《滚动轴承》课件

第十章 滚动轴承,10-1 滚动轴承的类型和代号,10-2 滚动轴承的类型选择,10-3 滚动轴承的尺寸选择,10-4 滚动轴承的组合设计,13-1 滚动轴承的构造和类型,滑动轴承概述1,1. 构造,装在轴上。,装在轴承座孔中。,在两套圈之间滚动并传递载荷。,将滚动体均匀隔开。滚动体间的摩擦、磨损。,概述,2、材料,内外圈、滚动体：轴承铬钢GCr15，硬度 6065 HRC,保持架：软材料，低碳钢板冲压后铆接或焊接。,3、特点：与滑动轴承比较,优点：,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。,缺点：,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；,一、滚动轴承的几个基本特性,1、 接触角：,滚动体与外圈的接触法线和半径方向之间所夹锐角。,接触角反映了轴承承受载荷方向的特性。接触角是滚动轴承的一个主要参数，轴承的受力分析和承载能力等都与接触角有关。接触角越大，轴承承受轴向载荷的能力也越大。,10-1 滚动轴承的结构类型和代号,2、 游隙 ,滚动体内圈、外圈滚道之间的最大间隙。,游隙是影响轴承运转精度、使用寿命、噪声级别以 及温升的重要数据，控制游隙是项重要的工作。,3、 偏斜角(量),一般指调心轴承内、外圈轴线相对倾斜时所夹的锐角。,此类轴承通常具有偏 位角的自适应性能， 当轴承座孔与轴发生轴 线偏离时，它可以自动 适应轴心的偏斜。 故这种轴承也称作 调心轴承。,二、滚动轴承的主要类型 滚动轴承通常按其承受载荷的方向(或接触角)和滚动体的形状分类。,2、按照滚动体形状，可分为球轴承和滚子轴承。 滚子又分为圆柱滚子,圆锥滚子、球面滚子和滚 针等。,1、按照承受载荷的方向或公称接触角的不同，滚 动轴承 可分为：1)向心轴承、主要用于承受径 向载荷，其公称接 触角从0到45；2)推力轴 承，主要用于承受轴向载荷，其公称接触角从 大于45到90(前表)。,按载荷方向、的不用分为：,承受轴向载荷能力,向心轴承= 0 45，主要径向载荷。,推力轴承= 4590，主要轴向载荷；,3、按结构形式不同，标准滚动轴承分为13类，最常用的有六类:,构造和类型4,调心滚子轴承（2）,滚针轴承 （NA),向心角接触轴承,径向接触轴承,推力滚子轴承（8）,轴向接触轴承,深沟球轴承,6,3、常用滚动轴承的类型及主要特性,角接触球轴承,7,圆锥滚子轴承,3,面对面,背靠背,圆柱滚子轴承,N,滚针轴承,NA,调心球轴承,1,双列深沟球轴承,4,滚动轴承代号是表示结构、尺寸、公差等级和技术性能等特征的产品代号,三、滚动轴承的代号（GB/T27293）,（1）类型代号-左起第1位,1、基本代号 表示类型、结构和尺寸的代号,数字或字母表示不同类型的轴承,（2）尺寸系列代号,向心轴承宽度增加,推力轴承高度增加,常用代号： 1（特轻）；2（轻）；3（中）； 4（重）,直径增加,（3）内径代号-左起第4，5位,滚动轴承的内径d=10480mm的范围内，其代号有以下的规律：,2、前置代号 表示可拆分轴承或其分部件的代号（不常见）,3、后置代号 表示结构特点、公差等级、游隙组别、 材料及密封、技术要求等发生改变时 的补充代号。,（1）内部结构改变代号及含义,（2）密封、防尘与外部形状改变代号及含义,（3）公差等级代号及含义,（4）游隙组别代号及含义,当公差等级和游隙组别同时标注时，“/”号可省略。,面对面（/DF） 背对背(/DB) 串联(/DT),7 2 0 8 AC / P5,公差等级为5级,内径为d=40mm,直径系列为“轻”,宽度系列为“正常”（0 代号省略）,轴承类型为：角接触球轴承,游隙组别为：基本组（/C0代号省略）,接触角为 =25o,7306AC/P4,角接触球轴承，=20，d=30mm，精度为4级,3 0 3 0 8,轴承类型为：圆锥滚子轴承,直径系列为“中”,内径为d=40mm,宽度系列为“正常”（3字头不可省略）,6 3 1 0,轴承类型为：深沟球轴承,宽度系列为“正常”（0 代号省略）,直径系列为“中”,内径为d=50mm,6 2 1 2,N 2 2 0 8,3 3 3 1 5 E,10-2、滚动轴承的类型选择,一、滚动轴承的主要类型,主要掌握：,双向：双向A,1、60000型:深沟球轴承,4、N0000型:圆柱滚子轴承:内外圈间可自由移动,3、30000型:圆锥滚子轴承,二、类型的选择,1、轴承的转速 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,载荷大、有冲击时选滚子轴承，转速高时选球轴承。,2、载荷性质,同时A、R：角接触球轴承或圆锥滚子轴承；,R大、A小：深沟球轴承；,A大、 R 小：推力角接触轴承；,3、轴刚度差、弯曲变形大、座孔不平行、不同轴、多支点轴：调心轴承。,座孔不平形,不同轴,弯曲变形,4、根据装拆要求选择类型,考虑装拆方便时，宜选用内外圈可分离的轴承如： N0000型、30000型。,5、根据经济性选择类型,举例：,一、向心轴承中作用力的分布,由于内部游隙，最多只有半圈滚动体受载，且受载大小不同。,线接触轴承：,0Fr作用线下滚动体变形量。,由于： i 0, F2F1F0,1、载荷分布,10-3 滚动轴承的尺寸选择,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。,均为脉动循环。,2、应力变化规律,二、滚动轴承的失效,1、疲劳点蚀：回转轴承上，各元件受脉动接触应力。,安装润滑和维护良好,转速较高的轴承，主要失效形式为“点蚀”，需进行寿命计算。,转速很低或摆动的轴承，主要失效形式为塑性变形，需计算静强度。,3、磨损：磨粒磨损、粘着磨损；,4、其它：电腐蚀、锈蚀、元件破裂等；,润滑不良、密封不严、多尘条件,高转速轴承，主要失效形式为粘着磨损，需校核极限转速。,三、滚动轴承计算准则,1、一般条件下的回转滚动轴承：,接触疲劳寿命计算,、静强度计算。,三个基本性能参数：,C0r、C0a 基本额定静载荷：静强度,N0 极限转速：控制磨损,1.轴承寿命 在一定的载荷下作用，滚动轴承的任一滚动体或套圈滚道上出现疲劳点蚀前，所经历的总转数或工作小时数。,四、滚动轴承的寿命计算,Cr：径向基本额定动载荷,对角接触轴承（3、7）：Cr载荷的径向分量,Ca：轴向基本额定动载荷：5类 Ca纯轴向载荷,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：一定工况下的轴承所需的CC,说明：,材质、工作温度、零件硬度变化：对C修正,根据疲劳曲线方程：,4、滚动轴承的寿命计算,实际计算中常用小时表示寿命：,（10-5）,（10-4）,并引入温度系数：,注意：Lh与n有关，L与n无关。,寿命计算公式10-4的使用方法：,寿命计算公式10-5的使用方法：,向心类轴承: NA0000 N0000,加纯径向载荷 R,推力类轴承: 50000,加纯轴向载荷 A,基本额定动载荷C是实验条件下的载荷量,其加载特点为：,五、 滚动轴承的当量动载荷P计算,大部分轴承实际承受两种载荷 R和 A，实用中应将其换成相当于实验时的单一载荷即：当量动载荷 P,式中：,R 轴承所受的径向载荷(N),A 轴承所受的轴向载荷(N),X、Y- 径向系数和轴向系数（查表及设计手册滚动轴承表）,由表10-4知，X、Y受e轴向载荷“判断系数”影响,考虑机器冲击振动等，P的公式为：,fp冲击载荷系数（表105）,滚动轴承尺寸的选择,滚动轴承尺寸选择的过程,确定轴承所承受的R与A,向心类径向接触轴承与向心类轴向接触轴承的轴向载荷分析：,六、向心推力轴承的轴向载荷（派生轴向力）,向心推力轴承的内部轴向力,每个轴承派生轴向力的方向：由外圈宽边指向窄边,每个轴承派生轴向力的作用点：滚动体与外圈滚道的公法线与轴线的交点,以正装角接触球轴承为例建立轴向载荷 Fa 的计算公式：,例1：试判断轴承的松紧端及轴向载荷。,（1） FS1=2500N，FS2=1800N， FA=500N,（2） FS1=1700N，FS2=2200N， FA=600N,角接触滚动轴承寿命计算小结：,1)、求支反力（力平衡、力矩平衡）Fr1、Fr2；,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,5)、校核式：,深沟球轴承：无Fs，FA由压紧端承受， 即：Fa压紧=FA， Fa放松=0,球轴承：=3 滚子轴承：=10/3,设计选择式：,组合设计内容： 正确合理考虑轴承安装、固定、调整、密封、润滑、轴系刚度、精度问题。 组合设计要求： 固定可靠、运转灵活、保证精度、调整方便。,轴承不是单一的个体，它是用来支承轴的，而轴又要带动轴上零件工作。所以轴承的设计一定包含合理设计轴承的组合。,10-4 滚动轴承的组合设计,一、滚动轴承的轴向定位,1 、双支承单向固定（全固式）,适用于适用于温度变化不大的短轴，跨距400mm）,二、轴的支承结构型式,每个轴承承受一个方向的轴向力。组合后，限制轴双向移动，承受双向轴向力A。安装时，轴承外圈与端盖间隙：0.250.4mm,允许轴少量热膨胀，用垫片或调整螺钉调节。,3类和7类,2、单支承双向固定（固游式）,一端轴承的固定即限制轴的双向串动承受双向轴向力（6；一对3、7类；向心推力组合）；另一端轴承不固定，为游动支承防止卡死。 特点：轴的位置准确，但结构较复杂，,适用于温度变化大的长轴,（跨距 400mm）,N类：滚子与外圈间游动,内圈与轴固定,6类,6类,N类,6类,N类,一对7类,一对3类,6类,向心推力组合,3、双支承双向都不固定（全游式）,适用于啮合位置随机调整的人字齿轮轴。与其相啮合的齿轮轴系：两端单向固定（保证两轴都得到轴向定位）,两端轴承的固定均不限制轴的轴向移动，均为游动支承。,三、滚动轴承的配合和选择,游隙受载滚动体承载, 游隙合适，其大、小受配合影响。,内圈与轴的配合形式,k5.m5. m6. n6. p6. r6.,外圈与座孔的配合形式,H7.G7.J7.,四、滚动轴承的预紧,滚动体和外圈滚道间处于适当压紧称为预紧。预紧可以提高轴承系统的工作刚度和运转精度。,五、滚动轴承的拆装,（1）冷压法（适用于小型轴承） 用专用压套在压力机上压入，或用手锤均匀击打装入。,（2）热压法（适用于大型轴承） 将轴承放入油池或加热炉中加热至80-90oC左右然后套装在轴颈上。,安装原则： 禁止通过滚 动体施力！,1、轴承的安装,2、滚动轴承的安装方式及调整,1）、安装方式,正、反安装将影响轴系刚度。,2）、轴承（轴系）调整,a 轴承间隙的调整,b 轴系位置的调整,锥齿轮传动：要求两齿轮锥顶重合。,蜗杆传动：要求蜗轮中间平面通过蜗杆轴线。,3、轴承的拆卸,（1）用轴承拆卸器拆卸（适用于小型轴承） 用专用轴承爪子扣在轴承内圈拆卸。,轴承拆卸器,（2）用液压装置拆卸（适用于大型轴承） 在液压装置上用专用器械拆卸。,轴肩高度低于内圈高度的3/4。,六、轴承系统的支承刚度和同心度,1.提高轴承支承部位的刚度与同轴度，有助于避免轴承系统的变形，从而避免轴承中滚动体运转不良造成早期损坏。,措施如下：,2.轴承孔一次镗出,总结：提高轴系刚度的措施,刚度 旋转精度、噪音、振动,1）、选用合理轴承类型,滚子轴承刚度球轴承, 选用双列轴承、滚子轴承、四点接触轴承。,2）、轴承预紧,可以轴承刚度、 旋转精度、 轴承寿命,减小轴的振动。,3）、机架上安装轴承处加筋或增加厚度。,4）、一根轴上，两个轴承尽量取同一型号；若型号不同，则在小外径轴承外加一套圈，保证相同孔径，以便一次镗出，保证同心度。,5）、选择合理的轴承安装方式,两轴承间：正安装时，刚度,七、滚动轴承的润滑,润滑的主要目的是减磨、提效、吸振、冷却、防腐等。,1、润滑方式的确定,脂 润 滑,装填量轴承空间的1/31/2,否则,摩擦发热,油 润 滑,油 润 滑,2、润滑介质的确定,取决于速度、载荷、温度等。 载荷大、工作温度高时高粘度油，易形成油膜dn大或喷雾润滑低粘度油，搅油损失小、冷却 好。,八、滚动轴承的密封,密封的主要目的是防止外界灰尘和水分等进入轴承，并阻止轴承内润滑介质流失。,1、接触式密封 线速度较低时用,静止件与运动件不能直接接触，轴与端盖间应有间隙。,2、非接触式密封,