第十四讲+滚动轴承

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,Copyright,by,KUANG Yuchun,All rights reserved.,www.,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,机械设计基础（,II,）,第十四讲,滚动轴承,第,16,章 滚动轴承,16-1,滚动轴承的基本类型和特点,16-2,滚动轴承的代号,16-3,滚动轴承的选择计算,16-4,滚动轴承的润滑和密封,16-5,滚动轴承的组合设计,14.1,轴承的功用和类型,轴承的作用是支承轴。轴在工作时可以是旋转的，也可以是静止的。,1,能承担一定的载荷，具有一定的强度和刚度。,2,具有小的摩擦力矩，使回转件转动灵活。,3,具有一定的支承精度，保证被支承零件的回转精度。,根据轴承中摩擦的性质，可分为滑动轴承和滚动轴承。,一、轴承应满足如下基本要求：,二、轴承的分类,根据能承受载荷的方向，可分为向心轴承、推力轴承、向心推力轴承。,(,或称为径向轴承、止推轴承、径向止推轴承）。,14.2,滚动轴承的组成、类型及特点,14.2.1,滚动轴承的组成,滚动轴承一般由,内圈,1,、,外圈,2,、,滚动体,3,和,保持架,4,组成。,内圈装在轴径上，与轴一起转动。外圈装在机座的轴承孔内，一般不转动。,内外圈上设置有滚道，当内外圈之间相对旋转时，滚动体沿着滚道滚动。,保持架使滚动体均匀分布在滚道上，减少滚动体之间的碰撞和磨损。,2,1,3,4,1,2,3,4,常见的滚动体有六种形状，一种是球形，五种是滚子。,14.2,滚动轴承的组成、类型及特点,14.2,滚动轴承的组成、类型及特点,滚动轴承的内外圈和滚动体应具有较高的硬度和接触疲劳强度、良好的,耐磨性和冲击韧性。,一般用特殊轴承钢制造，常用材料有,GCr15,、,GCr15SiMn,、,GCr6,、,GCr9,等,滚动轴承的工作表面必须经磨削抛光，以提高其接触疲劳强度。,保持架多用低碳钢板通过冲压成形方法制造，也可采用有色金属或塑料,等材料。,为适应某些特殊要求，有些滚动轴承还要附加其他特殊元件或采用特殊,结构，如轴承无内圈或外圈、带有防尘密封结构或在外圈上加止动环等。,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。,滚动体与外圈接触处的法线与垂直于轴承轴心线的平面之间的夹角,称为公称接触角，简称接触角。,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,。,16-1,滚动轴承的基本类型和特点,1.,按所能承受载荷的方向或公称接触角的不同可分为向心轴承和推力轴承,向心轴承,径向接触轴承：公称接触角,=0,，,主要承受径向载荷，可承受较,小的轴向载荷。,向心角接触轴承：公称接触角,=0,45,，,同时承受径向载荷和,轴向载荷。,推力轴承,推力角接触轴承：公称接触角,=45,90,，,主要承受轴向载荷，,可承受较小的轴向载荷。,轴向接触轴承：公称接触角,=90,，,只能承受轴向载荷。,滚动轴承公共接触角,14.2,滚动轴承的组成、类型及特点,1,3,由于结构的不同，各类轴承的使用性能也不相同。,1.,承载能力,在同样外形尺寸下，滚子轴承的承载能力约为球轴承的,1.53,倍,。所以，在载荷较大或有冲击载荷时宜采用滚子轴承。但当轴承内径,d,20mm,时，滚子轴承和球轴承的承载能力已相差不多，而,球轴承的价格一般低于滚子轴承，故可优先选用球轴承,。,角接触轴承可以同时承受径向载荷和轴向载荷,。角接触向心轴承,(045),以承受径向载荷为主,；角接触推力轴承,(45e,时，可由表,16-12,查出,X,和,Y,的数值；当,Fa/Fr,F,1,，由于轴承,1,的右端已固定，轴不能向右移动，即轴承,1,被压紧，由力的平衡条件得,轴承,1,（紧压端）承受的轴向载荷,轴承,2,（放松端）承受的轴向载荷,(2),若,F,A,+,F,2,F,2,，则轴承,2,被压紧，由力的平衡条件得,轴承,1,（放松端）承受的轴向载荷,:,轴承,2,（压紧端）承受的轴向载荷,:,现将角接触轴承轴向载荷的计算方法归纳如下：,比较内部向力和轴向外载荷，判断其合力的指向，确定“压紧”端和“放松”端轴承；, “压紧”端轴承的轴向载荷等于,除了其本身内部轴向力以外的其他所有轴向力的代数和,；, “放松”端轴承的轴向载荷就,等于其本身内部轴向力,。,五、滚动轴承的静载荷计算,滚动轴承的静载荷是指轴承内外圈之间相对转速为零或接近为零时作用在轴承上的载荷。为了限制滚动轴承在过载或冲击载荷下产生的永久变形，有时还需按静载荷进行校核。其计算方法可参阅有关机械设计手册。,例,16-2,某支承根据工作条件决定选用,6300,系列的深沟球轴承。轴承所受径向载荷,F,r,=5500N,，轴向载荷,F,a,=2700N,，轴承转速,n,=1250r/min,，装轴承处的轴径可在,5060mm,范围内选择。机械运转时有轻微冲击、工作温度为,100,，预期寿命,L,h,=5000h,，试确定该轴承型号。,解 初步计算当量动载荷,F,a,/,Fr,=2700/5500=0.49,查表,16-12,，深沟球轴承的最大,e,值为,0.44,，故,F,a,/,F,r,e,，由此得,X,=0.56,，,Y,值需在已知型号后，根据,12.3,F,a,/,C,0,r,的值查表,16-12,才能得到，现暂选一近似中间值,Y,=1.5,。则,P,XF,r,YF,a,=0.565500+1.52700=7130 N,计算轴承应有的基本额定动载荷,C,rca,查表,16-9,和,16-10,得,f,t,=1,，,f,P,=1.2,，又,=3,，则由式,(11-3),得,初选轴承型号,查轴承样本或本书附表,1,，初步选择,C,r,=61800 N,的,6310,轴承，其基本额定静负荷,C,0,r,=38000 N,。,验算并确定轴承型号,求,e,和,Y,值,12.3,F,a,/,C,0,r,=12.32700/38000=0.874,，在表,16-12,中，介于,0.6891.03,之间，,e,在,0.260.28,之间，轴向载荷系数,Y,应在,1.711.55,之间，用线性插值法求,Y,值。,计算当量动载荷,P,XF,r,YF,a,=0.565500+1.622700=7454 N,验算,6310,轴承的寿命，由式,(11-3),得,即低于预期寿命。故改选,6311,轴承，,C,r,=71500 N,，,C,0,r,=44800N,。,验算,6311,轴承的寿命,求,e,和,Y,值,12.3,F,a,/,C,0,r,=12.32700/44800=0.741,，在表,16-12,中，介于,0.6891.03,之间，,e,在,0.260.28,之间，轴向载荷系数,Y,应在,1.711.55,之间，用线性插值法求,Y,值。,满足要求，故选择,6311,轴承。,计算当量动载荷,P,XF,r,YF,a,=0.565500+1.6862700=7632.2 N,验算,6311,轴承的寿命，由式,(11-3),得,润滑的主要目的是,减小摩擦与减轻磨损,。,滚动接触部位如能形成油膜，还有吸收振动、降低工作温度和噪声等作用,。,密封的目的,是,防止灰尘、水分等进人轴承，并阻止润滑剂的流失,。,一、滚动轴承的润滑,一般情况下，滚动轴承采用润滑脂润滑，但在轴承附近已经具有润滑油源时，也可采用润滑油润滑。具体选择可按速度因数,dn,值来定。,dn,值间接地反映了轴颈的圆周速度,，当,dn,350mm),、工作温度较高,(,t,50),时，轴受热伸长量较大，必须给轴系以热膨胀的余地，以免轴承被卡死，同时又要保证轴系相对固定以实现其正确的工作位置，,应采用一端双向固定，另一支点游动的配置型式,。,固定端可采用单个深沟球轴承、两个角接触球轴承或圆锥滚子轴承组合及向心轴承与推力轴承组合等，要求,轴承的内、外圈都要固定，以便能承受双向轴向载荷，保证轴系固定。,游动端既可采用深沟球轴承这样的内、外圈不可分离的轴承，也可采用内、外圈可分离的圆柱滚子轴承或滚针轴承。当采用内、外圈不可分离的轴承时,，,只需固定轴承内圈，,而让外圈可以在轴承座孔内自由游动,(,图,16-13,a),；当采用内、外圈可分离的轴承时,，,轴承的内、外圈均需固定,，,此时靠滚子与套圈间的游动来保证轴的自由伸缩,(,图,b),。,如下是几种常见的一端固定、一端游动的配置。,有时为了满足某种特殊需要还采用两端游动的配置形式。,如图,所示的人字齿轮传动，大齿轮设计成两端单向固定式结构，由于人字齿轮本身的相互轴向限位作用，小人字齿轮轴系的轴向位置被限定了，不必再另外考虑其轴向固定问题，为了防止齿轮被卡死或人字齿轮两侧受力不均，此时可采用两端均为圆柱滚子轴承的两端游动式配置。,二、轴承组合的调整,1.,轴承间隙的调整,轴承,间隙,的调整方法有：,1),靠加减轴承盖与机座间垫片厚度进行调整（图,16-14a,）,2),利用螺钉,1,通过轴承外圈压盖,3,移动外圈位置进行调整（图,16-14b,），调整之后，用螺母,2,锁紧防松。,2.,轴承的预紧,滚动轴承的旋转精度主要取决于轴承装置的刚性大小。为了提高轴承装置的刚性，对于成对并列安装使用的角接触球轴承和圆锥滚子轴承，常采用预紧轴承。,所谓预紧，,是指,在安装时用某种方法使轴承中产生并保持一个相当大的轴向力，以消除轴承的轴向,游隙,，并使滚动体与内、外圈接触处产生初始预变形,。,预紧的目的是：,提高支承刚性；,减少振动和噪音；,提高旋转精度。,预紧力可以利用金属垫片（图,16-15a,）、磨窄套圈（图,16-15b,）、,用螺纹端盖推压轴承外圈（用于圆锥滚子轴承）或利用弹簧推压外圈（,如图,所示）,等方法获得。,由于预紧，轴承的载荷增大，预紧量过大，轴承在工作时的磨损和发热也大大增加，使轴承寿命相应降低，因此轴承是否采用预紧应按照需要决定。同时要严格控制预紧力，必要时应通过试验确定。,3.,轴承组合位置的调整,轴承组合位置调整的目的，是使轴上的零件（如齿轮、带轮等）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，方能保证正确啮合，又如蜗杆传动，则要求蜗轮中间平面通过蜗杆的轴线等。,如图,所示为圆锥齿轮轴承组合位置的调整，套杯与机座间的垫片用来调整圆锥齿轮轴的轴向位置，而套杯与轴承盖之间的垫片则用来调整轴承游隙。,三、滚动轴承的配合,滚动轴承是标准件，因此，,轴承内孔与轴的配合为基孔制，轴承外圈与轴承座孔的配合为基轴制,。,国家标准规定，,轴承的内孔与外径均为上偏差为零、下偏差为负的公差带,，这与普通圆柱体公差的国家标准不同，这一规定使轴承内孔与轴的配合比通常的基孔制同类配合要紧得多。另外，由于外径公差值较小，因而外径与轴承座孔的配合与通常的基轴制同类配合相比也较为紧密。,轴承配合的选择，应考虑轴承的类型和尺寸，载荷的大小、方向和性质，工作温度，旋转精度要求等因素。,几条选择原则：,载荷方向不变时，对于内圈回转而外圈固定不动的轴承，轴承内孔与轴颈之间必须选过盈配合，如,k6,、,m6,、,n6,，外径与轴承座孔之间可选间隙配合，如,G,7,、,H,7,、,J,7,等。,载荷与内圈同步旋转时，轴承内孔与轴颈之间可选间隙配合，而外圈与座孔之间必须选过盈配合。,转速愈高、载荷愈大、冲击振动愈严重、工作温度愈高时，应选愈紧一些的配合。,剖分式箱体，轴承外圈与座孔间应选用较松的配合。,游动支承的轴承，外圈与座孔应选用间隙配合。,四、轴承的装拆,设计轴承组合时，应考虑有利于轴承装拆，以便在装拆过程中不致损坏轴承和其他零件。,如图,16-17,所示，若轴肩高度大于轴承内圈外径时，就难以放置拆卸工具的钩头。对外圈拆卸要求也是如此，应留出拆卸高度,h,1,，（图,16-18a,、,b,）或在壳体上做出能放里拆卸螺钉的螺孔（图,c,）。,滚动轴承内外圈之间存在着一定的间隙，该间隙称为,游隙,。,一个套圈固定不动，另一个套圈在径向的最大可能移动量,称为,径向游隙,u,r,，同样也有,轴向游隙,u,a,，如图所示。,返回目录,