a機(jī)械設(shè)計軸承剖析PPT教學(xué)課件

1、滾動體的形狀 二、滾動軸承的材料三、滾動軸承的特點(diǎn) 第1頁/共60頁12 滾動軸承的類型與選擇 一、滾動軸承的主要類型與特點(diǎn) 接觸角 =00454590=90(a)(b)(c)(d)向心軸承 徑向力 向心角接觸軸承 推力角接觸軸承 推力軸承 徑向力（主要）軸向力 徑向力軸向力 （主要）軸向力第2頁/共60頁 滾子軸承承載能力高，極限轉(zhuǎn)速低 按滾動體形狀： 球 軸承 承載能力低，極限轉(zhuǎn)速高 最常用幾種 ：深溝球軸承（向心球軸承）6 表3-1圖第3頁/共60頁角接觸球軸承7 圓錐滾子軸承3二、滾動軸承的代號 第4頁/共60頁前置代號（字母）基本代號（數(shù)字、字母）后置代號 (字母+數(shù)字)五 四 三

2、二 一軸承分部件代號 內(nèi)徑代號 寬度系列代號 直徑系列代號 類型代號 其他代號 公差等級代號 特殊軸承材料代號 保持架及材料代號 密封與防塵代號 內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號 游隙代號 第5頁/共60頁1、基本代號 （1）軸承類型 13567N深溝球軸承圓錐滾子軸承角接觸球軸承調(diào)心球軸承圓柱滾子軸承推力球軸承基本代號右起五位 （2）尺寸系列 基本代號右起三、四位 寬度系列右起第四位 0系列（正常寬度）可省略 有時1系列也可省略 見498頁表數(shù)字 0 9第6頁/共60頁直徑系列右起第三位 數(shù)字 0 9（3）軸承的內(nèi)徑右起一二位數(shù)字 a) d=10, 12, 15, 17mm 時 代號 00 01 02 03 b

3、) d= 20 480mm 時d=代號5(mm) c) d500mm，d=22，28，32mm 時 代號 = 內(nèi)徑尺寸 直徑代號 / 內(nèi)徑代號 2、前置代號 表示軸承的分部件，用字母表示 第7頁/共60頁L、K、R、NU、WS、GS 3、后置代號軸承的結(jié)構(gòu)、公差、游隙及材料的特殊要求等（1）內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號 C、AC、B角接觸球軸承的接觸角152540（2）密封、防塵與外部形狀變化代號 （3）軸承的公差等級 精度高 低 代號 /P2、/P4、/P5、/P6、/P6X、/P0 公差等級 2 4 5 6 6X 0普通級可省略 第8頁/共60頁（4）軸承的徑向游隙 （5）保持架代號 三、滾動軸承類型的選

4、擇 工作載荷、轉(zhuǎn)速、支承剛性、安裝精度 1） n高，載荷小，旋轉(zhuǎn)精度高 球軸承 n低，載荷大，或沖擊載荷 滾子軸承 2）主要受Fr 向心軸承主要受Fa，n不高時推力軸承第9頁/共60頁角接觸球軸承7類（n較高時）同時受Fr和Fa均較大時圓錐滾子軸承3類（n較低時）Fr較大，F(xiàn)a較小時Fa較大，F(xiàn)r較小時3）要求n 只有一個滾動體受載時派生的軸向力 tgFrtgQiFsiFsnini11FrFstgtgFrFatgFrFa軸向力 單個滾動體受載產(chǎn)生的派生軸向力多個滾動體受載的條件 第14頁/共60頁結(jié)論： 1）角接觸軸承及圓錐滾子軸承必須在Fr和Fa的聯(lián)合作用下工作，或成對使用對稱安裝。2）為使

5、更多的滾動體受載應(yīng)使 tgFrFa3）Fr不變時，F(xiàn)a由最小值（一個滾動體受載）逐漸增大（即載荷角增大），則受載滾動體數(shù)tgtg25. 1當(dāng)時 ，下半圈滾動體受載4）實際工作時，至少達(dá)到下半圈滾動體受載，安裝3和7類軸承不能有較大的軸向竄動量。 第15頁/共60頁二、軸承工作時軸承元件上載荷與應(yīng)力的變化 滾動體不穩(wěn)定脈動循環(huán)變應(yīng)力 固定套圈穩(wěn)定的脈動循環(huán)變應(yīng)力 進(jìn)入非承載區(qū)進(jìn)入承載區(qū)Q,HQ,HTT進(jìn)入非承載區(qū)進(jìn)入承載區(qū)Q,HQ,HTT第16頁/共60頁三、滾動軸承的失效形式和計算準(zhǔn)則 主要失效形式： 1）疲勞點(diǎn)蝕 安裝潤滑和維護(hù)良好第17頁/共60頁2）塑性變形 轉(zhuǎn)速很低或作間歇擺動 第18

6、頁/共60頁3）磨損潤滑不良、密封不嚴(yán)、多塵條件 第19頁/共60頁計算準(zhǔn)則：一般軸承疲勞壽命計算（針對點(diǎn)蝕）靜強(qiáng)度計算低速或擺動軸承只進(jìn)行靜強(qiáng)度計算高速軸承進(jìn)行疲勞壽命計算、校驗極限轉(zhuǎn)速。第20頁/共60頁14 滾動軸承的動載荷和壽命計算 一、基本額定壽命和基本額定動載荷1、基本額定壽命L10 軸承壽命 基本額定壽命L10 同一批軸承在相同工作條件下工作，其中90%的軸承在產(chǎn)生疲勞點(diǎn)蝕前所能運(yùn)轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)L10（以106為單位）或一定轉(zhuǎn)速下的工作時數(shù) Lh軸承的基本額定壽命L10=1時，軸承所能承受的載荷2、基本額定動載荷C 由試驗得到第21頁/共60頁二、滾動軸承的當(dāng)量動載荷P（實際載荷）

7、1對只能承受徑向載荷Fr的軸承（N、NA軸承）P = Fr3同時受徑向載荷Fr和軸向載荷Fa的軸承2對只能承受軸向載荷Fa的軸承（5和8）P = FaP = X Fr +Y Fa X徑向載荷系數(shù)Y軸向載荷系數(shù)表13-5 引入載荷系數(shù) fp 表13-6 P = fp Fr P = fP Fa P = fP ( X Fr + Y Fa )第22頁/共60頁三、滾動軸承的壽命計算公式 CP1P2O1L1L2L10(10 r)6P(N)P L10=常數(shù)載荷與壽命的關(guān)系 constLP10=3 球軸承= 10/3 滾子軸承壽命指數(shù)110CLP)(10PCL)(60106PCnLh代入一組數(shù)據(jù)求解P=C

8、L10=1（106r）或第23頁/共60頁)(10PCfLt)(60106PCfnLth1060htLnfPC當(dāng)工作t120時，因金屬組織硬度和潤滑條件等的變化，軸承的基本額定動載荷C有所下降引入溫度系數(shù) f t 表13-7當(dāng)P、n已知，預(yù)期壽命為Lh ，則要求選取的軸承的額定動載荷為選軸承型號和尺寸 第24頁/共60頁四、角接觸球軸承和圓錐滾子軸承的軸向載荷Fa的計算 1）派生軸向力大小方向 a)正裝（面對面） S112FaS2S2S1R1R2FrFaS1S2FaFr21S1S2FaR1R2S112FaS2S2S1R1R2FrFaS1S2FaFr21S1S2FaR1R2S112FaS2S2S

9、1R1R2FrFaS1S2FaFr21S1S2FaR1R2S112FaS2S2S1R1R2FrFaS1S2FaFr21S1S2FaR1R2適合于傳動零件位于兩支承之間 b)反裝（背靠背）適合于傳動零件處于外伸端第25頁/共60頁2）實際軸向載荷Fa的確定 S112FaS2S2S1R1R2FrFaS1S2FaFr21S1S2FaR1R2（1）當(dāng) 12FsFsFa軸有向左移動的趨勢,軸承1被“壓緊”，軸承2被“放松” 軸承1上的派生軸向力由Fs1增大到Fa+Fs2, 阻止軸左移 軸承2上的軸向力，力平衡本身的派生軸向力 21FsFFaa22FsFa 軸承1的實際軸向載荷為第26頁/共60頁S112

10、FaS2S2S1R1R2FrFaS1S2FaFr21S1S2FaR1R2（2）當(dāng) 12FsFsFa軸有右移的趨勢，軸承2被“壓緊”，軸承1被“放松” 軸承2上的派生軸向力由Fs2增大到 Fa-Fs1 , 阻止軸右移 軸承2實際所受的軸向力為aFFsFa12軸承1實際所受的軸向力，由力的平衡條件本身派生軸向力 11FsFa 第27頁/共60頁結(jié)論：實際軸向力Fa的計算方法1）分析軸上派生軸向力和外加軸向載荷，判定被“壓緊”和“放松”的軸承。2）“壓緊”端軸承的軸向力等于除本身派生軸向力外，軸上其他所有軸向力代數(shù)和。3）“放松”端軸承的軸向力等于本身的派生軸向力五、不穩(wěn)定載荷和轉(zhuǎn)速下的軸承壽命計算

11、載荷P和轉(zhuǎn)速n變化時，求平均當(dāng)量轉(zhuǎn)速nm和平均當(dāng)量動載荷Pm 求軸承壽命 六、不同可靠度時滾動軸承的壽命Lh 為計算不同可靠度時軸承的壽命，引入壽命修正系數(shù)a1，101LaLn第28頁/共60頁15 滾動軸承的靜載荷與極限轉(zhuǎn)速 一、滾動軸承的靜載荷 1、基本額定靜載荷C0 當(dāng)軸承轉(zhuǎn)速很低或作間歇擺動時，軸承的失效形式為塑性變形 2、按靜載選擇軸承的條件 000PSC 二、滾動軸承的極限轉(zhuǎn)速n lmin軸承實際許用轉(zhuǎn)速為 lim21maxnffn高速軸承第29頁/共60頁126 滾動軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計 一、滾動軸承支承的結(jié)構(gòu)型式 1、兩端固定支承 調(diào)整墊片調(diào)整墊片(a)(b)正裝第30頁/共60

12、頁3、7類軸承在大端軸向固定圖 13-16(a)(b)圖 13-17L1bL2b正裝第31頁/共60頁2、一端雙向固定，一端游動 第32頁/共60頁3、兩端游動人字齒輪高速主動軸 低速齒輪軸必須兩端固定 第33頁/共60頁二、滾動軸承的軸向固定 內(nèi)圈與軸：5）開口圓錐 緊定套+圓螺 母和止動墊圈1）軸肩2）軸用彈性擋圈3）軸端檔圈 +緊固螺釘4）圓螺母 +止動墊圈第34頁/共60頁外圈與座孔：1）孔用彈性擋圈2）軸承外圈止動槽 內(nèi)嵌入止動環(huán)固定3）軸承端蓋4）軸承座孔凸肩5）螺紋環(huán)第35頁/共60頁6）軸承套環(huán)第36頁/共60頁三、支承的剛度和座孔的同心度 提高支承剛度的措施：1）增加軸承座孔

13、的壁厚2）減小軸承支點(diǎn)相對于箱體孔壁的懸臂減小懸臂加筋板支點(diǎn)懸臂大3）采用加強(qiáng)筋加強(qiáng)支承部位的剛性第37頁/共60頁保證軸上兩個支承的座孔的同心度的方法1）整體機(jī)座，兩軸承座孔一次鏜出2）如軸上兩軸承外徑不同采用套杯結(jié)構(gòu)第38頁/共60頁四、滾動軸承游隙和軸系軸向位置的調(diào)整通過帶螺紋的零件或端蓋下的墊片來調(diào)節(jié)軸承的調(diào)整：1）軸承游隙的調(diào)整第39頁/共60頁2）軸系軸向位置的調(diào)整注意：圓錐齒輪和蝸桿必須調(diào)整軸系的軸向位置L2b方法：調(diào)整套杯端面與軸承座端面間墊片厚度第40頁/共60頁五、滾動軸孔的配合軸承內(nèi)圈與軸 松 緊js6，j6，k6，m6，n6 松 緊G7，H7，JS7，J7軸承外圈與軸承

14、座孔DH7dk6軸承座孔公差帶G7H7Js7J7n6m6k6j6js600軸承外徑公差帶軸外徑公差帶軸承內(nèi)徑公差帶基孔制：基軸制：DH7dk6軸承座孔公差帶G7H7Js7J7n6m6k6j6js600軸承外徑公差帶軸外徑公差帶軸承內(nèi)徑公差帶第41頁/共60頁5）與空心軸配合的軸承應(yīng)取較緊的密合。 滾動軸承配合的選擇原則：1）轉(zhuǎn)動圈比不動圈配合松一些2）高速、重載、有沖擊、振動時，配合應(yīng)緊一些，載荷平穩(wěn)時，配合應(yīng)松一些3）旋轉(zhuǎn)精度要求高時，配合應(yīng)緊一些4）常拆卸的軸承或游動套圈應(yīng)取較松的配合第42頁/共60頁六、滾動軸承的預(yù)緊預(yù)緊的目的預(yù)緊原理常用預(yù)緊方法：1）用墊片和長短隔套預(yù)緊(a)(b)l

15、+lll+(a)(b)(a)(b)l+lll+(a)(b)第43頁/共60頁2）夾緊一對磨窄了的外圈（或內(nèi)圈）的角接觸軸承(a)(b)圖13-28圖13-29(b)(a)(a)(b)圖13-28圖13-29(b)(a)3）夾緊一對圓錐滾子軸承第44頁/共60頁4）利用彈簧預(yù)緊七、滾動軸承的裝拆要求：1）壓力應(yīng)直接加于配合較緊的套圈上2）不允許通過滾動體傳遞裝拆力3）要均勻施加裝拆力第45頁/共60頁拆卸：安裝：軸肩高度應(yīng)低于軸承內(nèi)圈高度壓頭壓力軸鉤爪手柄螺桿螺母第46頁/共60頁八、滾動軸承的潤滑 潤滑方式：1、脂潤滑2、油潤滑油浴或飛濺潤滑、滴油潤滑、噴油潤滑、油霧潤滑3、固體潤滑九、滾動軸

16、承的密封密封的作用密封的類型：1、接觸式密封氈圈密封第47頁/共60頁(a)(b)橡膠密封第48頁/共60頁2、非接觸式密封油溝密封甩油密封(a)(b)第49頁/共60頁曲路密封(a)(b)圖13-38第50頁/共60頁(a)(b)圖13-383、組合式密封第51頁/共60頁127 滑動軸承概述 一、滑動軸承類型 徑向軸承（向心軸承）（受Fr）止推軸承（推力軸承）（受Fa） 按承載：按潤滑狀態(tài)：流體潤滑軸承、非流體潤滑軸承、無潤滑軸承 二、滑動軸承的特點(diǎn) 三、應(yīng)用第52頁/共60頁128 徑向滑動軸承的主要類型 一、整體式徑向滑動軸承 特點(diǎn)：1）結(jié)構(gòu)簡單、成本低 2）軸套磨損后，間隙無法調(diào)整

17、3）裝拆不便（只能從軸端裝拆）適于低速、輕載或間隙工作的機(jī)器。如圖，由軸承座、整體軸套、油孔等組成第53頁/共60頁二、剖分式徑向滑動軸承 三、自動調(diào)心式 四、調(diào)隙式徑向滑動軸承 第54頁/共60頁129 滑動軸承的材料及軸瓦結(jié)構(gòu) 一、滑動軸承的材料 主要失效形式：磨損和膠合、疲勞破壞 1、對軸承材料的要求 2、常用材料 金屬材料： 1）鑄鐵 2）軸承合金 3）銅合金 4）鋁基合金 5）多孔質(zhì)金屬材料（粉末冶金） 非金屬材料塑料、橡膠 第55頁/共60頁二、軸瓦結(jié)構(gòu) 1、軸瓦的形式與結(jié)構(gòu) 2、油孔、油槽和油室 油孔、油槽開設(shè)原則 ：1、潤滑油應(yīng)從油膜壓力最小處輸入軸承 2、油槽（溝）開在非承載區(qū)，否則會降低油膜的承載能力 3、油槽軸向不能開通，以免油從油槽端部大量流失 第56頁/共60頁4、水平安裝軸承油槽開半周，不要延伸到承載區(qū)，全周油槽應(yīng)開在靠近軸