滚动轴承ab课件

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1、1,第15章 滚动轴承,2,第 15 章 滚 动 轴 承,15.1 概述 15.2 滚动轴承的类型和选择 15.3 滚动轴承的代号 15.4 滚动轴承的力分析、失效和计算准则 15.5 滚动轴承的组合结构设计 15.6 滚动轴承的润滑和密封 作业：(15.1、2、3)、15.4、15. 6,3,1.内圈: 2.外圈: 3.滚动体： 4.保持架：,点接触线接触,限制滚动体轴向移动,均匀隔开滚动体,减少磨擦与磨损,装在轴颈上,装在轴承座,球、滚子,承载均匀,滚动轴承的结构,15.1 概述,4,5,滚动轴承安装,6,固定心轴,7,滚动体与内外圈： 高的硬度和接触疲劳强度，良好的耐磨性和冲击韧性。 含

2、铬合金钢制造，如GCr15、GCr15SiMn等 热处理后硬度61HRC65HRC，工作表面磨削和抛光。 保持架：较软材料 冲压保持架：低碳钢冲压后铆接或焊接。 实体保持架：铜合金、铝合金、酚醛层压布或工程塑料等。,材料,轴承功用,支承轴及轴上零件,并保证旋转精度 减少轴与支承间的摩擦与磨损,8,陶瓷轴承,9,特点:,滚动轴承的设计,轴承本身的设计类型的选择 尺寸的选择 轴承组合设计安装、调整、润滑与密封,优点：摩擦阻力小，启动灵活，效率高；径向游隙比较小，向心角接触轴承可用预紧方法消除游隙，运动精度高；可使轴向距离小，结构紧凑；大多能承受径向力和轴向力；消耗润滑剂少，便于密封，易于维修；不需

3、要用有色金属；标准化程度高，成批生产，成本较低。 缺点：承受冲击载荷能力较差；高速重载荷下轴承寿命较低；振动及噪声较大；径向尺寸比滑动轴承大。,10,15.2 滚动轴承的基本类型和选择,(一)滚动轴承主要类型:,1）向心轴承：主要承受径向载荷，接触角045 2）推力轴承：主要用于承受轴向载荷，接触角4590 公称接触角-滚动轴承中套圈与滚动体接触处的法线与 垂直于轴承轴心线的平面间的夹角, 向心轴承, 推力轴承,按承受载荷的方向或接触角的不同分为两类：,11,按滚动体的形状分,12,13,滚动轴承的基本类型和特点,1.径向轴承 (0),深沟球轴承, (0)类 nlim最高、价廉、优先采用,(2

4、)类 承载力较大,内外可分,只受FR,圆柱滚子轴承,内圈无档边,外圈无档边,14,1.径向轴承 (0),深沟球轴承,(4)类 径向 尺寸小,只受FR,圆柱滚子轴承,滚针轴承,15,(3)类 调心性能好、承载力较大,2.调心轴承 (0),调心球轴承,类 调心性能最好,调心滚子轴承,16,圆锥滚子轴承,承受FR+单向FA ( 0要成对使用) 承载能力类,承受FR+单向FA (0要成对使用) 15 7000C 25 7000AC 40 7000B,角接触球轴承,(6) 类,(7)类,3.角接触轴承 (0 45),17,18,19,以F为主,5()类只承受轴向(F)载荷,推力球轴承,推力滚子轴承, 类

5、单向FA（大）,双 向 FA,单 向 FA,4.推力轴承,20,21,各类轴承的性能比较,按载荷大小、性质、方向、转速及其要求来选择,滚子球(线点) 重中轻特轻,2.极限转速:,球滚子 特轻轻中重 实心保持架冲压,3.调心性能:,调心非调心 球滚子,1.承载能力:,(二)滚动轴承的类型选择,22,1.载荷的大小,方向与性质:(主要),纯FR:,6类、 N类(FR大,冲击大) 、NA(径向尺寸小),纯FA:,5类, 6类(n很高),FRFA : FRFA: FRFA: FRFA:,6类,7类( =15, =25), 3类,70000B, 3类,推力+向心组合,类型选择一般原则:,径向载荷和轴向载

6、荷都比较大时 若转速不高，选用圆锥滚子轴承（30000型）； 若转速较高时，选用角接触轴承（70000C，70000AC或70000B型）；,23,轴向载荷比径向载荷大得多时 可将两种类型轴承组合使用，如将单向推力轴承（51000型）或双向推力轴承（52000型）与60000型或N0000型组合；,24,2.特殊要求:,两支承跨距大, 轴刚度小: 安装座孔长,不方便: 两轴中心距小: 经济性:,调心轴承,(3类)圆锥滚子轴承,(NA类) 滚针轴承,优先6类及普通精度,25,26,类型代号,宽度系列,直径系列,内径代号,内部结构,公差等级,成套 轴承 分部 件,5 4 3 2 1,内径代号:从2

7、0495 d/5 (22,28,32除外);表15-4 p.288,直径系列:数字0、1、2、3 、4(特轻、轻、中、重),宽度系列:0、1、2、3与直径系列对应 0系列可省(除圆锥、调心滚子、推力表注),类型代号:数字或字母 (表15-1) (p.284-2851,3,5,6,7类),直径系列 + 宽度系列 = 尺寸系列(表15-3) p.287,15.3 滚动轴承的代号,代号: 前置代号 基本代号 后置代号 组成 (字母) 数字(字母)(五位) 字母(数字),27,28,后置代号 (无特殊要求省略不标),用字母和数字等表示轴承的结构、公差及材料的特殊要求等。,公差等级代号：/P0(不注)

8、/P6 /P6x /P5 /P4 /P2 （表15-7）p.288 低 高,内部结构代号 表156 p.288, 40 15 25,P0级为普通级，省略不标；/P6X级仅适用于圆锥滚子轴承。,29,例：7 2 1 2 AC ,深沟球轴承,直径系列为3(中),宽度系列为0(省略),内径d=25mm,0级公差(省略),角接触球轴承,直径系列为2(轻),宽度系列为0(省略),内径d =60mm,=25,例：6 3 0 5, ,30, 圆锥滚子轴承,宽度系列为0 (不省略),直径系列为4(重),内径=45mm,例: 3 0 4 0 9,5 推力轴承 11直径系列为1(特轻) ，宽度系列为1 03内径1

9、7mm /P66级精度, ,例: 51103 /P6,31,15.4 滚动轴承的力分析、失效和计算准则,2.失效形式:,各滚动体受力不均匀,各滚动体受力均匀,(1)疲劳破坏(点蚀),(2)永久变形,点、线接触正常失效,寿命计算常用,极低、较大,静强度计算,(3)早期磨损、胶合、内外圈 和保持架破损不正常,当轴承轴F 承受 径F,1.受力分析：,32,1）疲劳点蚀 ： 安装、维护、润滑正常的情况下，滚动轴承在工作过程中，滚动体与滚道接触表面产生变接触应力，导致疲劳裂纹，其扩展到接触表面，形成疲劳点蚀，使轴承不能正常工作，出现较强烈的振动、噪声和发热现象。,点蚀机理,33,2）永久变形：,34,3

10、）胶合、磨损：,35,36,注意：轴承的主要失效形式是疲劳点蚀。,套圈、保持架破裂：,37,决定轴承尺寸：针对主要失效形式进行必要的计算。 一般工作条件的轴承：接触疲劳寿命计算和静强度计算 摆动或转速较低的轴承：静强度计算 高速轴承：寿命计算，核验轴承的极限转速 (发热造成粘着磨损、烧伤)。 三个基本性能参数(与主要失效形式相对应)： 基本额定动载荷Cr(径向)或Ca(轴向) -满足一定疲劳寿命 基本额定静载荷C0r(径向) 或C0a(轴向) -满足一定静强度 极限转速N0 -控制轴承磨损。 各种轴承的性能指标值可查附录或有关手册。,3.计算准则：,38,4.滚动轴承的动载荷和寿命计算,1)寿

11、命计算 ：,轴承中任一元件出现第一个疲劳扩 展迹象前,一个套圈相对另一套圈的总转数或某一转 速下的工作小时数。,轴承寿命L,同样轴承在相同工作条件 下运转，实际寿命不同,轴承寿命的可靠度： 一组相同轴承能达到或 超过规定寿命的百分率,39,基本额定寿命(10,10h),一组同一型号轴承在同一条件下运转,可靠度为90时,能达到或超过的寿命 90轴承在发生疲劳点蚀前能达到或超过的寿命 概率为90 其失效率为10。,轴承的基本额定寿命：90%可靠度、常用材料和 加工质量、常规运转条件下的寿命。 不同可靠度、特殊轴承性能和运转条件时其寿命 可对基本额定寿命进行修正，称为修正额定寿命。,40,当轴承L1

12、010转时，轴承能承受的最大载荷。,轴承1: P=2000N , L10=106转 轴承2: P=1000N , L10=2106转,轴承1轴承2,轴承1轴承2,向心轴承Cr 纯径向载荷,推力轴承Ca 纯轴向载荷,C 通过大量实验获得， 查手册。实验条件：,当P = C L1010转;,当P C L10? ;,寿命计算,当L1010转 P= C,当L10 10转 P = ? 预期寿命,基本额定动载荷,41,寿命计算公式：,106r,h,考虑冲击振动引入 fP (载荷系数), 考虑高温(t100)引入 ft(温度系数),说明：1. n转速 rmin 2. 寿命指数 球轴承3 p.291, 15行

13、 滚子轴承10/3 3.10、10h轴承的基本额定寿命106 转、小时 4.当量动载荷假定的载荷与实际载荷相当,5.载荷系数fP ; 温度系数ft 查表(15-10),(15-9)p.291292,42,表15-11 滚动轴承的预期寿命的参考值,43,PXFrYFa,1. X、Y径,轴向系数 表(15-12),查判断系数e ,r:轴承的额定静载荷,查表p.353,判 Fa/Fr 与 e 的关系定X、Y,Fa/Fre,轴向力较小,可忽略不计,只计Fr Fr 即：X=1 , Y=0,轴向力较大,要计即：X 1, Y 0,Fa/Fre,按Fa/C0r 查 e, 15 按 Fa/C0r 查 e, 25

14、、 40 表15-12,e=1.5 tan (由型号查),2) 当量动载荷,轴承同时受径向及轴向载荷折算,Fr、Fa轴承所受径向及轴向载荷,44,3) 轴承的轴向载荷Fa,径向接触轴承 (6 、 1 、 2类),角接触轴承 (3、7类),一端固定、一端游动,Fa1,Fa指向者受力,Fa2,(1)附加轴向力Fs,两端固定,固定端受力,Fa1= Fa , Fa2=0,Fa1=0 , Fa2= Fa,由角接触轴承的结构决定, 0, 在Fr作用下附加轴向力FS,45,角接触轴承的附加(派生)轴向力,FS数值:取决于轴承结构和径向载荷Fr， 与轴向外载荷无关,FS方向：由外圈宽边指向窄边，通过内圈作用于

15、轴上内、外圈分离成对使用,FS计算式: 查表(15-8)p.290,外圈对滚动体i的支反力,46,(2) 安装型式： （成对使用）,角接触轴承应成对使用以抵消附加轴向力和避 免轴产生轴向窜动,正安装（面对面） 两轴承外圈的窄边相对,反安装（背对背） 两轴承外圈的宽边相对,47,正安装（面对面、内八字） 两轴承外圈的窄边相对 FS 面对面,反安装（背对背、外八字） 两轴承外圈的宽边相对 FS 背对背,48,以正装为例：,作用在轴上的径向和 轴向载荷F 、 FA 附加轴向力 FS1、FS2 若FS1+FAFS2, 轴承II被压紧 轴承II承受的轴向载荷： Fa2=FA+FS1 轴承I（放松端） Fa1=FS1,49,若FS1+FAFS2, 轴承I被压紧 轴承I（压紧端） Fa1=FS2-FA 轴承II（放松端） Fa2=FS2,50,计算角接触轴承轴向力的方法：,判明轴上全部轴向力 （包括外载荷和轴承的附加内部轴向力） 合力的指向，确定“压紧”端轴承； “压紧”端轴承的轴向力等于除本身的附加内部轴向力外其它所有轴向力的代数和； “放松”端（另一端）轴承的轴向力等于 它本身的附加内部轴向力。 另法：不判断两轴承“压紧”、“放松”,Fa=本身的内部轴向力 除本身的内部轴向力外其余轴向力之和,大者,51,1. 求Fr1、Fr2:,(径向载荷)求支反力,2. 求Fa1、