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1、1,第十四章 滚动轴承设计,重点内容,会选择轴承类型，能进行寿命计算和静载荷计算,重点掌握滚动轴承组合设计方法,2,保持架: 将滚动体分开，沿滚道均匀分布。,滚动轴承的组成：外圈、内圈、滚动体、保持架。,内外圈上有滚道，使滚动体将沿着滚道滚动。通常内圈随轴颈转动，外圈固定。,14-1 滚动轴承的结构、类型和代号,1、基本结构,3,2、滚动轴承的主要类型,公称接触角：滚动体与套圈接触处的法线与轴承的径向平面(垂直于轴承轴心线)之间的夹角。,4,接触角, 轴向承载能力,表14-1 各类轴承的公称接触角,5,6,3、滚动轴承的代号,代号 = 前置代号 基本代号 后置代号,表14-3 轴承基本代号,7
2、,1).基本代号,类型代号,尺寸系列代号,内径代号,表14-2,直径,宽度,零不标,表14-4,表14-5,调心滚子和圆锥滚子轴承例外,8,3.后置代号,内部结构,2.前置代号,成套轴承分部件,表14-6,前置、后置代号作用：表征轴承在结构形状、尺寸、公差、技术要求等改变的情况。,公差等级,表14-7,配置代号,表14-9,9,3.后置代号,内部结构,2.前置代号,成套轴承分部件,表14-7,前置、后置代号作用：表征轴承在结构形状、尺寸、公差、技术要求等改变的情况。,公差等级,表14-8,配置代号,表14-9,10,实例：说明滚动轴承 7312AC/P6 的含义,7 (0) 3 12 AC /
3、 P6,11,14-2 滚动轴承类型的选择,根据载荷情况、转速高低、空间位置、调心性能以及其他要求，确定滚动轴承的类型。,12,3) 以径向载荷为主可采用深沟球轴承；轴向载荷和径向载荷都较大的可选用角接触或圆锥滚子轴承；轴向载荷比径向载荷大很多或要求变形小的可用圆柱滚子（或深沟球轴承）和推力轴承联合使用。,4) 一根轴的两个轴承孔的同心度难以保证，或轴受载后发生较大的挠曲变形，应选用调心轴承。,5) 考虑经济性。,13,14-3 滚动轴承的主要失效形式和设计准则,一、主要失效形式,1.疲劳点蚀,受径向载荷Fr时，各接触点存在弹性变形，导致内圈沿Fr方向下移，上半圈滚动体不受力。内圈随轴滚动时，
4、滚动体自转(绕自身轴心)和公转(轴承中心)。因此滚动体上所受的应力为变应力。,14,2.塑性变形,低速轴承：n10r/min，受到静载荷或冲击载荷时，若轴承滚道和滚动体接触处的局部应力超过材料的屈服极限，会出现表面的塑性变形，导致破坏。,二、设计准则,1.寿命计算,一般转速轴承-疲劳点蚀,2.静强度计算,低速轴承 塑性变形,15,16,14-4 滚动轴承的寿命计算,1.轴承寿命,轴承中任一元件(滚动体、套圈)首次出现疲劳扩展迹象前的总转数L或一定转速下所工作小时数h。,2.基本额定寿命,一批同型号的轴承，在相同的条件下运转，其中90%不发生疲劳点蚀之前所转过的总圈数L或一定转速下所工作的小时数
5、Lh。,一.基本概念,17,3.滚动轴承的可靠度,在相同的条件下运转，一组相同的轴承期望达到或超过规定寿命的百分率。 单个轴承的可靠度：其达到或超过规定寿命的概率。,4.基本额定动载荷C,一批滚动轴承理论上能够承受的载荷，在该载荷作用下，轴承的基本额定寿命L为106转。,18,二、滚动轴承寿命计算的基本公式,-寿命指数，球轴承=3，滚子轴承=10/3,P-当量动载荷,L-基本额定寿命,PL =常数,轴承载荷寿命曲线,19,PL = C106,20,三、滚动轴承的当量动载荷,1.目的：为计算的寿命可以与基本额定动载荷在相同的条件下比较，将实际的工作载荷转换成径向当量动载荷，简称当量动载荷。,21
6、,轴承类型、型号径向额定静载荷C0r,轴向载荷影响系数e,22,23,三、角接触球及圆锥滚子轴承轴向载荷FA,24,三、角接触球及圆锥滚子轴承轴向载荷FA,FS使滚动体脱离外圈的趋势。向心推力轴承：成对使用，对称安装。,25,面对面安装(正装) -窄边相对,背对背安装(反装) -宽边相对,26,正安装,27,正安装,28,总结,角接触球轴承及圆锥滚子轴承轴向力的计算： 1）判明轴上全部轴向力合力的指向，确定“压紧端”和“放松端”轴承； 2）“压紧端”轴承的轴向力等于除本身的内部轴向力外其他所有轴向力的代数和； 3）“放松端”轴承的轴向力等于它本身的内部轴向力。,29,表14-14 内部轴向力F
7、s的计算公式,30,已知：图为卷扬机的传动装置，一对轴承为圆锥滚子轴承30207，面对面安装，运转时承受中等冲击，FR11000N， FR22000N，FA=800N，轴承的转速n=1440r/min，预期寿命Lh=5000060000h, 合格否?,例,31,解：1. 求轴承的轴向载荷,查手册：30207轴承，Cr=51500N, e=0.37, Y=1.6,32,FS1FAFS2, FA1=FS1=313N, FA2=FS1+FA=1113N,2. 求轴承的当量动载荷,轴承1：FA1/FR1=313/1000=0.313e 查表14-13 fp=1.5,轴承2：FA2/FR2=0.5565
8、 e 查手册X=0.4，Y=1.6,33,14-6 滚动轴承装置设计,轴向固定、调整、配合、装拆、润滑和密封等。,一、滚动轴承的轴向固定,1、两端固定：工作温度变化不大的短轴,34,2、一端固定、一端游动,深沟球轴承,35,固定支点处轴向载荷较大：角接触轴承 + 深沟球轴承,36,固定支点处轴向载荷不大：深沟球轴承 轴肩,固定支点处轴向载荷较小：深沟球轴承 弹性挡圈,游动支点处：深沟球轴承,游动支点处轴向力较大：圆柱滚子轴承,37,二、滚动轴承装置的调整,1、轴承间隙的调整,调整垫片,调节螺钉,设计：潘存云,38,2、轴承的预紧,金属垫片,磨窄套圈,39,3、轴系部件工作位置的调整,目的：使轴
9、上的零件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。,套杯+调整垫片,40,三、滚动轴承装置的配合与装拆,1、轴承配合：内圈与轴径、外圈和轴承座间配合,内圈与轴采用基孔制-过盈配合,松 紧：js6，j6，k6，m6，n6,41,松 紧：G7，H7，JS7，J7,外圈与座孔采用基轴制-间隙配合,轴承内孔的尺寸公差：上偏差为零，下偏差为负值。,42,2、滚动轴承的装拆,大尺寸轴承-热油加热轴承，干冰冷却轴颈,中小型轴承软锤直接敲入或用管子压住内圈敲入,安装,轴肩高度应低于轴承内圈高度,拆轴承,专用的拆卸轴承的工具：三爪拉力器,43,四、滚动轴承装置的润滑与密封,1、轴承的润滑,润
10、滑脂,润滑油,喷油、油雾润滑,如果采用浸油润滑，油面不高于最下方滚动体的中心,润滑目的-减小摩擦、减轻磨损，吸振、降温、降噪,密封目的-防止灰尘、水分进入轴承，阻止润滑剂流失,44,2、轴承的密封,1) 接触式密封,2）非接触式密封,毡圈密封,皮碗密封(密封圈密封),油沟式密封,油环与油沟组合密封,迷宫式密封,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。,45,设计：潘存云,防漏油,防灰尘,密封圈密封,密封唇朝里，目的是防漏油。,密封唇朝外，主要目的是防灰尘、杂质,脂润滑，轴径圆周轴速度v45m/s。,脂或油润滑
11、，轴径圆周轴速度v7m/s。,46,适用场合： V56m/s。 =0.10.3mm,47,48,3）组合式密封,甩油环,49,作业,14-6, 14-11, 14-13,50,51,FS总是由轴承外圈指向“载荷作用中心”,52,53,54,指出图中错误,55,指出图中错误,11.两端倒角不一样,56,指出图中错误,57,判断图示一对7000AC轴承的安装方式，并确定两个轴承所受到的轴向载荷Fa1、Fa2的大小。,58,解：为反安装。 7000AC轴承的内部轴向力: FS=0.7FR FS1=0.7FR1=350N, FS2=0.7FR2=1400N,方向如图所示。,FA=1000N,FR1=500N,FR2=2000N,FS1,FS2,FS,59,由于FA+ FS1=350+1000N=1350N FS2=1400N 所以轴有右移趋势。 轴承1受到附加的内部轴向力FS 则 FA+ FS1+ FS = FS2 FA1= FS2- FA =400N，FA2= FS2=1400N,FA=1000N,FR1=500N,FR2=2000N,FS1,FS2,FS,
