【教学课件】第16章滚动轴承

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,湘潭大学专用,*,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,带传动和链传动都是通过中间挠性件传递运动和动力的，适用于两轴中心距较大的场合。与齿轮传动相比，它们具有结构简单，成本低廉等优点。,湘潭大学专用,16-1 滚动轴承的基本类型和特点,各零件的作用：,外圈：,支撑零件或轴系；,保持架:,将滚动体分开。,内圈：,支撑轴；,滚动体：,滑动,滚动；,硬度和接触疲劳强度,、耐磨性和冲击韧性,用含铬合金钢制造，经热处理后硬度达：,6165HRC,。工作表面需经磨削或抛光。,保持架：低碳钢，,冲压制成,高速轴承：有色金属或塑料。,滚动轴承的组成：,外圈、内圈、滚动体、保持架。,内外圈上有滚道，当内外圈相对旋转时，滚动体将沿着滚道滚动。,装在机座或零件轴孔内；,滚动副的材料要求：,湘潭大学专用,优点：,摩擦阻力小、启动灵敏、效率高、润滑简便、,和易于互换等。,缺点：,抗冲击能力差、高速时出现噪音。,滚动轴承按其承受载荷的方向（接触角）和滚动体的形状分类。,接触角：,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。,接触角,承载能力,=,0,表16-1 各类轴承的公称接触角,轴承类型,公称接触角,向心轴承,主要承受径向载荷,推力轴承,主要承受轴向载荷,径向接触,角接触,轴向接触,角接触,0,45,=9,0,它是滚动轴承的一个重要参数，轴承的受力分析和承载能力等都与接触角有关。,45,90,滚动轴承,标准化,;,并由专业厂大批量生产,。,设计人员的主要任务是:,熟悉标准，正确选用。,湘潭大学专用,轴承类型,按载荷方向分,按滚动体形状分,向心轴承,推力轴承,圆柱滚子,圆锥滚子,球面滚子,滚针,球轴承,滚子轴承,分类：,表16-2 滚动轴承的主要类型和特性,轴承名称、,类型及代号,结构简图,承载方向,极限转速,允许角偏差,主要特性和应用,调心球轴承,10000,中,2,3,主要承受径向载荷，同时也能承受少量轴向载荷。因为外滚道表面是以轴承中点为中心的球面，故能调心。,湘潭大学专用,调心滚,子轴承,20000C,低,0.5,2,比10000小,能承受很大的径向载荷和少量轴向载荷。承载能力大，具有调性能。,圆锥滚,子轴承,30000,中,2,能同时承受较大的径向、轴向联合载荷。因线性接触，承载能力大，内外圈可分离，装拆方便，称对使用。,推力球轴承,50000,低,不允许,只能承受轴向载荷，且作用线必需与轴线重合。分为单、双向两种。高速时，因滚动体离心力大，球与保持架摩擦发热严重，寿命较低，可用于轴向载荷大、转速不高之处。,a)单向,表16-2 滚动轴承的主要类型和特性（续）,轴承名称、,类型及代号,结构简图,承载方向,极限转速,允许角偏差,主要特性和应用,湘潭大学专用,推力球轴承,50000,低,不允许,只能承受轴向载荷，且作用线必需与轴线重合。分为单、双向两种。高速时，因滚动体离心力大，球与保持架摩擦发热严重，寿命较低，可用于轴向载荷大、转速不高之处。,b)双向,深沟球轴承,60000,高,816,能同时承受较大的径向、轴向联合载荷。因线性接触，承载能力大，内外圈可分离，装拆方便，称对使用。,角接触,球轴承,70000C(,=15,),70000AC(,=25,),70000B(,=40,),较高,210,能同时承受较大的径向、轴向联合载荷。,大，承载能力越大，有三种规格。称对使用。,表16-2 滚动轴承的主要类型和特性（续）,轴承名称、,类型及代号,结构简图,承载方向,极限转速,允许角偏差,主要特性和应用,湘潭大学专用,表16-2 滚动轴承的主要类型和特性（续）,轴承名称、,类型及代号,结构简图,承载方向,极限转速,允许角偏差,主要特性和应用,推力圆柱,滚子轴承,80000,低,不允许,能承受很大的单向轴向载荷。,圆柱滚,子轴承,N0000,较高,24,能承受较大的径向。因线性接触，内外圈只允许有小的相对偏转。除U结构外，还有内圈无挡边(NU)、外圈单挡边(NF)、内圈单挡边(NJ)等型式,滚针轴承,a)NA0000,b)RNA0000,低,只能承受径向载荷。承载能力大，径向尺寸特小。一般无保持架，因而滚针间有摩擦，极限转速低。,不允许,a),b),湘潭大学专用,1.承载能力,承受径向载荷为主；,几点说明：,由于结构不同，各类轴承的使用性能也不相同，现说明如下。,滚子轴承,(1.53),球轴承,在同样的外形尺寸下。,2.极限转速,当,d,20 mm,时，两者承载能力接近，宜采用球轴承。,因滚子轴承贵角接触球轴承可以同时承受径向载荷和轴向载荷。,0,45,45,100,时，C,引进温度系数,f,t,进行修正。,3,10/3,=,一恒定径向(或轴向)载荷，在该载荷作用下，滚动轴承具有与实际载荷作用下的寿命。,表16-9 温度系数,轴承工作 温度,温度系数,f,t,100,250,200,150,125,300,1,0.95,0.90,0.70,0.80,0.60,湘潭大学专用,表16-10 载荷系数,载荷性质 无冲击或轻微冲击 中等冲击 强烈冲击,f,P,1.01.2,1.21.8,1.83.0,修正结果：,工作中冲击振动 C,引进载荷系数,f,P,进行修正。,湘潭大学专用,表16-11 轴承预期寿命L,h,的参考值,使 用 场 合,不经常使用的仪器和设备,500,L,h,/h,短时间或间断使用，中断时不致引起严重后果,40008000,间断使用，中断时会引起严重后果,800012000,每天8h工作的机械,1200020000,每天24h连续工作的机械,4000060000,四、当量动载荷的计算,滚动轴承的基本动载荷是在一定的实验条件下确定的。对于向心轴承是指轴承承受纯径向载荷；对于推力轴承是指承受中心轴向载荷。实际情况可能既受径向载荷又有轴向载荷，则必须将实际载荷换算成与实验条件相同的载荷后，才能和基本额定动载荷进行比较。换算后的载荷是一种假定载荷，称为当量载荷。,含义：,当量动载荷是一种考虑径向载荷与轴向载荷,双重影响,，经换算后的,假想载荷,。其效果与某一个基本额定动载荷相当。,计算公式：,P=,X,F,r,+,Y,F,a,X-,径向动载荷系数；,Y-,轴向动载荷系数。,向心轴承：,P=F,r,推力轴承：,P=F,a,查表1612 P260,湘潭大学专用,表16-12 向心轴承当量载荷系数X、Y的值,轴承类型,深沟球轴承,0.172 0.19 2.3,12.3F,a,C,0r,e,F,a,/F,r,e,F,a,/F,r,e,X,Y,X,Y,0.345 0.22 1.99,0.689 0.26 1.71,1.03 0.28 1.55,1.38 0.30 0.56 1.45 1 0,0.178 0.38 1.47,0.357 0.40 1.40,0.714 0.23 1.30,1.07 0.46 1.23,=,15 1.43 0.47 0.44 1.19 1 0,角接触球轴承,=25,-0.68 0.41 0.87 1 0,=4,0 -1.14 0.35 0.57 1 0,圆锥滚子轴承,(单列)-1.5tg,0.4 0.4ctg,1 0,调心球轴承,(双列)-1.5tg,0.65 0.65ctg,1 0,(单列),湘潭大学专用,五、角接触向心轴承轴向载荷的计算,受力分析：,F,r,由于,的存在，即使在径向载荷的作用下，其接触力可分解为径向和轴向两个分量。,F,i,=F,i,+F”,i,F,i,F”,i,F,总轴向力,F=,F,i,为使内部轴向力平衡，以免轴串动，这种轴承应:,成对使用，对称安装。,下面分两个轴承面对面或背对背安装两种情况进行详细分析,F,i,表16-13 角接触向心球轴承,轴承类型,角接触向心球轴承,F eF,r,0.68,F,r,1.14,F,r,圆锥滚子轴承,=,15,=,25,=,40,F,r,/(2Y),Y是 的轴向系数,e,F,r,F,a,-内部轴向力,F的近似值可按如下近似公式计算,第i个滚动体,湘潭大学专用,1.若,F,A,+,F,2,F,1,压紧端：,F,a1,=,F,A,+,F,2,放松端：,F,a2,=,F,2,2.若,F,A,+,F,2,F,1,则有：,结论与正装相同！,压紧端：,F,a1,=,F,A,+,F,2,放松端：,F,a2,=,F,2,2.若,F,A,+,F,2,F,1,则有：,放松端：,F,a1,=,F,1,压紧端：,F,a2,=,F,1,-,F,A,湘潭大学专用,一、滚动轴承的润滑,润滑剂,润滑目的-,减小摩擦、减轻磨损，吸振、降温、降噪。,16-4 滚动轴承的润滑和密封,密封目的-,防止灰尘、水分进入轴承，阻止润滑剂流失。,润滑脂,润滑油,固体润滑剂,用于特殊场合,用速度因素,dn,值作为选择润滑剂的条件:,-常用,-高速、高温,当,dn,(1.52),10,5,mm,r/min,时，采用脂润滑，否则用油润滑。,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。,油润滑优点：,摩擦阻力小、能散热，可在,高速、高温,环,境下使用。,dn间接反映了轴颈的圆周速度。,湘潭大学专用,二、滚动承的密封,润滑油的选择：,润滑油的粘度根据速度因素,dn,和工作温度,t,来确定。,1000000,500000,200000,100000,50000,20000,10000,-40,-20,0,20,40,60,100,120,80,dn/(mm,r/min),t/,润滑油粘度的选择,5cSt(40时),10,20,65,110,250,400,滚动承的密封方式的选择与,润滑的种类、工作环境、温度、密封表面的圆周速度,有关。,分类,接触式,非接触式,组合式密封,毛毡圈密封,密封圈密封,间隙密封,迷宫式密封,-毛毡迷宫式密封,例如：,dn=,100000，t=90,可用 110 号润滑油,110,湘潭大学专用,毛毡圈密封,适用场合：,脂润滑，要求环境清洁，轴颈圆周轴速度,v45,m/s，,工作温度不超过,90,矩形断面的毛毡圈被安装在梯形槽内，它对轴产生一定的压力而起到密封作用。,适用场合：,脂或油润滑，轴颈圆周轴速度,v45 m/s，,工作温度:,-40100,(a),(b),防漏油,防灰尘,密封圈密封,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，制成标准件。,密封唇朝里，目的是防漏油。,密封唇朝外，主要目的是防灰尘、杂质,接触式密封：,湘潭大学专用,适用场合：,脂润滑，要求环境干燥清洁。,靠轴与端盖之间的细小环形间隙密封，间隙愈小愈长，效果愈好，间隙取0.10.3 mm。,间隙封圈,(a),(b),=0.10.3 mm,非接触式密封：,湘潭大学专用,适用场合：,脂润滑或油润滑，工作温度不高于密封用,脂的滴点。密封效果可靠。,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,=0.10.2 mm,(a),(b),=1.52 mm,将旋转件与静止件之间的间隙做成迷宫形式，并在间隙中充填润滑油或润滑脂以加强密封效果。分为径向和轴向两种结构。,湘潭大学专用,适用场合：,适用于脂润滑或油润滑，密封效果可靠。,也可以把多种密封形式组合在一起。这是组合密封的一种型式-毛毡加迷宫，可充分发挥各自的优点，提高密封效果。组合密封的方式很多，不一一列举。,组合封圈,组合式密封：,湘潭大学专用,16-5 滚动轴承的组合设计,一、,轴承类型的选择,1.,无轴向载荷时，宜用深沟球轴承；,如直齿轮轴,湘潭大学专用,16-5 滚动轴承的组合设计,一、,轴承类型的选择,1.,无轴向载荷时，宜用深沟球轴承；,如直齿轮轴,2.径向与,轴向载荷联合作用时，宜用角接触球轴承或圆,锥滚子轴承；,如斜齿轮轴,湘潭大学专用,16-5