大学精品课件：第13章 滚动轴承.ppt

1、第13章 滚动轴承,13-1 概述,13-2 滚动轴承的类型、特点和代号,13-3 滚动轴承类型的选择,第四篇 轴系零、部件,13-4 滚动轴承负荷分析、失效形式和设计准则,13-5 滚动轴承寿命计算,13-6 滚动轴承静载荷计算,13-7 轴承装置的设计,第十三章 滚动轴承,13-1 概述（组成、材料）,13-1 概述,滚动轴承是标准件。,内圈,外圈,滚动体,保持架,各类滚动体,13-1 概述（材料、特点）,13-1 概述,特点：旋转精度高；摩擦小，启动灵活；载荷，转速，工作温度适用范围广；标准化程度高，互换性好，成本较低。,材料：,内圈、外圈、滚动体滚动轴承钢（如：GCr15 等），淬火后

2、HRC6065。,保持架较软材料（如：低碳钢、铜合金、铝合金、 塑料等）。,13-2 滚动轴承的类型、特点和代号,13-2 滚动轴承的类型、特点和代号,13-2 滚动轴承的类型、特点和代号,一.类型和特点,按承载的方向,向心轴承主要承受径向载荷Fr,推力轴承只能承受轴向载荷Fa,向心推力轴承能同时承受Fr和Fa,接触角滚动体与外圈滚道接触区中点的法线与半 径方向的夹角。,13-2 （调心球轴承1类）,13-2 滚动轴承的类型、特点和代号,1.调心球轴承类型代号1,结构代号10000,按轴承的结构形式不同分类：,承载：Fr， Fa（双向，不大）,转速：中,偏斜角：大（2030）,应用：多支点，轴

3、刚性差,13-2 （调心滚子轴承2类）,13-2 滚动轴承的类型、特点和代号,承载：Fr， Fa（双向，不大）,转速：低,偏斜角：大（102.50）,应用：多支点，轴刚性差,调心滚子轴承,推力调心滚子轴承,承载：Fr， Fa（单向，很大）,转速：低,偏斜角：大（1.502.50）,应用：承受以轴向载荷为主的径向、轴向联合载荷。,13-2 （3、5类）,13-2 滚动轴承的类型、特点和代号,3.圆锥滚子轴承3类,承载：Fr， Fa（单向）,转速：中,偏斜角：很小（2）,应用：同时受较大的Fr和Fa,外圈可分离，安装时可调整游隙 成对使用,4. 推力球轴承,双向推力球轴承,5类,51000,520

4、00,承载：Fa,转速：低,13-2 （6、7类）,13-2 滚动轴承的类型、特点和代号,5.深沟球轴承6类,承载：Fr， Fa（不大，双向），不耐冲击,转速：高,偏斜角：小（816）,应用：高速，载荷平稳，轴刚性大,承载：Fr， Fa（单向）,转速：高,偏斜角：小（210）,应用：旋转精度高，载荷大,成对使用,Fa,6.角接触球轴承7类,13-2 （8、9、N类）,13-2 滚动轴承的类型、特点和代号,7.推力圆柱滚子轴承8类,承载：Fa（大，单向）,转速：低,偏斜角：不允许（0）,应用：Fa大，低速,承载：只能承受Fr（大）,耐冲击,转速：高,偏斜角：很小（24）,应用：Fr大，轴刚性大,

5、内圈或外圈可分离,9.圆柱滚子轴承N类,8.推力圆锥滚子轴承9类,13-2 （NA、U类）,13-2 滚动轴承的类型、特点和代号,9.滚针轴承NA类,承载：Fr（较大）,转速：低,偏斜角：很小,应用：Fr大，径向尺寸受限制，低速,13-2 （小结）,13-2 滚动轴承的类型、特点和代号,小结：,调心球轴承,调心滚子轴承,圆锥滚子轴承,推力球轴承,深沟球轴承,角接触球轴承,推力圆柱 滚子轴承,圆柱滚子轴承,滚针轴承,1,2,3,5,6,7,8,N,NA,13-2 （内径代号）,13-2 滚动轴承的类型、特点和代号,GB/T272规定了滚动轴承代号由三部分组成：, 内径代号：0099,如：08表示

6、轴承内径d=508=40mm。,13-2 （尺寸系列、类型代号、内部结构代号）,13-2 滚动轴承的类型、特点和代号, 类型代号, 尺寸系列代号:表示相同内径但外径和宽度不同的轴承。,直径系列代号,宽度系列代号：一般正常宽度为0，可不标。,尺寸,承载能力,但对于2类和3类应标出“0”。, 内部结构代号：表示同类轴承的不同内部结构。,13-2 （公差等级、游隙代号）,13-2 滚动轴承的类型、特点和代号, 公差等级代号：,五级:/P2 、 /P4、 /P5、 /P6(/P6x)、 /P0（普通级,不标）, 游隙代号：,六组:/C1 、 /C2、 /C0（0组,不标）、 /C3 、 /C4 、 /

7、C5,13-2 （公差等级、游隙代号）,13-2 滚动轴承的类型、特点和代号,例：,6210,0级公差（普通级）,0组游隙,7309C/P5,30212,0级公差（普通级），0组游隙,13-3 滚动轴承类型的选择,13-3 滚动轴承类型的选择,13-3 滚动轴承类型的选择,一.载荷,方向,大小,受纯Fr6、N、NA,受纯Fa5、8,受Fr+不大的Fa6、70000C,受Fr+较大的Fa3、70000AC、70000B、 6+5、N+8,性质,13-3 滚动轴承类型的选择,13-3 滚动轴承类型的选择,二.转速,三.刚度和调心性要求,13-3 滚动轴承类型的选择,13-3 滚动轴承类型的选择,尺

8、寸,四.其它,径向受限制滚针轴承，特轻、轻系列,轴向受限制窄系列,便于装拆内（外）圈可分离，3、 N类；,经济,13-4 滚动轴承负荷分析、失效形式和设计准则,13-4 滚动轴承负荷分析、失效形式和设计准则,一.负荷分析,13-4 滚动轴承负荷分析、失效形式和设计准则,1.向心轴承主要承受Fr,不大的Fa,若仅受Fa各滚动体平均受载,若仅受Fr承载区内滚动体受载,一般承载区小于半圈,FN0,FNi,受力最大滚动体的载荷,球轴承,滚子轴承,受Fr+Fa随Fa增大，承载区增大,13-4 （负荷分析）,13-4 滚动轴承负荷分析、失效形式和设计准则,2.向心推力轴承,支反力的作用点,离轴承小口端面a

9、处,13-4 （负荷分析）,13-4 滚动轴承负荷分析、失效形式和设计准则,仅受外载荷Fre,Fre轴作用于轴承的力,Fi某一滚动体对轴的反作用力,Fdi由Fr派生的轴向力,Fd方向：小口指向大口,迫使内外圈分离,轴承应成对使用,一般按半圈受载计算，见P315/表13-7,13-4 （负荷分析）,13-4 滚动轴承负荷分析、失效形式和设计准则,受外载荷Fre+Fae,13-4 （应力分析）,13-4 滚动轴承负荷分析、失效形式和设计准则,二.轴承各元件应力分析,脉动循环,13-4 （失效形式和设计准则）,13-4 滚动轴承负荷分析、失效形式和设计准则,二.失效形式和设计准则,失效形式,点蚀接触

10、疲劳失效寿命计算,塑变受静载或冲击静强度计算,磨粒磨损或胶合润滑不良或高速 改善润滑，校核极限转速,设计准则,一般轴承额定寿命计算,低速、重载轴承静强度计算,高速轴承额定寿命计算，校核极限转速,13-5 滚动轴承寿命计算（基本概念）,13-5 滚动轴承寿命计算,一.实际寿命和平均寿命,13-5 滚动轴承寿命计算,实际寿命滚动轴承中任一元件出现疲劳点蚀时，转过的总转数或工作小时数。,平均寿命,二.基本额定寿命和基本额定动载荷,基本额定寿命一批相同的轴承，在相同的条件下运转，其中90%不发生疲劳点蚀时，转过的总转数或工作小时数。,基本额定动载荷C基本额定寿命L10=106转时，轴承承受的载荷。,L

11、10（r），Lh（h），可靠度R=90%,13-5 （寿命计算）,13-5 滚动轴承寿命计算,三.寿命计算,当工作温度1200C时,引入温度系数ft,见P313/表13-4。,当载荷P=C时，L10=106r,当载荷PC时，L10=？,疲劳曲线方程：,13-5 （当量动载荷）,13-5 滚动轴承寿命计算,四.当量动载荷P的计算,手册中C由实验测得，其中加载条件：,向心轴承C是纯径向载荷Cr,推力轴承C是纯轴向载荷Ca,向心推力轴承半圈受载，C指载荷的径向分量Cr,当量动载荷P是一个假想载荷，在这个载荷作用下，轴承的寿命与实际载荷作用下的寿命相同。,向心轴承P是假想的径向载荷Pr,推力轴承P是假

12、想的轴向载荷Pa,向心推力轴承P是假想载荷的径向分量Pr,13-5 （Fr的计算）,13-5 滚动轴承寿命计算,当量动载荷P的计算方法：,e轴向载荷影响系数（或判别系数、临界系数）,五.Fr和Fa的计算,1.Fr的计算,注意：支点位置；,若是空间力系时，分别求,水平面Fr1H、Fr2H,垂直面Fr1V、Fr2V,13-5 （Fa的计算）,13-5 滚动轴承寿命计算,2.Fa的计算,向心轴承,Fae,轴承1,轴承2,Fa1=Fae,Fa2=0,向心推力轴承,Fre,13-5 （Fa的计算）,13-5 滚动轴承寿命计算,轴有向左移的趋势,轴承1被压紧，轴承2被放松,轴承1受的轴向力增大为Fd1+F

13、d1,当Fae+Fd2Fd1时,根据轴的静力平衡条件：Fd1+Fd1=Fae+Fd2,轴承1的轴向力：Fa1=Fae+Fd2,Fd1,轴承2的轴向力：Fa2=Fd2,结论,被压紧的轴承：Fa=除去本身派生的轴向力后，其它轴向力的代数和,被放松的轴承：Fa=本身派生的轴向力,当Fae+Fd2Fd1时,轴有向右移的趋势,2紧1松,Fa2=Fd1-Fae,Fa1=Fd1,13-5 （Fa的计算）,13-5 滚动轴承寿命计算,当Fae+Fd1Fd2时,2紧1松,Fa2=Fae+Fd1,若轴承反装：,Fa1=Fd1,当Fae+Fd1Fd2时,1紧2松,Fa2=Fd2,Fa1=Fd2-Fae,注意：Fd的

14、方向；,正确判断压紧和放松的轴承。,13-5 （不同可靠度）,13-5 滚动轴承寿命计算,六.不同可靠度时滚动轴承的寿命计算,额定静载荷C0使受载最大的滚动体与滚道接触中心处引起的接触应力达到一定值的载荷。,13-6 滚动轴承静载荷计算,13-6 滚动轴承静载荷计算,13-6 滚动轴承静载荷计算,当量静载荷P0是一个假想载荷，在P0作用下受载最大的滚动体与滚道接触中心处引起的接触应力与实际载荷作用下相同。,静强度条件：,13-7 滚动装置的设计,13-7 轴承装置的设计,13-7 轴承装置的设计,1. 双支点各单项固定（全固式）,一.轴承的配置,结构，力的传递,应用于短轴（l400mm），温升

15、不高时。,轴承与端盖间应留间隙，用垫片调整。,13-7 （固游式）,13-7 轴承装置的设计,2. 一支点双向固定，另一支点游动（固游式）,结构，力的传递,应用于长轴，温升较高时,固定端内外圈双向固定，承受双向轴向力,游动端保证轴能自由伸缩,不可分离型：内圈双向固定，外圈不固定,可分离型：内外圈双向固定,支反力大的轴承作固定端 角接触轴承不能作游动端,13-7 （两端游动，轴承配合，装拆，调整）,13-7 轴承装置的设计,3. 两端游动,二.轴承的配合,滚动轴承内圈与轴特殊的基孔制 j6，k6，m6，n6,滚动轴承外圈与外壳孔基轴制 G7，H7，J7,注意：配合的标注方法,三.轴承的装拆,四.

16、调整,轴承游隙,轴上零件位置,轴承安装尺寸,13-7 （提高轴系刚度）,13-7 轴承装置的设计,五.提高轴系的刚度,提高机座的刚度,提高轴的刚度,13-7 （润滑与密封）,13-7 轴承装置的设计,目的：减小摩擦、磨损；冷却降温；缓冲吸振；防锈。,飞溅润滑,方法：油润滑、脂润滑。,六.润滑与密封,1.润滑,13-7 （密封）,13-7 轴承装置的设计,目的：防止润滑油泄漏，防止灰尘等杂物进入。,密封装置：接触式和非接触式。,2.密封,习题课,习题课,一.图示为圆锥齿轮减速器中的小圆锥齿轮轴承，已知轴承直径d=30mm，圆锥齿轮dm1=56.25mm，Fte=1130N，Fre=380N，Fa

17、e=146N，n=960r/min，载荷平稳，Lh=24000h，试设计此轴承。,解：一.选择轴承类型：,70000AC,二.确定轴承型号,根据d=30mm，选7206AC，查手册得：,Cr=22.0kN，C0r=14.2kN，B=16mm，a=18.7mm,习题课,习题课,1.定轴承的排列方式，求实际跨距,三.求作用在轴承上的载荷Fr1，Fr2，Fa1，Fa2,采用反排列,2.求载荷Fr1，Fr2,求水平面支反力Fr1H，Fr2H,习题课,习题课,3.求载荷Fa1，Fa2,求垂直面支反力Fr1V，Fr2V,求作用在轴承上的径向力Fr1，Fr2,派生轴向力,1紧2松,习题课,习题课,四.求当量动载荷P1，P2,取,五.校核额定动载荷Cr,故选7206AC型轴承满足要求。,习题课,习题课,六.轴承装置设计,毡圈密封,配置 配合 装拆 调整 刚度 润滑和密封,作业一,作业一,作业：,P334/13-4 13-5 13-7(题中6308轴承改为6210型）,