[工学]机械设计哈 10滚动轴承ppt课件

1、第十章第十章 滚动轴承滚动轴承10.1 10.1 滚动轴承的构造和特点滚动轴承的构造和特点12341、滚动轴承的组成、滚动轴承的组成外圈外圈1、内圈、内圈2、滚动体、滚动体3、坚持架、坚持架4滚动体的种类有滚动体的种类有2、特点与滑动轴承相比、特点与滑动轴承相比 1) 摩擦系数小，摩擦系数小，f=0.0010.004 2) 启动灵敏；启动灵敏； 3) 光滑容易光滑容易 4) 规范化、互换规范化、互换 5) 但抗冲击载荷才干差，很难做成剖分式但抗冲击载荷才干差，很难做成剖分式滚动轴承中的承载方式为点或线接触，最大接触应力可以高达滚动轴承中的承载方式为点或线接触，最大接触应力可以高达4000MPa

2、；3、资料、热处置及用途、资料、热处置及用途 套圈及滚动体：套圈及滚动体：GCr15普通普通 、9Cr184400C-防锈、防锈、 GCr4Mo4V(M50)高温高温. G代表公用滚动轴承钢代表公用滚动轴承钢坚持架：高聚物、低碳钢、铜、夹布胶木坚持架：高聚物、低碳钢、铜、夹布胶木各类轴承及滚动体各类轴承及滚动体10.2 滚动轴承的类型和选择滚动轴承的类型和选择一、滚动轴承的类型一、滚动轴承的类型按滚动体的外形分按滚动体的外形分球轴承球轴承滚子轴承滚子轴承轴承公称接触角轴承公称接触角: :滚动体与外圈轨道接触点的法线和轴承半滚动体与外圈轨道接触点的法线和轴承半径方向的夹角径方向的夹角00901.

3、向心轴承向心轴承(0 )径向接触轴承(045 )向心角接触轴承2.推力轴承推力轴承(90 )轴向接触轴承(4590 )推力角接触轴承按受力分：按受力分：国家规范国家规范GB/T272-1993中，按载荷方向及构造不同进展分类中，按载荷方向及构造不同进展分类单列单列双列双列按滚动体列数分：按滚动体列数分：多列多列二、滚动轴承类型的选择二、滚动轴承类型的选择选择滚动轴承类型时可参考以下几点：选择滚动轴承类型时可参考以下几点：1 1当载荷加大后有冲击载荷时，宜用滚子轴承；当载荷加大后有冲击载荷时，宜用滚子轴承；当载荷较小时，宜用球轴承。当载荷较小时，宜用球轴承。2 2当只受径向载荷时，或虽同时受径向

4、和轴向载当只受径向载荷时，或虽同时受径向和轴向载 荷，但以径向载荷为主时，运用向心轴承。荷，但以径向载荷为主时，运用向心轴承。 当只受轴向载荷时，普通运用推力轴承，而当当只受轴向载荷时，普通运用推力轴承，而当转速很高时，可用角接触球轴承或深沟球轴承。转速很高时，可用角接触球轴承或深沟球轴承。 当径向和轴向载荷都较大时，应采用角接触轴当径向和轴向载荷都较大时，应采用角接触轴承。承。4当要求支承具有较大刚度时，运用滚子轴承。当要求支承具有较大刚度时，运用滚子轴承。5当轴的挠曲变形大或轴承座孔不同、跨度大而当轴的挠曲变形大或轴承座孔不同、跨度大而对支承有调心要求时，应选用调心轴承。对支承有调心要求时

5、，应选用调心轴承。6为便于轴承的装拆，可选用内、外圈分别的轴为便于轴承的装拆，可选用内、外圈分别的轴承。承。7从经济角度看，球轴承比滚子轴承廉价，精度从经济角度看，球轴承比滚子轴承廉价，精度低的轴承比精度高的轴承廉价，普通构造轴承比特低的轴承比精度高的轴承廉价，普通构造轴承比特殊构造的轴承廉价。殊构造的轴承廉价。3当转速较高时，宜用球轴承；当转速较低时，当转速较高时，宜用球轴承；当转速较低时，可用滚子轴承，也可用球轴承。可用滚子轴承，也可用球轴承。10.3 滚动轴承代号滚动轴承代号下表表示滚动轴承代号的构成下表表示滚动轴承代号的构成前置代号 基本代号 后置代号 成 套 轴 承 分 部 件 类型

6、代号 尺寸系列代号 内径代号 内部结构代号 密封防尘与外圈形状变化代号 保持架结构及材料变化代号 轴承材料变化代号 公差等级代号 游隙组代号 配置代号 其它 1.类型代号：类型代号：2.尺寸系列代号：承载才干发生变化尺寸系列代号：承载才干发生变化,更全见表更全见表10-4宽度系列与直径系列宽度系列与直径系列见表见表10-23.内径代号：内径大小内径代号：内径大小轴承内径d/(mm) 内径代号 示例 10 00 12 01 15 02 1017 17 03 深沟球轴承6201 内径d=12mm 20495 (22、 28、 32 除外) 用内径除以5 得的商数表示。当商数只有个位数时，需在十位数

7、处用0 占位 深沟球轴承6210 内径d=50mm 500 以及22、28、32 用内径毫米数直接表示，并在尺寸系列代号与内径代号之间用“/”号隔开 深沟球轴承 62/500,内径d=500mm 62/22,内径d=22mm 4.内部构造代号内部构造代号代号 示例 对应旧标准 C 角接触球轴承 公称接触角15 7210C 36210 AC 角接触球轴承 公称接触角25 7210AC 46210 B 角接触球轴承 公称接触角40 7210B 66210 圆锥滚子轴承 接触角加大 32310B - E 加强型,改进结构设计,增大承载能力 NU207E 32207 E 5.公差等级代号公差等级代号

8、精度低 精度高 示例 /P0 /P6 /P5 /P4 /P2 6206/P5 对应旧标准 G E D C B D206 6.6.配置代号配置代号代号 /DB /DF /DT 含义 背对背安装方式 面对面安装方式 串联安装方式 示例 旧标准 236210 336210 436210 7.轴承代号的编制规那么轴承代号的编制规那么(1)轴承代号按顺序从左至右陈列。轴承代号按顺序从左至右陈列。(2)当轴承类型代号用字母表示时当轴承类型代号用字母表示时,字母与其字母与其后的数字之间应空一个字符。后的数字之间应空一个字符。(3)根本代号与后置代号之间应空一个字符根本代号与后置代号之间应空一个字符,但当后置

9、代号中有但当后置代号中有“-号或号或“/号时号时,不再留不再留空。空。(4)公差等级代号中的公差等级代号中的/P0省略不写。省略不写。例如例如:7 2 10C7210 C/P5/DF/P5 /DF轴承类型为角接触球轴承轴承类型为角接触球轴承尺寸类型代号尺寸类型代号, ,其中其中宽度类型代号为宽度类型代号为0,0,窄系列窄系列, ,省略不写省略不写, ,直径系列代号为直径系列代号为2,2,轻系列轻系列轴承内径轴承内径5 1050dmm空一个字符空一个字符公称接触角公称接触角15轴承公差等级为轴承公差等级为5 5级级面对面配置面对面配置32210/P3/DB练习背对背安装背对背安装3级精度级精度直

10、径直径50mm宽、轻系列宽、轻系列圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承10.4 滚动轴承的失效方式和计算准那么滚动轴承的失效方式和计算准那么一、滚动轴承的失效方式一、滚动轴承的失效方式各接触点受力：受交变载荷各接触点受力：受交变载荷钢球疲劳点蚀钢球疲劳点蚀陶瓷球疲劳点蚀陶瓷球疲劳点蚀1.疲劳点蚀：滚动轴承最常见的失效方式。疲劳点蚀：滚动轴承最常见的失效方式。内环上的疲劳点蚀内环上的疲劳点蚀轴承胶合轴承胶合2.塑性变形：受较大静载或冲击载荷塑性变形：受较大静载或冲击载荷3.磨粒磨损：杂质进入磨粒磨损：杂质进入4.胶合：高速、重载、发热胶合：高速、重载、发热二、滚动轴承的计算准那二、滚动轴承的计算准那么么寿命

11、计算：对于转动的滚动轴承，疲劳点蚀是寿命计算：对于转动的滚动轴承，疲劳点蚀是其主要失效方式，因此主要是进展寿命计算，其主要失效方式，因此主要是进展寿命计算，必要时再作静强度校核。必要时再作静强度校核。静强度计算：对于不转动、低速或摆动的轴承，静强度计算：对于不转动、低速或摆动的轴承，部分塑性变形是其主要失效方式，因此主要是部分塑性变形是其主要失效方式，因此主要是进展静强度计算。进展静强度计算。校核极限转速：对于高速轴承，发热以致胶合校核极限转速：对于高速轴承，发热以致胶合是其主要失效方式，因此除进展寿命计算外还是其主要失效方式，因此除进展寿命计算外还应该校核极限转速。应该校核极限转速。10.5

12、 滚动轴承的寿命计算滚动轴承的寿命计算一、根本公式一、根本公式根本额定动负荷：轴承任务温度在根本额定动负荷：轴承任务温度在100 C以下以下,根本额定寿命根本额定寿命61 10Lr 时，轴承所能接受的最大载荷，时，轴承所能接受的最大载荷，用用C表示。表示。根本额定动负荷根本额定动负荷的方向的方向:对于推力轴承为中心轴向载荷对于推力轴承为中心轴向载荷对于角接触向心轴承为载荷的径向分量对于角接触向心轴承为载荷的径向分量根本额定寿命根本额定寿命 ： 一批一样轴承，在一样条件下运转，一批一样轴承，在一样条件下运转， 90%轴轴承在疲劳点蚀前转过的承在疲劳点蚀前转过的 转数，单位为转数，单位为106 r

13、。对于向心轴承为径向载荷对于向心轴承为径向载荷疲劳曲线疲劳曲线疲劳寿命威布尔分布疲劳寿命威布尔分布105106107108510203040506070809095510203040506070809095 失 效 概率，循环 次数，次105106107108510203040506070809095510203040506070809095 失 效 概率，循环 次数，次载荷P1载荷P2载荷P1载荷P2由实验得到的曲线1C 常数1CL P在当量动载荷在当量动载荷P作用下的根本额定寿命为作用下的根本额定寿命为610CLrP滚动轴承的载荷与寿命之间的关系滚动轴承的载荷与寿命之间的关系:P L常数:

14、,3;,10/3寿命指数 对于球轴承对于滚子轴承。61060hCLhnP常用小时数表示根本额定寿命常用小时数表示根本额定寿命Lh引入温度系数引入温度系数fT hPCfnLTh6010691010606见表选择轴承根据需要的（中或大修），可以求如知道预期寿命hhthLCnLfPCCL二、当量动载荷二、当量动载荷 把实践载荷折算为与根本额定动负荷的方向一把实践载荷折算为与根本额定动负荷的方向一样的一假想载荷，在该假想载荷作用下轴承的寿命样的一假想载荷，在该假想载荷作用下轴承的寿命与实践载荷作用下的寿命一样，那么称该假想载荷与实践载荷作用下的寿命一样，那么称该假想载荷为当量动载荷，用为当量动载荷，用

15、P表示。表示。 向心轴承向心轴承P为径向载荷为径向载荷,推推力轴承力轴承P为轴向载荷为轴向载荷当量动载荷当量动载荷P的计算式：的计算式：XY 、径向系数和轴向系数raFF 、轴承的径向载荷和轴向载荷1110)(负荷系数，见表parpfYFXFfP三、角接触轴承的内部轴向力三、角接触轴承的内部轴向力轴承类型轴承类型角接触球轴承角接触球轴承圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承7000C型型(=150)7000AC型型(=250)7000B型型(=400)S0.5Fr0.7Fr1.1FrFr/2Y内部轴向力方向内部轴向力方向-内、外圈脱离内、外圈脱离(看着外圈固定看着外圈固定) 表表10-12 内部轴向力内部轴

16、向力S由力的平衡条件得由力的平衡条件得21WSSA轴承轴承压紧压紧,作用在轴承作用在轴承上的轴向载荷为上的轴向载荷为轴承轴承放松放松,作用在轴承作用在轴承上的轴向载荷只需本身的内上的轴向载荷只需本身的内部轴向力部轴向力,即即11aFS221aFWSAS取轴承内圈和轴为分别体取轴承内圈和轴为分别体(1)(1)假设假设21SAS由力的平衡条件得由力的平衡条件得, , 在轴承在轴承上上, ,指向左指向左 轴承轴承压紧压紧,作用在轴承作用在轴承上的轴向载荷为上的轴向载荷为轴承轴承 放松放松,作用在轴承作用在轴承 上的轴向载荷只需本上的轴向载荷只需本身的内部轴向力身的内部轴向力,即即(2)(2)假设假设

17、21SAS21SWASASWSFa21122SFaW(3)(3)假设假设轴向力判别轴向力判别: : 1) 1)判别压紧端判别压紧端, ,放松端放松端 2)2)压紧端轴向力为除本身内部轴向力外其他轴向压紧端轴向力为除本身内部轴向力外其他轴向力的合成力的合成 3)3)放松端轴向力为本身内部轴向力放松端轴向力为本身内部轴向力同一支点成对安装同一型号角接触轴承计算特点同一支点成对安装同一型号角接触轴承计算特点( (自学自学) )21SAS11SFa22SFa10.6 滚动轴承的静强度计算滚动轴承的静强度计算根本额定静负荷根本额定静负荷C0：滚动轴承中受载最大的滚动体与最弱座：滚动轴承中受载最大的滚动体

18、与最弱座圈滚道的接触处的塑性变形量之和为滚动体的圈滚道的接触处的塑性变形量之和为滚动体的1/10 000时的载时的载荷。荷。滚动轴承的静强度校核公式：滚动轴承的静强度校核公式：00000,CS PSPN静强度安全系数当量静载荷当量静载荷当量静载荷P0：是一个假想载荷，在当量静载荷作用下，轴：是一个假想载荷，在当量静载荷作用下，轴承的受载最大滚动体与滚道接触处的塑性变形总量与实践载承的受载最大滚动体与滚道接触处的塑性变形总量与实践载荷作用下的塑性变形总量一样。荷作用下的塑性变形总量一样。 ，由表10-14查取见手册按不同轴承取不同值，0C对于向心轴承、角接触轴承，当量静载荷取下面两式中对于向心轴

19、承、角接触轴承，当量静载荷取下面两式中计算出的较大值计算出的较大值,对于推力轴承对于推力轴承,=90, ; 90,000raPX FY F00XY 、分别为静径向系数和静轴向系数0rPFaFP 0arFFPtan3 . 2010.7 滚动轴承的极限转速滚动轴承的极限转速极限转速极限转速 :轴承在一定载荷和光滑条件下所允许的最高轴承在一定载荷和光滑条件下所允许的最高转速。查手册取值转速。查手册取值.limn载荷系数载荷系数 ：当轴承的当量动负荷：当轴承的当量动负荷P超越超越0.1C时时,需将手册需将手册中的极限转速乘以小于中的极限转速乘以小于1的系数。的系数。1f载荷分布系数载荷分布系数 ：当向

20、心轴接受轴向载荷时：当向心轴接受轴向载荷时,需将手册中需将手册中查得的极限转速乘以小于查得的极限转速乘以小于1的系数。的系数。2f最高转速最高转速lim21maxnffn10.8 滚动轴承部件组合设计滚动轴承部件组合设计轴承部件：在机器中轴承部件：在机器中,传动件、轴、滚动轴承、机体、光滑及传动件、轴、滚动轴承、机体、光滑及密封等组成为一个相互联络的有机整体。密封等组成为一个相互联络的有机整体。在进展轴承部件构造设计时，主要应思索以下几个问题。在进展轴承部件构造设计时，主要应思索以下几个问题。一、轴承部件的轴向固定一、轴承部件的轴向固定轴向固定：轴向固定：轴向力的接受方式轴向力的接受方式1.两

21、端固定支承两端固定支承分析轴向力如何接受，分析轴向力如何接受，即力如何传到支承上即力如何传到支承上为补尝轴受热变形为补尝轴受热变形,间间隙隙C=0.250.35支点跨距支点跨距l 3005002.一端固定、一端游动支承一端固定、一端游动支承外圈与端盖间隙：外圈与端盖间隙：23mm固定端如何固定固定端如何固定游动端如何游动游动端如何游动3.两端游动支承两端游动支承由于人字齿轮存在误差齿向载由于人字齿轮存在误差齿向载荷不均荷不均小齿轮轴做成两端游动小齿轮轴做成两端游动大齿轮轴必需做成两端固定大齿轮轴必需做成两端固定 见图见图10-254. 支承刚度支承刚度 反装反装(背靠背背靠背)跨距大，受力情况

22、不好跨距大，受力情况不好轴的刚度小轴的刚度小 正装正装(面对面面对面)跨距小，受力情况好跨距小，受力情况好轴的刚度大轴的刚度大二、轴承部件的调整二、轴承部件的调整1.轴承游隙的调整轴承游隙的调整2.轴上传动件位置的调整轴上传动件位置的调整(a)加减垫片加减垫片(b)调整螺钉调整螺钉垫片垫片1调整锥齿轮位置调整锥齿轮位置垫片垫片2调整轴承间隙调整轴承间隙径向位置由中径向位置由中心距保证心距保证轴向位置用垫轴向位置用垫片调整片调整蜗轮位置调整蜗轮位置调整二、轴承部件的调整二、轴承部件的调整3.轴承预紧轴承预紧 预先施加外力预先施加外力,使内外圈产生变形使内外圈产生变形,消除游隙消除游隙,提高提高刚

23、度与旋转精度刚度与旋转精度. 施加外力必需适当施加外力必需适当,可以经过实验确定可以经过实验确定.三、滚动轴承的配合三、滚动轴承的配合配合标注：配合标注：内圈与轴：只标注轴内圈与轴：只标注轴外圈与孔：只标注孔外圈与孔：只标注孔配合种类：配合种类：紧配合：转速高、载荷大、温度高、有振动、紧配合：转速高、载荷大、温度高、有振动、 内圈与轴一同转动内圈与轴一同转动松配合：经常装配、松配合：经常装配、 外圈静止、半圈受载外圈静止、半圈受载四、轴承的装拆四、轴承的装拆1.1.加热加热 (80900C)(80900C)2.2.利用拆装工具利用拆装工具留意：内、外环用不同工具留意：内、外环用不同工具留意：留

24、意：h1/4h1/4外环厚度外环厚度五、滚动轴承的光滑和密封五、滚动轴承的光滑和密封1.滚动轴承的光滑滚动轴承的光滑光滑的目的：减少摩擦磨损、吸收振动、降低温度光滑的目的：减少摩擦磨损、吸收振动、降低温度光滑方式：光滑方式：脂光滑：可接受较大载荷，脂光滑：可接受较大载荷， 便于密封及维护，便于密封及维护， 不宜填充过多不宜填充过多 dn 1.52 105 mm r/min 详细方式见表详细方式见表10-17 浸油光滑浸油光滑2.滚动轴承的密封滚动轴承的密封密封类型 图例 适用场合 说明 脂润滑。要求环境清洁，轴颈圆周速度 v 不大于4m/s5m/s，工作温度不超过 90C 矩形断面的毛毡圈安装

25、在梯形槽内，毛毡受到压力而紧贴在轴上，从而起到密封作用 接触式密封 脂或油润滑。轴颈圆周速度v7m/s,工作温度范围-40C100C 唇型密封圈用皮革、塑料或耐油橡胶制成，有的具有金属骨架，有的没有骨架，是标准件 单向密封 密 封 类 型 图 例 适 用 场 合 说 明 脂 润 滑 。干 燥清 洁 环 境 靠 轴 与 盖 间 的 细 小 环 节 间隙 密 封 ,间 隙 愈 小 愈 长 ,效 果愈 好 ,间 隙 取0.1m m 0.3m m 非 接 触 式 密 封 脂 润 滑 或 油润 滑 。工 作 温度 不 高 于 密封 用 脂 的 滴点 。这 种 密 封效 果 可 靠 将 旋 转 件 与 静

26、 止 件 之 间 的间 隙 作 成 迷 宫 （ 曲 路 ） 形 式 ，在 间 隙 中 充 填 润 滑 油 或 润滑 脂 以 加 强 密 封 效 果 。迷 宫或 密 封 分 径 向 、 轴 向 两 种 ：图 （ a） 径 向 曲 路 ， 径 向 间隙 不 大 于 0.1m m 0.2m m ;图 (b)轴 向 曲 路 ,考 虑 轴 的 伸长 ,间 隙 可 取 大 些 10.9 10.9 减速器输出轴部件设计减速器输出轴部件设计一级圆柱齿轮减速器由输入轴部件、输出轴部件和机体组成一级圆柱齿轮减速器由输入轴部件、输出轴部件和机体组成输出轴部件设计过程主要包括：输出轴部件设计过程主要包括：1初定尺寸初

27、定尺寸2画构造草图画构造草图3校核计算校核计算4完成部件图设计完成部件图设计5完成零件图设计完成零件图设计4.轴的受力分析轴的受力分析5.校核轴的强度校核轴的强度6.校核键联接的强度校核键联接的强度7.校核轴承寿命校核轴承寿命1883年德国的年德国的Fischer先生发明了磨先生发明了磨制钢球的球磨机并创建制钢球的球磨机并创建FAG公司以公司以来，伴随着滚动轴承工业的诞生和来，伴随着滚动轴承工业的诞生和开展，开展，FAG的产品在几乎一切能够的产品在几乎一切能够的领域内得到了充分的认证并不断的领域内得到了充分的认证并不断扮演着非常重要的角色，扮演着非常重要的角色， 滚动轴承的运用滚动轴承的运用滚动轴承的运用滚动轴承的运用瑞典瑞典SKFSKF公司公司新一代新一代SKFSKF球面滚子轴承球面滚子轴承-Explorer-Explorer探求者探求者 系列的性能，远远超越系列的性能，远远超越ISOISO国国际规范的计算方法，而际规范的计算方法，而ISOISO亦无法恰亦无法恰当地预测其预期寿命当地预测其预期寿命 -轴承如此经久耐用，它将改动轴承如此经久耐用，它将改动工业设备的维修方案工业设备的维修方案 -轴承如此先进杰出，它将为设轴承如此先进杰出，它将为设计工程师，开辟一个充溢崭新选择的计工程师，开