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1、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。 1 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
2、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: 2 设计:潘存云 滚动轴承的装配 3 设计:潘存云 设计:潘存云 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 轴向承载能力 = 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
3、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 eFa / Fr e XYXY 0.028 0.22 1.99 0.056 0.26 1.71 0.084 0.28 1.55 0.11 0.30 0.56 1.45 1 0 0.015 0.38 1.47 0.029 0.40 1.40 0.056 0.43 1.30 0.087 0.46 1.23 = 15 0.12 0.47 0.44 1.19 1 0 角 接 触 球 轴 承 = 25 - 0.68 0.41 0.87 1 0 = 40 - 1.14 0.35 0.57 1 0 圆锥滚子轴承(单列) - 1.5tg 0.4 0.
4、4ctg 1 0 调心球轴承(双列) - 1.5tg 0.65 0.65ctg 1 0 (单列) 设计:潘存云 24 设计:潘存云 五、角接触向心轴承轴向载荷的计算 受力分析: Fr 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 。 Fi = Fi +F”i Fi F”i F 总轴向力F= Fi 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 Fi 表16-13 角接触向心球轴承 轴承类型 角接触向心球轴承 F eFr 0.68Fr 1.14Fr 圆锥滚子轴承 = 15 = 25 = 40 Fr
5、 / (2Y) Y是 的轴向系数e Fr Fa -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 25 设计:潘存云 a1a2 O1O2 1 2 1.若 FA+ F2 F1 压紧端:Fa1 = FA+ F2 放松端:Fa2 = F2 2.若 FA+F2 F1 则有: 结论与正装相同! 压紧端:Fa1 = FA+ F2 放松端:Fa2 = F2 2.若 FA+F2 F1 ,则有: 放松端: Fa1 = F1 压紧端: Fa2 = F1 - FA 结论: 放松端轴承的轴向载荷 = 内部轴向力 压紧端轴承的轴向载荷 = 其余轴向力的代数和本身除外 27 一、滚动轴承的润滑 润滑剂 润滑目
6、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) 105 mmr/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。 28 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。 设计:潘存云 1000000
7、 500000 200000 100000 50000 20000 10000 -40-20 0 20 4060100 12080 dn/(mmr/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 29 设计:潘存云 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
8、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 设计:潘存云 (a) 设计:潘存云 (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: 错误结构 30 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 设计:潘存云 (
9、a) 设计:潘存云 (b) =0.10.3 mm 非接触式密封: 31 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 设计:潘存云 (a) 设计:潘存云 (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。 32 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 。
10、组合密封的方式很多,不一一列举。 设计:潘存云 组合封圈 组合式密封: 33 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 设计:潘存云 34 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 设计:潘存云 35 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 设计:潘存云 36 16-5 滚动轴承的组
11、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 3.纯轴向载荷作用时,必须采用推力轴承。 37 二、轴承的固定 固定方式 为了保证轴承在机器中正常工作,除合理选择轴承类型、尺寸外, 还应正确进行轴承的组合设计,处理轴承与其周围零件的之间的关 系,也就是要解决轴承的轴向位置固定、轴承与其它零件的配合、 间隙调整、装拆和润滑密封等一系列问题。 两端固定 一端固定、一端游动。 两端固定支承 C=0.20.3 mm 预留补偿间隙 设计:潘存云 38 两端固定支承 39 2. 一端固定、一端游动 固定支
12、承 游动支承 L 设计:潘存云 一个支点双向固定以承受轴向力、另一端游动。 适用于温度变化较大的长轴。 设计:潘存云 选用深沟球轴承 时, 外圈与端盖 间应留有间隙。 游动支承 选用圆柱滚子轴承时, 外圈应双向固定。 40 调整垫片 加减垫片 二、 轴承组合的调整 加减垫片的厚度 设计:潘存云 调整垫片 加减垫片 1. 轴承间隙的调整 螺钉调整 方法: 设计:潘存云 螺钉调整41 设计:潘存云 设计:潘存云 2. 轴承的预紧 对于某些可调游隙的轴承,在安装时给与一定的轴向压紧力,使得内外圈 产生相对移动而消除游隙,并在套圈和滚动体接触处产生弹性预变形,借 此提高轴的旋转精度和刚度。这种方法称为
13、轴承的预紧。 方法 加金属垫片 磨窄套圈 设计:潘存云 设计:潘存云 42 3. 轴承组合位置的调整 对于某些可调游隙的轴承,在安装时给与一定的轴向压紧力, 使得内外圈产生相对移动而消除游隙,并在套圈和滚动体接触 处产生弹性预变形,借此提高轴的旋转精度和刚度。这种方法 称为轴承的预紧。 目的:使轴上的零件具有准确的工作位置。如齿轮、带轮等 例如:圆锥齿轮传动,要求两个节锥顶点相重合。 对于蜗杆传动,要求蜗轮中间平面通过蜗杆的轴线。 才能保证正确啮合。 方法:套杯+调整垫片 43 设计:潘存云 轴承组合位置调整的方法:套杯+调整垫片 锥顶点不重合! 设计:潘存云 锥顶点重合! 44 设计:潘存云
14、 四、轴承的拆装 三、 轴承组合的配合 配合类型 内圈孔-轴 一般原则:当外载荷方向不变时,转动套圈应比固定 套圈紧。 基孔制 外圈-轴承座孔 基轴制 轴公差:k6、m6 内圈: 设计轴承组合时,应考虑有利于轴承的拆 装,以便在拆卸过程中不损坏其他零件。 孔公差: H7、J7、Js7 游动支点:G7 内圈与轴采用具有过盈的过渡配合 较松的过渡配合 间隙配合 设计:潘存云 结构不合理 ! 轴肩高度 内圈外径 45 设计:潘存云 设计:潘存云 h1 h1 外圈: 应留拆卸高度,或留螺孔。 设计:潘存云 设计:潘存云 46 本 章 重 点 (1) 了解滚动轴承的基本结构和特点。 (2) 熟练掌握滚动轴承类型选择,轴承代号 。 (3) 掌握常用滚动轴承的尺寸选择计算。 (4) 能够进行滚动轴承的组合设计。 47