《滾動軸承》PPT課件.ppt

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1、滾動軸承是機器中廣泛應(yīng)用的部件之一。它是依靠主要元件間的滾動接觸來支承轉(zhuǎn)動零件的。與滑動軸承相比，滾動軸承摩擦阻力小，功率消耗少，啟動容易，安裝、維修方便，價格便宜。滾動軸承絕大多數(shù)已經(jīng)標準化，由專門工廠大量制造和供應(yīng)，在機械設(shè)計中只需根據(jù)工作條件選用滾動軸承的類型和尺寸并進行組合結(jié)構(gòu)設(shè)計。,1.了解滾軸承的構(gòu)造、主要類型。 2.熟悉滾動軸承的代號。 3.掌握滾動軸承的失效形式及設(shè)計準則。 4.明確滾動額定壽命、額定動載荷、額定靜載荷當量動載荷、當量靜載荷等概念。 5.掌握滾動軸承進行選擇計算和組合設(shè)計。,基本要求,,軸承的選擇及計算，特別是壽命計算，軸承裝置的設(shè)計 。,角接觸軸承的載荷計算，

2、軸承裝置的設(shè)計 。,重點：,難點：,,18.1 概述,18.2 滾動軸承的類型和選擇,18.3 滾動軸承的代號,18.4 滾動軸承的力分析、失效和計算準則,18.5 滾動軸承的動載荷和壽命計算,18.6 滾動軸承的靜載荷計算,18.7 極限轉(zhuǎn)速,18.9 滾動軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計,18.10 滾動軸承的潤滑與密封,18.1 概述,滾動軸承為標準件,18.1.1 構(gòu)造,(Bearing Ring ),構(gòu)造,保持架4,滾動體3,外圈2,內(nèi)圈1,內(nèi)圈與軸頸裝配在一起并隨軸回轉(zhuǎn),外圈與軸承座孔裝配在一起，多數(shù)情況下外圈不動,滾動體是滾動軸承的核心元件，根據(jù)軸承結(jié)構(gòu)的要求有球、圓柱滾子圓錐滾子、球面滾子等

3、,保持架使?jié)L動體等距離分布并減少滾動體間的摩擦和磨損,,18.1.1 構(gòu)造,滾動體有： 球、圓柱滾子、圓錐滾子、 球面滾子。,,內(nèi)圈、外圈、滾動體用鉻錳高碳鋼，如 GCr15、GCr15SiMn，淬火后硬度不低于61HRc65HRc， 保持架：低碳鋼、銅合金、鋁合金或工程塑料。,18.1.2 材料,,,1、摩擦系數(shù)小，起動靈活，效率高，潤滑方便 2、軸向結(jié)構(gòu)緊湊 3、可同時承受徑向和軸向載荷 4、不需要貴重金屬 5、易于互換,優(yōu)點：,1、抗沖擊能力差 2、高速時噪聲大 3、不能制成剖分式 4、徑向尺寸較大 5、工作壽命較低,缺點：,18.1.3 優(yōu)缺點,,,接觸角：套圈與滾動體接觸處的法線和垂

4、直于軸承軸心線的平面間的夾角。,18.2 滾動軸承的類型和選擇,角偏斜：由于軸承安裝誤差、軸的變形，導(dǎo)致內(nèi)外圈中心線之間偏斜，二者的夾角。,極限轉(zhuǎn)速,(Types of Rolling Bearings and Bearing Selection ),術(shù)語,,,18.2.1 類型,1、分類,0： 6（深溝球軸承） 4（雙列深溝球軸承） N（圓柱滾子軸承）,2 、常用類型、性能、特點,,,主要承受徑向載荷，也可 同時承受少量雙向軸向載 荷，在高速時，可來代替 推力球軸承。,6（深溝球軸承）,N（圓柱滾子軸承）,只能承受徑向載荷， 不能承受軸向載荷,6（深溝球軸承） (Deep groove ba

5、ll bearing ),N（圓柱滾子軸承）,18.2.1 類型,,7（角接觸球軸承） 0（雙列角接觸球軸承）,能同時承受徑向載荷與 單向的軸向載荷，公稱 接觸角有15、25、 40三種。 通常成對使用.,18.2.1 類型,,圓錐滾子軸承,3（圓錐滾子軸承）,能承受較大的徑向載荷和單向的軸向載荷，內(nèi)外圈可分離，故軸承游隙可在安裝時調(diào)整，通常成對使用.,18.2.1 類型,,5（推力球軸承）,套圈與滾動體多半是可分離的。單向推力球軸承只能承受單向軸向載荷，緊圈內(nèi)徑較小與軸配合，的是松圈內(nèi)孔較大與機座固定在一起。極限轉(zhuǎn)速較低，適用于軸向力大而轉(zhuǎn)速較低的埸合。,18.2.1 類型,8（推力圓柱滾子

6、軸承）,能承受很大的單向軸向載荷， 但不能承受徑向載荷,2（9）推力調(diào)心 滾子軸承,18.2.1 類型,可以承受很大的軸向載荷和一定的徑向 載荷。滾子為鼓形，外圈滾道為球面，能 自動調(diào)心，允許軸線偏斜 23，轉(zhuǎn)速 可比推力球軸承高，常用于水輪機軸和起 重機轉(zhuǎn)盤等 .,18.2.1 類型,1（調(diào)心球軸承）,外圈滾道為 球面，具有 自動調(diào)心 性能。,18.2.1 類型,2(調(diào)心圓柱滾子軸承),U（外球面球軸承） QJ（四點接觸球軸承）,特殊軸承：,18.2.1 類型,表18.1 球軸承和滾子軸承的一般特性比較,18.2.2 類型的選擇,(1)受純徑向載荷時，一般選用深溝球軸承（6）或圓柱滾子軸承；

7、 (2)受純軸向載荷時，一般選用推力軸承（5、8） (3)同時受徑向和軸向載荷時，可選用代號為6、7、3及調(diào)心球或調(diào)心滾子軸承； (4)當軸向載荷較大時，可選用接觸角較大的角接觸球軸承及圓錐滾子軸承，或者選用向心軸承和推力軸承組合在一起。,1載荷的大小、方向和性質(zhì)：,4、 經(jīng)濟性。,2、 調(diào)心性，,3、裝拆方便、調(diào)整方便，,,,18.3 滾動軸承的代號,國家標準GB/T272-93規(guī)定軸承的代號由 三部分組成：,滾動軸承代號是用字母加數(shù)字來表示軸承結(jié)構(gòu)、尺寸、公差等級、技術(shù)性能等特征的產(chǎn)品符號。,18.3.1 基本代號,2、尺寸系列代號 由兩位數(shù)字組成。,右位數(shù)字：代表直徑系列。 左位數(shù)字：寬

8、度系列（向心軸承）或高 度系列（推力軸承）；,1、內(nèi)徑代號 表示軸承公稱內(nèi)徑的大小， 用數(shù)字表示，見表18.3。,尺寸系列表示內(nèi)徑相同的軸承可具有不同的 外徑 ，而同樣的外徑又有不同的寬度（或高 度），用以滿足各種不同要求的承載能力。,例17-1 軸承 2 32 24,3、類型代號 用數(shù)字或字母表示不同類型 的軸承，見表18.1。,類型代號，調(diào)心滾子軸承。,18.3.1 基本代號,1、內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號,18.3.2 前置代號,用字母表示。,18.3.3 后置代號,常用的后置代號：,用字母表示。如C、AC、B分別代表,/P0、/P6、/P6X、/P5、/P4、/P2， /P0可省略不寫。如6316/

9、P6,2、公差等級代號,3、游隙代號（游隙，即指軸承在未安裝 于軸或軸承箱時，將其內(nèi)圈或外圈的一方固定， 然后使未被固定的一方做徑向或軸向移動時的 移動量。根據(jù)移動方向，可分為徑向游隙和軸 向游隙。） 有/C1、/C2、/C3、/C4、/C5，分別符合標準規(guī)定的游隙1、2、0、3、4、5組，0組不注,18.3.3 后置代號,4、配置代號 成對安裝軸承有三種配置型式：/DB、/DF、 /DT。,其他可查閱有關(guān)標準。,,18.3.3 后置代號,18.4.1 向心軸承中作用力的分布,18.4 滾動軸承的力分析、失效和計算準則,,,受載最大的滾動體的所受載荷：,18.4.2 角接觸軸承中的附加軸向力

10、,角接觸軸承受徑向載荷Fr時，會產(chǎn)生附加軸向力,,,方向：軸承外圈的寬邊窄邊。,計算附加軸向力的公式可查表18.4。,2、軸向載荷計算,18.4.3 角接觸軸承載荷計算,1、負荷作用中心,分析時考慮： 1)由徑向力引起的附加軸向力； 2)作用于軸上的其他軸向力（外載）。 據(jù)力的平衡關(guān)系計算。 將軸和內(nèi)圈視為一體分析。,圖18.16,,軸與內(nèi)圈有向右移動的趨勢，軸承2被壓緊，軸承1放松，由力的平衡(c),計算軸向力的方法歸納如下：,1)判明軸上全部軸向力（包括外載和附加軸向力）合力的指向，確定“壓緊”端軸承； 2)壓緊端軸承軸向力除本身附加軸向力外其他所有軸向力的代數(shù)和； 3)放松端軸承軸向力本

11、身的附加軸向力。,主要有： 1、點蝕 對回轉(zhuǎn)軸承，各元件接觸表面都有可能發(fā)生 點蝕。,18.4.4 失效形式,3、磨粒磨損、粘著磨損 4、其他失效如銹蝕、電腐蝕等,2、塑性變形,18.4.5 計算準則,1、一般工作條件的回轉(zhuǎn)滾動軸承，應(yīng)進行接觸疲勞壽命計算和靜強度計算；2、擺動或轉(zhuǎn)速較低的軸承，只需作靜強度計算；3、高速軸承，除進行壽命計算外，還需核驗 極限轉(zhuǎn)速。,,18.4.4 失效形式,18.5.1基本額定動載荷和基本額定壽命,18.5 滾動軸承的動載荷和壽命計算,軸承壽命：軸承中任一元件出現(xiàn)疲勞剝落 擴展跡象前運轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)或一定轉(zhuǎn)速下的 工作小時數(shù)。,基本額定壽命：是指90%可靠度、常用

12、材料 和加工質(zhì)量、常規(guī)運轉(zhuǎn)條件下的壽命，以 符號L10（r）或L10h（h）表示。,修正額定壽命：,基本額定動載荷（C、C、Ca）： 基本額定壽命為一百萬轉(zhuǎn)（106）時軸承 所能承受的恒定載荷。 即在C作用下，軸承可以工作106 轉(zhuǎn)而不 發(fā)生點蝕失效，其可靠度為90%。 基本額定動載荷大，軸承抗疲勞的承載能力 相應(yīng)較強。,18.5.1基本額定動載荷和基本額定壽命,18.5.2 當量動載荷,實際工況中，滾動軸承常同時受徑向和 軸向聯(lián)合載荷。為了計算軸承壽命時將基 本額定動載荷與實際載荷在相同條件下比 較，需將實際工作載荷轉(zhuǎn)化為當量動載荷。,在當量動載荷作用下，軸承的壽命與實際 聯(lián)合載荷下軸承

13、的壽命相同。,當量動載荷P的計算公式：,18.5.3 基本額定壽命,滾動軸承的壽命隨載荷的增大而降低， 壽命與載荷的關(guān)系曲線如圖18.14,r,,,若軸承工作轉(zhuǎn)速為n r /min,h,,,若已知P、預(yù)期壽命，由下式求C：,N,,18.5.3 基本額定壽命,靜載荷是指軸承套圈相對轉(zhuǎn)速為零時 作用在軸承上的載荷。 為限制滾動軸承在靜載荷作用下產(chǎn)生 過大的接觸應(yīng)力和永久變形，需進行靜 載荷計算。,18.6 滾動軸承的靜載荷計算,18.6.1基本額定靜載荷,基本額定靜載荷（徑向C0r，軸向C0a）：,指軸承最大載荷滾動體與滾道接觸中心處 引起以下接觸應(yīng)力時所相當?shù)募傧霃较?載荷或中心軸向靜載荷：

14、 調(diào)心球軸承4600MPa， 所有球軸承4200MPa， 所有滾子軸承4000MPa,同時受徑向和軸向聯(lián)合載荷的軸承， 應(yīng)按當量靜載荷進行計算。,18.6.2 當量靜載荷,18.6.1基本額定靜載荷,在當量靜載荷作用下，軸承最大載荷滾動體與滾道接觸處引起的接觸應(yīng)力與聯(lián)合載荷作用時相同。,向心軸承,0的向心軸承（如N類，滾針軸承）,18.6.2 當量靜載荷,,=900的推力軸承（如5類，推力滾子軸承）,,的推力調(diào)心滾子軸承，當,時,18.6.3靜載荷計算,安全系數(shù)見表18.13、18.14。,,18.6.2 當量靜載荷,滾動軸承轉(zhuǎn)速過高時會使摩擦面間產(chǎn)生 高溫，影響潤滑劑性能，破壞油膜，從而

15、 導(dǎo)致滾動體回火或元件膠合失效。,18.7 極限轉(zhuǎn)速,軸承的工作轉(zhuǎn)速應(yīng)低于其極限轉(zhuǎn)速。,極限轉(zhuǎn)速是指軸承在一定的工作條件下，達到所能承受最高熱平衡溫度時的轉(zhuǎn)速值。,性能表中所給出的極限轉(zhuǎn)速值分別是在 1）脂潤滑和油潤滑條件下確定的，2)僅適用于0級公差，3)潤滑冷卻正常，4)與剛性軸承座和軸配合，5)軸承載荷P0.1C（C為軸承的基本額定動載荷，向心軸承只受徑向載荷，推力軸承只受軸向載荷）的軸承。,當軸承載荷P0.1C時，接觸應(yīng)力將增大；,18.7 極限轉(zhuǎn)速,承受聯(lián)合載荷時，受載滾動體將增加， 這都會增大軸承接觸表面間的摩擦，使?jié)?滑狀態(tài)變壞。此時，極限轉(zhuǎn)速值應(yīng)修正，,實際許用轉(zhuǎn)速值可按下式計

16、算,N=f1f2N0,式中 n-實際許用轉(zhuǎn)速，r/min； n0-軸承的極限轉(zhuǎn)速，r/min； f1-載荷系數(shù)（圖18.19）； f2-載荷分布系數(shù)（圖18.20）。,,18.7 極限轉(zhuǎn)速,軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計包括： 1）軸系的固定；2）軸承與相關(guān)零件的配合； 3）軸承的潤滑與密封；4）提高軸承系統(tǒng)的 剛度。,18.9 滾動軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計,為保證滾動軸承軸系能正常傳遞軸向力且 不發(fā)生竄動，在軸上零件定位固定的基礎(chǔ)上，必須合理地設(shè)計軸系支點的軸向固定結(jié)構(gòu)。,典型的結(jié)構(gòu)形式有三類：,18.9.1 軸系支點固定的結(jié)構(gòu)型式,每個軸承分別承受一個方向的軸向力。 如圖18.23、18.24。為允許軸工作

17、時有 少量熱膨脹，軸承安裝時應(yīng)留有0.25mm 0.4mm的軸向間隙（間隙很小，結(jié)構(gòu)圖 上不必畫出）.,深溝球軸承（或角接觸球軸承、 圓錐滾子軸承,18.9.1 軸系支點固定的結(jié)構(gòu)型式,,,1 兩端單向固定,普通工作溫度下的短軸（跨距L<400mm）,為允許軸工作 時有少量熱膨脹， 軸承安裝時應(yīng)留有0.25mm-0.4mm的軸向間隙。,18.9.1 軸系支點固定的結(jié)構(gòu)型式,間隙量常用墊片或調(diào)整螺釘調(diào)節(jié)。,18.9.1 軸系支點固定的結(jié)構(gòu)型式,,2、一端雙向固定、一端游動,長軸（L350mm) 或工作溫度較高時，軸的熱膨脹收縮量較大。,18.9.1 軸系支點固定的結(jié)構(gòu)型式,18.9.1 軸系支點

18、固定的結(jié)構(gòu)型式,18.9.1 軸系支點固定的結(jié)構(gòu)型式,要求能左右雙向游動的軸，可采用兩端游動的軸系結(jié)構(gòu)。如圖18.28所示。 人字齒輪傳動的高速主動軸，為了自動補償輪齒兩側(cè)螺旋角的誤差，使輪齒受力均勻，采用允許軸系左右少量軸向游動的結(jié)構(gòu)，故兩端都選用圓柱滾子軸承。與其相嚙合的低速齒輪軸系則必須兩端固定，以便兩軸都得到軸向定位。,3、兩端游動,18.9.1 軸系支點固定的結(jié)構(gòu)型式,軸承在軸上一般用軸肩或套筒定位， 定位端面與軸線保持良好的垂直度。 為保證可靠定位，軸肩圓角半徑r1必 須小于軸承的圓角半徑r。軸肩的高度 通常不大于內(nèi)圈高度的3/4，過高不便 于軸承拆卸。,軸承內(nèi)圈的軸向固定應(yīng)根

19、據(jù)軸向載荷的 大小及轉(zhuǎn)速高低選用：軸端擋圈、圓螺母、 軸用彈性擋圈等結(jié)構(gòu)。,18.9.1 軸系支點固定的結(jié)構(gòu)型式,外圈則采用機座孔端面、孔用彈性擋圈、壓板、端蓋等形式固定。 如圖18.30、18.31所示。,18.9.2 滾動軸承的配合,滾動軸承是標準組件，所以與相關(guān)零件 配合時其內(nèi)孔和外徑分別是基準孔和基準軸，在配合中不必標注。決定配合時最主 要的問題是軸承內(nèi)、外圈所承受的載荷狀態(tài)。,一般來說，尺寸大、載荷大、振動大、 轉(zhuǎn)速高或工作溫度高等情況下應(yīng)選緊一 些的配合，而經(jīng)常拆卸或游動套圈則采 用較松的配合。,增加軸承系統(tǒng)的剛度對提高軸的旋轉(zhuǎn)精度、 減少振動噪聲和保證軸承壽命都是有利的。 1、選

20、用合理的軸承類型； 如雙列軸承剛度單列軸承。 2、合理安排軸承的組合方式；,18.9.3提高軸系剛度的措施,3、軸承預(yù)緊。 向心角接觸軸承可通過預(yù)緊的方法使軸承帶負游隙運行。 預(yù)緊對某些可調(diào)游隙式軸承，安裝時給予一定的軸向壓緊力，使內(nèi)外圈產(chǎn)生相對位移而消除游隙，并在套圈與滾動體接觸處產(chǎn)生彈性預(yù)變形。,,圖18.35,18.10 滾動軸承的潤滑與密封,18.10.1 滾動軸承的潤滑,潤滑主要是為了降低摩擦阻力和減輕磨損，同時也有吸振、冷卻、防銹和密封等作用。 合理的潤滑對提高軸承性能，延長軸承的 使用壽命有重要意義。 滾動軸承的潤滑材料有潤滑油、潤滑脂及 固體潤滑劑.,d為軸頸直徑，mm；n為工

21、作轉(zhuǎn)速，r/min。,具體潤滑方式可根據(jù)速度因素dn值，參考表18.17選擇。,目的：防止?jié)櫥瑒┲兄蛴偷男孤?而且還要防止有害異物從外部侵入軸承內(nèi)。,18.10.2 滾動軸承的密封,接觸式密封和非接觸式密封兩大類。 非接觸式密封不受速度限制。 接觸式密封只能用在線速度較低的場合，為保證密封的壽命及減少軸的磨損，軸接觸部分的硬度應(yīng)在HRC40以上，表面粗糙度宜小于Ra1.60m Ra0.80um。,密封按照其原理不同可分為,常見密封裝置的結(jié)構(gòu)和特點見表18.18。,,,圖18.16,,圓錐滾子軸承,圓柱滾子軸承,關(guān)節(jié)軸承可承受徑向負荷、軸向負荷或徑向、軸向聯(lián)合負荷。有較大的載荷能力與抗腐蝕、耐磨損、自調(diào)心、潤滑好和自潤滑、防污物的特點。關(guān)節(jié)軸承可廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機械、工程機械、礦山機械、冶金機械、動力機械等行業(yè)。,深溝球軸承,角接觸球軸承,單列推力球軸承,推力調(diào)心滾子軸承,圓錐滾子軸承,圓柱滾子軸承,深溝軸承,角接觸球軸承,單列推力球軸承,,,,返回,