/P6、/P0 /P0 公差等级公差等级 2 4 5 6X 6 0 2 4 5 6X 6 0普通级可省略普通级可省略 6 6轴承的径向游隙轴承的径向游隙 3 3坚持架资料代号坚持架资料代号 代号代号 /C1

6、 /C1、/C2/C2、/C3/C3、/C4/C4、/C5 /C5 4 4轴承资料代号轴承资料代号 7 7轴承的配置轴承的配置四、轴承代号例如四、轴承代号例如6308：6深沟球轴承，深沟球轴承，3中系列，中系列，08 内径内径d=40mm， 公差等级为公差等级为0级，游级，游隙组为隙组为0组；组； N105/P5： N圆柱滚子轴承，圆柱滚子轴承，1特轻系列，特轻系列，05内径内径d=20mm，公差等级为，公差等级为5级，游隙组为级，游隙组为0组；组；7214AC/P4： 7角接触球轴承，角接触球轴承，2轻系列，轻系列，14内径内径d=70mm，公差等级为，公差等级为4级，级，游隙组为游隙组为0

7、组，公称接触角组，公称接触角=25；30213：3圆锥滚子轴承，圆锥滚子轴承，2轻系列，轻系列，13内径内径d=65mm，0正常宽度正常宽度(0不可不可省略省略)，公差等级为，公差等级为0级，游隙组为级，游隙组为0组；组；6103： 6深沟球轴承，深沟球轴承，1特轻系列，特轻系列，03内径内径d=17mm，公差等级为，公差等级为0级，级，游隙组为游隙组为0组；组；注：滚动轴承代号比较复杂，上述代号仅为最常用的、最有规律的部分。注：滚动轴承代号比较复杂，上述代号仅为最常用的、最有规律的部分。详细运用时，假设遇到看不懂的代号时，应查阅工程手册详细运用时，假设遇到看不懂的代号时，应查阅工程手册 五、

8、五、 滚动轴承类型的选择滚动轴承类型的选择1、根据载荷的大小及性质、根据载荷的大小及性质2、根据载荷的方向、根据载荷的方向4、根据回转精度、根据回转精度5、根据调心性能、根据调心性能3、根据转速的高低、根据转速的高低16-3 滚动轴承的选择计算滚动轴承的选择计算一、滚动轴承的载荷分析一、滚动轴承的载荷分析各滚动体的受力情况如何？各滚动体的受力情况如何？FAQiQj当轴承仅遭到纯轴向力当轴承仅遭到纯轴向力F A 作用时：作用时：载荷由各滚动体平均分担，即：载荷由各滚动体平均分担，即：Qi Qj 当轴承仅遭到纯径向力当轴承仅遭到纯径向力 R 作用时：作用时：接触点产生弹性变形，内圈下沉接触点产生弹

9、性变形，内圈下沉，RQ2QmaxQ1Q2Q1最多只需半圈滚动体受载。最多只需半圈滚动体受载。承载区各滚动体的变形量不同，承载区各滚动体的变形量不同，受载大小也不同。受载大小也不同。max5QRz对于点接触轴承：对于点接触轴承：max4.6QRz对于线接触轴承：对于线接触轴承：滚动体与套圈滚道接触点的接触应力是变应力，滚动体与套圈滚道接触点的接触应力是变应力，可看成脉动循环变应力。可看成脉动循环变应力。全部滚动全部滚动体个数体个数滚动体外表、套圈滚道都能够发生点蚀。滚动体外表、套圈滚道都能够发生点蚀。二、滚动轴承的失效方式二、滚动轴承的失效方式1、疲劳点蚀、疲劳点蚀 最主要的失效方式最主要的失效

10、方式防止点蚀破坏，是计算滚动轴承的主要目的。防止点蚀破坏，是计算滚动轴承的主要目的。接触应力过大，元件外表出现较大塑性变形。接触应力过大，元件外表出现较大塑性变形。2、塑性变形、塑性变形 低速轴承的主要失效方式低速轴承的主要失效方式缘由是载荷过大或冲击载荷作用。缘由是载荷过大或冲击载荷作用。3、磨损、胶合、坚持架断裂等、磨损、胶合、坚持架断裂等运用维护不当而引起的，属于非正常失效。运用维护不当而引起的，属于非正常失效。计算准那么：计算准那么：普通轴承普通轴承疲劳寿命计算针对点蚀疲劳寿命计算针对点蚀静强度计算静强度计算低速或摆动轴承低速或摆动轴承只进展静强度计算只进展静强度计算高速轴承高速轴承进

11、展疲劳寿命计算、校验极限进展疲劳寿命计算、校验极限转速。转速。三、三、 轴承寿命轴承寿命轴承寿命轴承寿命轴承中任一元件轴承中任一元件 出现疲劳点蚀出现疲劳点蚀 前所阅历的总转数前所阅历的总转数或总任务小时数。或总任务小时数。 根本额定寿命根本额定寿命一批一样一批一样 的轴承，在一样的条件下运转，其中的轴承，在一样的条件下运转，其中90 的轴承不发生疲劳点蚀的轴承不发生疲劳点蚀 前所阅历的总转数或总任务前所阅历的总转数或总任务小时数。用小时数。用 L百万转或百万转或 Lh 小时表示。小时表示。可靠度可靠度一组一样的轴承能到达或超越规定寿命的百分率一组一样的轴承能到达或超越规定寿命的百分率9010

12、完好完好按额定寿命选用轴承，可靠性为按额定寿命选用轴承，可靠性为90 。留意：额定寿命随运转条件而变化。留意：额定寿命随运转条件而变化。 根本额定动载荷根本额定动载荷 轴承在额定寿命轴承在额定寿命 为为 106 转转 时，所能接受的最大载时，所能接受的最大载荷，用荷，用 C 表示。表示。即：在即：在C 的作用下，运转的作用下，运转 106 转转 时，有时，有10的的轴承出现点蚀，轴承出现点蚀，90的轴承完好。的轴承完好。额定动载荷越大额定动载荷越大轴承的承载才干越大轴承的承载才干越大对于详细轴承，对于详细轴承，C 为定值，按手册查取。为定值，按手册查取。C r 向心轴承的根本额定动载荷，称为径

13、向额定动载荷。向心轴承的根本额定动载荷，称为径向额定动载荷。C a 推力轴承的根本额定动载荷，称为轴向额定动载荷。推力轴承的根本额定动载荷，称为轴向额定动载荷。四、寿命计算四、寿命计算目的目的 根据任务条件和设计要求，选择适宜的轴承。根据任务条件和设计要求，选择适宜的轴承。L 106rPCP11L1轴承的疲劳曲线轴承的疲劳曲线L2P2载荷与额定寿命的关系曲线：载荷与额定寿命的关系曲线：常数LP式中：式中：P 为当量动载荷；为当量动载荷；L为为P 作用下的额定寿命。作用下的额定寿命。为寿命指数，为寿命指数， 球轴承球轴承 3， 滚子轴承滚子轴承 10/3 。所以：所以：610CLrP实践计算时，

14、常用小时数表示轴承的额定寿命：实践计算时，常用小时数表示轴承的额定寿命：61060hCLhnP或：或：66010hnLCPN知轴承的知轴承的C C ，计算额定寿命，计算额定寿命根据预期寿命根据预期寿命LhLh，计算所需的，计算所需的C C610CLP当载荷为额定动载荷当载荷为额定动载荷C 时：时：当任务温度高于当任务温度高于100时，时，C 值会下降，用温度系数值会下降，用温度系数 ft 修修正正;思索到任务中的冲击和振动的影响，用载荷系数思索到任务中的冲击和振动的影响，用载荷系数 fp 修修正正.61060thpf CLhnf P66010phtf PnLCNf寿命计算时，应满足：寿命计算时

15、，应满足：hhLL或：或： CC或：或：五、当量动载荷五、当量动载荷 P 的计算的计算对于向心轴承，对于向心轴承，C 为径向力；为径向力；对于推力轴承，对于推力轴承，C 为轴向力。为轴向力。但轴承能够同时接受径向载荷但轴承能够同时接受径向载荷Fr 和轴向载荷和轴向载荷Fa。FaFr为了与为了与 C 在一样的条件下进展比较，引入当量动在一样的条件下进展比较，引入当量动载荷的概念。载荷的概念。当量动载荷：一假想载荷，与当量动载荷：一假想载荷，与C 同类型，它对轴同类型，它对轴承的作用与实践载荷的作用等效。用承的作用与实践载荷的作用等效。用 P 表示。表示。raPXFYFX 径向系数径向系数Y 轴向

16、系数轴向系数查表查表1612X、Y 的作用是将的作用是将Fr 、 Fa 折合成当量动载荷。折合成当量动载荷。aPFX、Y 取决于：取决于： Fa / Fr和参数和参数 e 。假设：假设： Fa / Fr e X 0、Y 0假设：假设： Fa / Fr e X 1、Y 0参数参数 e 根据根据 Fa /C0r 确定，它反映了轴承接受轴向载荷的才干。确定，它反映了轴承接受轴向载荷的才干。对于只能接受径向力的向心轴承如圆柱滚子轴承：对于只能接受径向力的向心轴承如圆柱滚子轴承：rPF对于只能接受轴向力的推力轴承如推力球轴承：对于只能接受轴向力的推力轴承如推力球轴承：六、向心角接触轴承轴向载荷六、向心角

17、接触轴承轴向载荷1、角接触轴承的内部轴向力、角接触轴承的内部轴向力 FFr径向载荷径向载荷 R R 的计算见轴系受力分析，即：的计算见轴系受力分析，即：22VHRRRRV1RV2RH1RH2FrFaFt?aFA 而：而：O O点点 支反力作用点，法线与轴线的交点。支反力作用点，法线与轴线的交点。向心角接触轴承角接触球轴承、圆锥滚子向心角接触轴承角接触球轴承、圆锥滚子轴承受纯径向载荷作用后，会产生内部轴轴承受纯径向载荷作用后，会产生内部轴向分力向分力F F。表表16161313给出了给出了F F 的近似计算方法。的近似计算方法。留意留意 F 的方向的方向FFiFiFiO角接触球轴承角接触球轴承2

18、、角接触轴承的陈列方法、角接触轴承的陈列方法为使为使F F 得到平衡，角接触轴承必需成对运用。得到平衡，角接触轴承必需成对运用。普通有两种安装方式：普通有两种安装方式： 正装正装 面对面安装面对面安装两轴承外圈的窄边相对，两轴承外圈的窄边相对，即内部轴向力指向相对。即内部轴向力指向相对。 反装反装 背靠背安装背靠背安装两轴承外圈的宽边相对，两轴承外圈的宽边相对，即内部轴向力指向相背。即内部轴向力指向相背。正装时跨距短，轴刚度大；正装时跨距短，轴刚度大；反装时跨距长，轴刚度小；反装时跨距长，轴刚度小；问题：两个角接问题：两个角接触轴承朝一个方触轴承朝一个方向布置行吗？向布置行吗？为简化计算，为简

19、化计算，以为支反力作以为支反力作用于轴承宽度用于轴承宽度的中点。的中点。FA F1F2FA F2F13、角接触轴承的轴向载荷、角接触轴承的轴向载荷Fa当外载既有径向载荷又有轴向载荷时，角接触轴承的当外载既有径向载荷又有轴向载荷时，角接触轴承的轴向载荷轴向载荷 Fa Fa ？要同时思索轴向外载要同时思索轴向外载 Fa Fa和内部轴向力和内部轴向力F F。F1Fr2Fr1F21作出轴及其配合的轴承内圈为分别体的受力简作出轴及其配合的轴承内圈为分别体的受力简图，判别两端轴承的派生轴向力方向，并给轴图，判别两端轴承的派生轴向力方向，并给轴承编号。承编号。2由由FR计算径向载荷计算径向载荷Fr1 和和F

20、r2 ，再由，再由Fr1 、Fr2 计算派生轴向力计算派生轴向力F1和和F2。3计算轴承的轴向载荷计算轴承的轴向载荷Fa1 和和Fa2 。n轴向载荷分析计算过程轴向载荷分析计算过程 假设假设 F2 F2 + FA F1 + FA F1 轴向合力向右，轴有向右挪动的趋势，轴向合力向右，轴有向右挪动的趋势，F2F1FAS圆锥滚子轴承的简图如下将内圈与轴视为一体：圆锥滚子轴承的简图如下将内圈与轴视为一体：21外圈被固定，右轴承被压紧，会产生反力外圈被固定，右轴承被压紧，会产生反力S S，21ASFFF F1 和和 S 都是右轴承所受的力，故：都是右轴承所受的力，故：112aAFFSFF使轴向力平衡，

21、使得使轴向力平衡，使得故：故：而左轴承被放松，而左轴承被放松，22aFFFr2Fr1即：即：Fa2=F2 放松端放松端 Fa1=F2 FA 压紧端压紧端合力合力 假设假设 FA +F2 FA +F2 F1 F1 + FA F1轴向合力向右，轴有向右挪动的趋势，轴向合力向右，轴有向右挪动的趋势，左轴承被压紧，会产生反力左轴承被压紧，会产生反力S S ，使轴向力平衡：，使轴向力平衡：12AFSFF 12aAFFF22aFF压紧端压紧端放松端放松端FASF1F212轴向合力向左，轴有向左挪动的趋势，轴向合力向左，轴有向左挪动的趋势，右轴承被压紧，会产生反力右轴承被压紧，会产生反力S S ， 使轴向力

22、平衡：使轴向力平衡：12AFFFS 假设假设 F2 F2 + FA F1 + FA F1，11aFF21aAFFF放松端放松端压紧端压紧端归纳如下：归纳如下：根据陈列方式判明内部轴向力根据陈列方式判明内部轴向力F1F1 、F2F2 的方向；的方向；判明轴向合力指向及轴能够挪动的方向，判明轴向合力指向及轴能够挪动的方向，分析哪端轴承被分析哪端轴承被“压紧，哪端轴承被压紧，哪端轴承被“放松；放松；“放松端的轴向载荷等于本身的内部轴向力，放松端的轴向载荷等于本身的内部轴向力，“压紧端的轴向载荷等于除去本身内部轴向力外压紧端的轴向载荷等于除去本身内部轴向力外其它轴向力的代数和。其它轴向力的代数和。对于

23、可以接受少量轴向力而对于可以接受少量轴向力而0 的向心轴承：的向心轴承：如深沟球轴承如深沟球轴承FAFr1Fr2由于：由于：0 ,F10 ，F2 0所以：所以：AFA图中：图中： Fa10Fa2FA16-4 滚动轴承的静强度计算滚动轴承的静强度计算目的目的 防止轴承元件发生塑性变形防止轴承元件发生塑性变形针对低速或受较大冲击载荷作用的轴承针对低速或受较大冲击载荷作用的轴承根本额定静载荷根本额定静载荷 C0 C0 ： 限制塑性变形的极限载荷值限制塑性变形的极限载荷值对向心轴承为对向心轴承为 C0r C0r 径向额定静载径向额定静载荷荷对推力轴承为对推力轴承为 C0a C0a 轴向额定静载荷轴向额

24、定静载荷静强度条件静强度条件 ：000SCP P0 当量静载荷当量静载荷S0 静强度平安系数静强度平安系数AYRXP000径向系数径向系数轴向系数轴向系数16-5 滚动轴承的组合设计滚动轴承的组合设计组合设计的内容包括：组合设计的内容包括： 固定固定实践上是对整个轴系起固定作用，接受轴向力，实践上是对整个轴系起固定作用，接受轴向力，防止轴系发生轴向蹿动。防止轴系发生轴向蹿动。 调整调整 配合与装拆配合与装拆 光滑与密封光滑与密封一、滚动轴承的轴向固定一、滚动轴承的轴向固定组合设计合理与否将影响轴系的受力、运转精度、组合设计合理与否将影响轴系的受力、运转精度、轴承寿命及机器性能。轴承寿命及机器性

25、能。常用两种固定方法：常用两种固定方法：两端固定两端固定一端固定、一端游动一端固定、一端游动最常见的固定方式。最常见的固定方式。两个轴承外圈都在一方向用轴承盖进展固定。两个轴承外圈都在一方向用轴承盖进展固定。适宜于任务温升不高的短轴跨距适宜于任务温升不高的短轴跨距 L 400 mm L 400 mm思索到轴的受热伸长，应留出热补偿间隙思索到轴的受热伸长，应留出热补偿间隙 C C 。mm4 . 02 . 0C对于深沟球轴承：对于深沟球轴承：对于向心角接触轴承：对于向心角接触轴承： 其轴向间隙可在轴承内部调整其轴向间隙可在轴承内部调整图上可省略不画。图上可省略不画。适宜于任务温升高的长轴跨距适宜于任务温升高的长轴跨距 L L 400 mm 400 mm固定支点的轴承外圈左右均固定，承当双向轴向力。固定支点的轴承外圈左右均固定，承当双向轴向力。游动支点的轴承只接受径向力，不接受轴向力。游动支点的轴承只接受径向力，不接受轴向力。固定支点固定支点Fa 不大不大 深沟球轴承深沟球轴承6Fa较大较大 一对角接触轴承一对角接触轴承3、7Fa和和 Fr 均大均大 推力轴承与向心轴承组合推力轴承与向心轴承组合游动支点游动支点深沟球轴承深沟球轴承6 内圈轴向需固定内圈轴向需固定圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承N内、外圈轴向均需固