第14章_滚动轴承设计

1、第十四章第十四章 滚动轴承设计滚动轴承设计重点内容重点内容会选择轴承类型，能进行寿命计算会选择轴承类型，能进行寿命计算和静载荷计算和静载荷计算2保持架保持架: 将将滚动体滚动体分开，分开，沿滚道均匀分布。沿滚道均匀分布。滚动轴承的组成：外圈、内圈、滚动体、保持架。滚动轴承的组成：外圈、内圈、滚动体、保持架。内外圈上有滚道，内外圈上有滚道，使滚动体将沿着滚使滚动体将沿着滚道滚动。通常内圈道滚动。通常内圈随轴颈转动，外圈随轴颈转动，外圈固定。固定。14-1 滚动轴承的结构、类型和代号滚动轴承的结构、类型和代号1、基本结构、基本结构32、滚动轴承的主要类型、滚动轴承的主要类型公称接触角公称接触角：滚

2、动体与套圈接触处的法线与轴承的：滚动体与套圈接触处的法线与轴承的径径向平面向平面(垂直于轴承轴心线垂直于轴承轴心线)之间的夹角。之间的夹角。按按接触角接触角分分滚动体形状滚动体形状向心轴承向心轴承-径向载荷径向载荷推力轴承推力轴承-轴向载荷轴向载荷圆柱滚子圆柱滚子圆锥滚子圆锥滚子球面滚子球面滚子滚针滚针球轴承球轴承滚子轴承滚子轴承4接触角接触角 轴向承载能力轴向承载能力表表14-1 各类轴承的公称接触角各类轴承的公称接触角 = 0 向心轴承向心轴承推力轴承推力轴承径向接触径向接触 向心角接触向心角接触轴向接触轴向接触推力角接触推力角接触0 45 = 90 45 90 5径向载荷径向载荷轴向载荷

3、轴向载荷公称接触公称接触角角向心轴承向心轴承推力轴承推力轴承径向接触径向接触向心角接触向心角接触轴向接触轴向接触推力角接触推力角接触63、滚动轴承的代号、滚动轴承的代号代号代号 = = 前置代号前置代号 基本代号基本代号 后置代号后置代号表表14-3 轴承基本代号轴承基本代号 五五二二 一一类型类型代号代号尺寸系列代号尺寸系列代号内径代号内径代号宽、高系列宽、高系列直径代号直径代号四四三三71). .基本代号基本代号类型代号类型代号尺寸系列代号尺寸系列代号内径代号内径代号表表14-2直径直径宽度宽度零不标零不标表表14-4表表14-5调心滚子和圆锥滚子轴承例外调心滚子和圆锥滚子轴承例外83.后

4、置代号后置代号内部结构内部结构2. .前置代号前置代号成套轴承分部件成套轴承分部件表表14-6前置、后置代号作用：前置、后置代号作用：表征轴承在结构形状、尺寸、表征轴承在结构形状、尺寸、公差、技术要求等改变的情况公差、技术要求等改变的情况。公差等级公差等级表表14-7配置代号配置代号表表14-993.后置代号后置代号内部结构内部结构2. .前置代号前置代号成套轴承分部件成套轴承分部件表表14-7前置、后置代号作用：前置、后置代号作用：表征轴承在结构形状、尺寸、表征轴承在结构形状、尺寸、公差、技术要求等改变的情况公差、技术要求等改变的情况。公差等级公差等级表表14-8配置代号配置代号表表14-9

5、10实例：说明滚动轴承实例：说明滚动轴承 7312AC/P6 的含义的含义7 (0) 3 12 AC / P6公称接触角公称接触角 =25 轴承内径轴承内径 d=125=60 mm直径系列代号，直径系列代号，3(中中)系列系列 宽度代号，宽度代号，0(窄窄)系列，不标出系列，不标出 角接触球轴承角接触球轴承 公差等级公差等级6级级 1114-2 滚动轴承类型的选择滚动轴承类型的选择根据根据载荷载荷情况、情况、转速转速高低、高低、空间空间位置、位置、调心性能调心性能以及以及其他要求其他要求，确定滚动轴承的类型，确定滚动轴承的类型。1. .原则原则1) 球轴承球轴承承载承载能力较能力较低低，抗冲击

6、能力较差，但旋转，抗冲击能力较差，但旋转精度和精度和极限转速高极限转速高，适用于轻载、高速和旋转精度，适用于轻载、高速和旋转精度高的场合。高的场合。2) 滚子轴承承载能力较滚子轴承承载能力较高高，抗冲击能力较强，但旋，抗冲击能力较强，但旋转精度和转精度和极限转速低极限转速低，适用于重载或有冲击载荷的，适用于重载或有冲击载荷的场合。场合。123) 以以径向载荷径向载荷为主可采用为主可采用深沟球轴承深沟球轴承；轴向载荷和；轴向载荷和径向载荷径向载荷都较大都较大的可选用的可选用角接触或圆锥滚子轴承角接触或圆锥滚子轴承；轴轴向载荷向载荷比径向载荷比径向载荷大很多大很多或或要求变形小要求变形小的可用的可

7、用圆柱滚圆柱滚子子（或深沟球轴承）和（或深沟球轴承）和推力轴承联合推力轴承联合使用。使用。4) 一根轴的两个轴承孔的同心度难以保证，或轴受一根轴的两个轴承孔的同心度难以保证，或轴受载后发生较大的挠曲变形，应选用载后发生较大的挠曲变形，应选用调心轴承调心轴承。5) 考虑考虑经济性经济性。1314-3 滚动轴承的主要失效形式滚动轴承的主要失效形式和设计准则和设计准则一、一、主要失效形式主要失效形式1.疲劳点蚀疲劳点蚀设计：潘存云Fr径向载荷的分布径向载荷的分布Fmax0 0受径向载荷受径向载荷Fr时，各接触点时，各接触点存在弹性变形，导致内圈沿存在弹性变形，导致内圈沿F 方向下移方向下移 ，上半圈

8、滚动体，上半圈滚动体不受力。内圈随轴滚动时，不受力。内圈随轴滚动时，滚动体自转滚动体自转(绕自身轴心绕自身轴心)和公和公转转(轴承中心轴承中心)。因此滚动体上。因此滚动体上所受的应力为变应力。所受的应力为变应力。142.塑性变形塑性变形低速轴承：低速轴承：nFS2, FA1=FS1=313N, FA2=FS1+FA=1113N2. 求轴承的当量动载荷求轴承的当量动载荷3871N)(A2R2PYFXFfP2轴承轴承1：FA1/FR1=313/1000=0.313e 查手册查手册X=0.4，Y=1.63. 轴承寿命校核轴承寿命校核hLh 6458060106h2r)PC(nL合适合适3314-6

9、滚动轴承装置设计滚动轴承装置设计轴向固定、调整、配合、装拆、润滑和密封等。轴向固定、调整、配合、装拆、润滑和密封等。一、滚动一、滚动轴承的轴向固定轴承的轴向固定1、两端固定：工作温度变化不大的短轴、两端固定：工作温度变化不大的短轴342、一端固定、一端游动、一端固定、一端游动C70350mm,tL深沟球轴承深沟球轴承35固定支点处轴向载荷较大：固定支点处轴向载荷较大：角接触轴承角接触轴承 + 深沟球轴深沟球轴承承 36固定支点处轴向固定支点处轴向载荷不大：深沟载荷不大：深沟球轴承球轴承 轴肩轴肩 固定支点处轴固定支点处轴向载荷较小：向载荷较小：深沟球轴承深沟球轴承 弹性挡圈弹性挡圈 游动支点处

10、：深沟球轴游动支点处：深沟球轴承承游动游动支点支点处轴处轴向力向力较大：较大：圆柱圆柱滚子滚子轴承轴承37调整垫片调整垫片二、滚动二、滚动轴承装置的调整轴承装置的调整1、轴承间隙的调整、轴承间隙的调整调整垫片调整垫片调节螺钉调节螺钉调整垫片调整垫片设计：潘存云设计：潘存云螺钉调整螺钉调整382、轴承的预紧、轴承的预紧金属垫片金属垫片磨窄套圈磨窄套圈设计：潘存云设计：潘存云设计：潘存云设计：潘存云393、轴系部件工作位置的调整、轴系部件工作位置的调整目的：使轴上的零件具有准确的工作位置。如：目的：使轴上的零件具有准确的工作位置。如：圆锥齿轮传动，要求两个节锥顶点相重合。圆锥齿轮传动，要求两个节锥

11、顶点相重合。锥顶点不重合！锥顶点不重合！设计：潘存云锥顶点重合！锥顶点重合！套杯套杯+ +调整垫片调整垫片40三、滚动三、滚动轴承装置的配合与装拆轴承装置的配合与装拆1、轴承配合：内圈与轴径、外圈和轴承座间配合、轴承配合：内圈与轴径、外圈和轴承座间配合内圈与轴采用内圈与轴采用基孔制基孔制-过盈配合过盈配合松松 紧：紧：js6，j6，k6，m6，n6 DH7dk6轴 承 座 孔 公 差 带G 7H 7Js7J7n6m 6k6j6js600轴 承 外 径 公 差 带轴 外 径 公 差 带轴 承 内 径 公 差 带41 松松 紧：紧：G7，H7，JS7，J7DH7dk6轴承座孔公差带G7H7Js7J

12、7n6m6k6j6js600轴承外径公差带轴外径公差带轴承内径公差带外圈与座孔采用外圈与座孔采用基轴制基轴制-间隙配合间隙配合轴承内孔的尺寸公差：上偏差为零，下偏差为负值。轴承内孔的尺寸公差：上偏差为零，下偏差为负值。422、滚动轴承的装拆、滚动轴承的装拆大尺寸轴承大尺寸轴承-热油加热轴承，干冰冷却轴颈热油加热轴承，干冰冷却轴颈中小型轴承中小型轴承软锤直接敲入或用管子压住内圈敲入软锤直接敲入或用管子压住内圈敲入安安装装轴肩高度应低于轴承内圈高度轴肩高度应低于轴承内圈高度拆轴承拆轴承专用的拆卸轴承的工具：三爪拉力器专用的拆卸轴承的工具：三爪拉力器压头压力轴钩爪手柄螺杆螺母43四、滚动四、滚动轴承

13、装置的润滑与密封轴承装置的润滑与密封1、轴承的润滑、轴承的润滑润滑脂润滑脂润滑油润滑油mm.r/min10310255mnDmm.r/min1065mnD喷油、油雾润滑喷油、油雾润滑mm.r/min10310255nDm如果采用浸油润滑，油面不高于最下方滚动体的中心如果采用浸油润滑，油面不高于最下方滚动体的中心润滑目的润滑目的- -减小摩擦、减轻磨损，吸振、降温、降噪减小摩擦、减轻磨损，吸振、降温、降噪密封目的密封目的- -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442、轴承的密封、轴承的密封1) 接触式密封接触式密封2）非接触式密封）非接触式密封毡圈密封毡

14、圈密封皮碗密封皮碗密封( (密封圈密封密封圈密封) )油沟式密封油沟式密封油环与油沟组合密封油环与油沟组合密封迷宫式密封迷宫式密封脂润滑优点：不容易流失、便于密封和维护，充填脂润滑优点：不容易流失、便于密封和维护，充填一次，可运转较长时间。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、高油润滑优点：摩擦阻力小、能散热，可在高速、高温环境下使用。温环境下使用。45毛毡圈密封毛毡圈密封(a)设计：潘存云(b)防漏油防漏油防灰尘防灰尘密封圈密封密封圈密封密封唇朝里，密封唇朝里，目的是防漏目的是防漏油。油。密封唇朝密封唇朝外，主要外，主要目的是防目的是防灰尘、杂灰尘、杂质质脂润滑，轴

15、径圆周轴速脂润滑，轴径圆周轴速度度v45m/s。脂或油润滑，轴径圆周轴脂或油润滑，轴径圆周轴速度速度v7m/s。46适用场合：适用场合： V56m/s。 =0.10.3mm油沟式密封油沟式密封设计：潘存云(a)(b)47图b为轴向曲路，因考虑到轴受热后会变长，间隙取 =1.52 mm。迷宫式封圈迷宫式封圈设计：潘存云(a)设计：潘存云(b)=1.52 mm48(a)(b)图13-383）组合式密封）组合式密封甩油环甩油环49作业作业14-6, 14-11, 14-13 50AFS1FS2F正安装正安装S2AS1FFFSFSS2AS1FFFFSS2AFFFS1AFFS2AS1FFFS2SAS1F

16、FFFAS2SS1AFFFFFS2FFAAFS1FS2FSF正安装正安装51aFR可查轴可查轴承标准承标准Fn1F1FS1FS 载荷作载荷作用中心用中心FS总是由轴承外圈总是由轴承外圈指向指向“载荷作用中心载荷作用中心”52AFS1FS2F反安装反安装S2AS1FFFSFSS2AS1FFFFSS2AFFFS1AFFAFS1FS2F正安装正安装S2AS1FFFSFSS2AS1FFFFSS2AFFFS1AFF拉紧拉紧53S2AS1FFFS2SAS1FFFFAS2SS1AFFFFFS2FFAAFS1FS2FSF反安装反安装拉紧拉紧S2AS1FFFS2SAS1FFFFAS2SS1AFFFFFS2FFA

17、AFS1FS2FSF正安装正安装54指出图中错误指出图中错误1. 轴端倒角尺寸不同轴端倒角尺寸不同 2. 轴承安装方式错误轴承安装方式错误 3. 两个键槽位置应位于同一母线两个键槽位置应位于同一母线 4. 轴承盖与轴间应有间隙轴承盖与轴间应有间隙 5. 联轴器没有可靠固定联轴器没有可靠固定 6. 齿轮宽度应超出轴头齿轮宽度应超出轴头 55指出图中错误指出图中错误7. 轴肩位置过高，超过了左侧轴承内圈的高度轴肩位置过高，超过了左侧轴承内圈的高度 8. 套筒位置过高，超过了右侧轴承内圈的高度套筒位置过高，超过了右侧轴承内圈的高度 9.蜗轮应相对于两端轴承对称布置蜗轮应相对于两端轴承对称布置 10. 毡圈处错误毡圈处错误11.11.两端倒角不一样两端倒角不一样56指出图中错误指出图中错误改正图57FA=1000NFR1=500NFR2=2000N判断图示一对判断图示一对7000AC轴承的安装方式，并确定两轴承的安装方式，并确定两个轴承所受到的轴向载荷个轴承所受到的轴向载荷Fa1、Fa2的大小。的大小。58解：为反安装。解：为反安装。7000AC