滾動軸承設計

滾動軸承設計第一頁，共59頁。保持架:將滾動體分開，沿滾道均勻分布。滾動軸承的組成：外圈、內(nèi)圈、滾動體、保持架。內(nèi)外圈上有滾道，使?jié)L動體將沿著滾道滾動。通常內(nèi)圈隨軸頸轉動，外圈固定?！?4-1

滾動軸承的結構、類型和代號1、基本結構第二頁，共59頁。2、滾動軸承的主要類型公稱接觸角：滾動體與套圈接觸處的法線與軸承的徑向平面(垂直于軸承軸心線)之間的夾角。按接觸角分滾動體形狀向心軸承-徑向載荷推力軸承-軸向載荷圓柱滾子圓錐滾子球面滾子滾針球軸承滾子軸承第三頁，共59頁。接觸角↑→軸向承載能力↑表14-1各類軸承的公稱接觸角=0?向心軸承推力軸承徑向接觸向心角接觸軸向接觸推力角接觸0?<<45?=90?45?<<90?第四頁，共59頁。徑向載荷軸向載荷公稱接觸角向心軸承推力軸承徑向接觸向心角接觸軸向接觸推力角接觸第五頁，共59頁。3、滾動軸承的代號代號=前置代號＋基本代號＋后置代號表14-3軸承基本代號五二一類型代號尺寸系列代號內(nèi)徑代號寬、高系列直徑代號四三第六頁，共59頁。1).基本代號類型代號尺寸系列代號內(nèi)徑代號表14-2直徑寬度零不標表14-4表14-5調(diào)心滾子和圓錐滾子軸承例外第七頁，共59頁。3.后置代號內(nèi)部結構2.前置代號成套軸承分部件表14-6前置、后置代號作用：表征軸承在結構形狀、尺寸、公差、技術要求等改變的情況。公差等級表14-7配置代號表14-9第八頁，共59頁。3.后置代號內(nèi)部結構2.前置代號成套軸承分部件表14-7前置、后置代號作用：表征軸承在結構形狀、尺寸、公差、技術要求等改變的情況。公差等級表14-8配置代號表14-9第九頁，共59頁。實例：說明滾動軸承7312AC/P6的含義7(0)312AC/P6公稱接觸角=25?

軸承內(nèi)徑d=12×5=60mm直徑系列代號，3(中)系列

寬度代號，0(窄)系列，不標出

角接觸球軸承

公差等級6級

第十頁，共59頁?！?4-2

滾動軸承類型的選擇根據(jù)載荷情況、轉速高低、空間位置、調(diào)心性能以及其他要求，確定滾動軸承的類型。1.原則1)球軸承承載能力較低，抗沖擊能力較差，但旋轉精度和極限轉速高，適用于輕載、高速和旋轉精度高的場合。2)滾子軸承承載能力較高，抗沖擊能力較強，但旋轉精度和極限轉速低，適用于重載或有沖擊載荷的場合。第十一頁，共59頁。3)以徑向載荷為主可采用深溝球軸承；軸向載荷和徑向載荷都較大的可選用角接觸或圓錐滾子軸承；軸向載荷比徑向載荷大很多或要求變形小的可用圓柱滾子（或深溝球軸承）和推力軸承聯(lián)合使用。4)一根軸的兩個軸承孔的同心度難以保證，或軸受載后發(fā)生較大的撓曲變形，應選用調(diào)心軸承。5)考慮經(jīng)濟性。第十二頁，共59頁。§14-3

滾動軸承的主要失效形式和設計準則一、主要失效形式1.疲勞點蝕設計：潘存云Fr徑向載荷的分布Fmaxδ0受徑向載荷Fr時，各接觸點存在彈性變形，導致內(nèi)圈沿Fr方向下移，上半圈滾動體不受力。內(nèi)圈隨軸滾動時，滾動體自轉(繞自身軸心)和公轉(軸承中心)。因此滾動體上所受的應力為變應力。第十三頁，共59頁。2.塑性變形低速軸承：n<10r/min，受到靜載荷或沖擊載荷時，若軸承滾道和滾動體接觸處的局部應力超過材料的屈服極限，會出現(xiàn)表面的塑性變形，導致破壞。二、設計準則1.壽命計算一般轉速軸承-疲勞點蝕2.靜強度計算低速軸承——塑性變形第十四頁，共59頁。第十五頁，共59頁。§14-4滾動軸承的壽命計算1.軸承壽命軸承中任一元件(滾動體、套圈)首次出現(xiàn)疲勞擴展跡象前的總轉數(shù)L或一定轉速下所工作小時數(shù)h。2.基本額定壽命一批同型號的軸承，在相同的條件下運轉，其中90%不發(fā)生疲勞點蝕之前所轉過的總圈數(shù)L或一定轉速下所工作的小時數(shù)Lh。一.基本概念第十六頁，共59頁。3.滾動軸承的可靠度在相同的條件下運轉，一組相同的軸承期望達到或超過規(guī)定壽命的百分率。單個軸承的可靠度：其達到或超過規(guī)定壽命的概率。4.基本額定動載荷C一批滾動軸承理論上能夠承受的載荷，在該載荷作用下，軸承的基本額定壽命L為106轉。第十七頁，共59頁。二、滾動軸承壽命計算的基本公式-壽命指數(shù)，球軸承=3，滾子軸承=10/3P-當量動載荷L-基本額定壽命PL=常數(shù)PL=常數(shù)軸承載荷壽命曲線在基本額定壽命L=1(106)，可靠度為90%時，軸承能承受的載荷?；绢~定動載荷CPL=C×106第十八頁，共59頁。ft≤12012515017520022525030035010.950.900.850.800.750.700.600.50注意：溫度超過120℃,Ct=C×ft溫度系數(shù)ftPL=C×106基本額定動載荷C-可查手冊向心軸承：Cr推力軸承：Ca給定轉速下的小時數(shù)表示基本額定壽命

第十九頁，共59頁。三、滾動軸承的當量動載荷2.計算公式通式徑向載荷軸向載荷fp動載荷系數(shù)，表14-13。X-徑向動載荷系數(shù)，Y-軸向動載荷系數(shù)；見表14-12。1.目的：為計算的壽命可以與基本額定動載荷在相同的條件下比較，將實際的工作載荷轉換成徑向當量動載荷，簡稱當量動載荷。第二十頁，共59頁。軸承類型、型號→徑向額定靜載荷C0r軸向載荷影響系數(shù)e軸承類型深溝球軸承0.0250.220.562.0100.070.241.0第二十一頁，共59頁。軸承類型角接觸球軸承0.0250.220.451.61100.040.241.530.070.271.400.130.311.260.250.341.00第二十二頁，共59頁。三、角接觸球及圓錐滾子軸承軸向載荷FAaFr可查軸承標準Fn1F1FS1FSO載荷作用中心第二十三頁，共59頁。三、角接觸球及圓錐滾子軸承軸向載荷FAaFR可查軸承標準Fn1F1FS1FSO載荷作用中心FS使?jié)L動體脫離外圈的趨勢。向心推力軸承：成對使用，對稱安裝。FS-內(nèi)部軸向力，由于結構而產(chǎn)生的附加內(nèi)部軸向力。第二十四頁，共59頁。面對面安裝(正裝)-窄邊相對背對背安裝(反裝)-寬邊相對第二十五頁，共59頁。ⅠⅡ正安裝第二十六頁，共59頁。正安裝第二十七頁，共59頁。角接觸球軸承及圓錐滾子軸承軸向力的計算：1）判明軸上全部軸向力合力的指向，確定“壓緊端”和“放松端”軸承；2）“壓緊端”軸承的軸向力等于除本身的內(nèi)部軸向力外其他所有軸向力的代數(shù)和；3）“放松端”軸承的軸向力等于它本身的內(nèi)部軸向力。第二十八頁，共59頁。軸承類型角接觸球軸承圓錐滾子軸承表14---14內(nèi)部軸向力Fs的計算公式第二十九頁，共59頁。已知：圖為卷揚機的傳動裝置，一對軸承為圓錐滾子軸承30207，面對面安裝，運轉時承受中等沖擊，F(xiàn)R1＝1000N，F(xiàn)R2＝2000N，F(xiàn)A=800N，軸承的轉速n=1440r/min，預期壽命Lh=50000~60000h,合格否?例第三十頁，共59頁。解：1.求軸承的軸向載荷軸承2內(nèi)部軸向力為：FS2=FR2/2Y=625N軸承1內(nèi)部軸向力為：FS1=FR1/2Y=313N查手冊：30207軸承，Cr=51500N,e=0.37,Y=1.6第三十一頁，共59頁。FS1＋FA>FS2,FA1=FS1=313N,FA2=FS1+FA=1113N2.求軸承的當量動載荷軸承1：FA1/FR1=313/1000=0.313<e查表14-13fp=1.5軸承2：FA2/FR2=0.5565>e查手冊X=0.4，Y=1.63.軸承壽命校核合適第三十二頁，共59頁?！?4-6滾動軸承裝置設計軸向固定、調(diào)整、配合、裝拆、潤滑和密封等。一、滾動軸承的軸向固定1、兩端固定：工作溫度變化不大的短軸第三十三頁，共59頁。2、一端固定、一端游動深溝球軸承第三十四頁，共59頁。固定支點處軸向載荷較大：角接觸軸承

+深溝球軸承第三十五頁，共59頁。固定支點處軸向載荷不大：深溝球軸承＋軸肩固定支點處軸向載荷較?。荷顪锨蜉S承＋彈性擋圈游動支點處：深溝球軸承游動支點處軸向力較大：圓柱滾子軸承第三十六頁，共59頁。調(diào)整墊片二、滾動軸承裝置的調(diào)整1、軸承間隙的調(diào)整調(diào)整墊片調(diào)節(jié)螺釘調(diào)整墊片設計：潘存云設計：潘存云螺釘調(diào)整第三十七頁，共59頁。2、軸承的預緊金屬墊片磨窄套圈設計：潘存云設計：潘存云設計：潘存云設計：潘存云第三十八頁，共59頁。3、軸系部件工作位置的調(diào)整目的：使軸上的零件具有準確的工作位置。如：圓錐齒輪傳動，要求兩個節(jié)錐頂點相重合。錐頂點不重合！設計：潘存云錐頂點重合！套杯+調(diào)整墊片第三十九頁，共59頁。三、滾動軸承裝置的配合與裝拆1、軸承配合：內(nèi)圈與軸徑、外圈和軸承座間配合內(nèi)圈與軸采用基孔制-過盈配合松→緊：js6，j6，k6，m6，n6第四十頁，共59頁。

松→緊：G7，H7，JS7，J7外圈與座孔采用基軸制-間隙配合軸承內(nèi)孔的尺寸公差：上偏差為零，下偏差為負值。第四十一頁，共59頁。2、滾動軸承的裝拆大尺寸軸承-熱油加熱軸承，干冰冷卻軸頸中小型軸承軟錘直接敲入或用管子壓住內(nèi)圈敲入安裝軸肩高度應低于軸承內(nèi)圈高度拆軸承專用的拆卸軸承的工具：三爪拉力器第四十二頁，共59頁。四、滾動軸承裝置的潤滑與密封1、軸承的潤滑潤滑脂潤滑油噴油、油霧潤滑如果采用浸油潤滑，油面不高于最下方滾動體的中心潤滑目的-減小摩擦、減輕磨損，吸振、降溫、降噪密封目的-防止灰塵、水分進入軸承，阻止?jié)櫥瑒┝魇У谒氖摚?9頁。2、軸承的密封1)接觸式密封2）非接觸式密封氈圈密封皮碗密封(密封圈密封)油溝式密封油環(huán)與油溝組合密封迷宮式密封脂潤滑優(yōu)點：不容易流失、便于密封和維護，充填一次，可運轉較長時間。油潤滑優(yōu)點：摩擦阻力小、能散熱，可在高速、高溫環(huán)境下使用。第四十四頁，共59頁。毛氈圈密封(a)設計：潘存云(b)防漏油防灰塵密封圈密封密封唇朝里，目的是防漏油。密封唇朝外，主要目的是防灰塵、雜質(zhì)脂潤滑，軸徑圓周軸速度v<4~5m/s。脂或油潤滑，軸徑圓周軸速度v<7m/s。第四十五頁，共59頁。適用場合：V<5～6m/s。=0.1~0.3mm油溝式密封設計：潘存云(a)(b)δδ第四十六頁，共59頁。圖b為軸向曲路，因考慮到軸受熱后會變長，間隙取δ=1.5~2mm。迷宮式封圈設計：潘存云(a)設計：潘存云(b)δδ=1.5~2mmδ第四十七頁，共59頁。3）組合式密封甩油環(huán)第四十八頁，共59頁。作業(yè)14-6,14-11,14-13第四十九頁，共59頁。正安裝正安裝第五十頁，共59頁。aFR可查軸承標準Fn1F1FS1FSO載荷作用中心△