《机械设计基础 教学课件 ppt 作者 樊智敏_ 第12章 滚动轴承》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械设计基础 教学课件 ppt 作者 樊智敏_ 第12章 滚动轴承（52页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、12-1 滚动轴承的特点、类型及代号 12-2 滚动轴承的失效形式及选择计算 12-3 滚动轴承的组合设计 12-4 滚动轴承的润滑和密封,熟悉滚动轴承的代号、正确地选择滚动轴承的类型 掌握滚动轴承的寿命计算 正确进行滚动轴承组合设计,第十二章 滚动轴承,本章教学内容,本章基本要求,一、构造 二、结构特性和类型 三、代号,12-1滚动轴承的特点、类型及代号,一、构造,核心元件：滑动滚动,使滚动体等距离分布， 滚动体间的摩擦、磨损。,滚子轴承：圆柱、圆锥、球面滚子、滚针线接触,保持架,外圈,滚动体,内圈、外圈、滚动体：高硬度、高接触疲劳强度、良好耐磨性和冲击韧性 材料：含铬轴承钢，硬度6065
2、HRC,保持架：避免滚动体直接接触，减少发热和磨损 材料：低碳钢；铜、铝、工程塑料,一、构造,二、结构特性和类型,1结构特性 （1）游隙 （2）接触角 （3）偏位角 （4）极限转速,二、结构特性和类型,a 按滚动体形状分 b 按受载方向分,2类型,a 按滚动体形状分,按滚动体形状分： 球轴承、滚子轴承,又可细分为： 球轴承、圆柱滚子轴承、滚针轴承、圆锥滚子轴承、球面滚子轴承,b 按受载方向分,按受载方向和公称接触角分：,向心轴承: a=0 向心推力轴承： 0 a 90 向心角接触轴承: 0 a45 推力角接触轴承: 45 a 90 推力轴承: a=90,a 向心轴承(a=0) b 调心轴承(a
3、=0) c 向心推力轴承 (0a90) d 推力轴承(a=90),3特点,a 向心轴承(a=0),深沟球轴承: 6类 nlim最高、价廉, 优先采用 受力类型: Fr, 不大的Fa(双向) 圆柱滚子轴承: N类承载力较大 受力类型: 很大的Fr, 不能承受轴向力Fa,滚针轴承: NA类 内外圈可分离, 径向尺寸小 受力类型: 很大的Fr, 不能承受轴向力Fa,b 调心轴承 (a=0),调心球轴承: 1类调心性能最好 受力类型：Fr, 不大的Fa(双向),调心滚子轴承: 2类调心性能好、承载力较大 受力类型：Fr, 不大的Fa(双向),c 向心推力轴承 (0a90),角接触球轴承:类，a15、2
4、5、40 受力类型：Fr, 单向Fa,圆锥滚子轴承：3类 受力类型：Fr, 单向Fa,d 推力轴承(a=90),推力球轴承: 5类 受力类型：只承受轴向(Fa),单列：承受单向轴向力 双列：承受双向轴向力,三、代号,滚动轴承为标准件：GB/T 272-1993,举例,前置代号,基 本 代 号,后置代号,尺寸系列 代 号,分部件代号,类型代号,内径代号,直径系列代号,宽度系列代号,内部结构代号,密封与防尘代号,公差等级代号,。,字母,2 1,3,4,5,字母(+数字),基本代号,表示轴承的基本类型、结构和尺寸，是轴承代号的的基础 表明轴承的内径、直径系列、宽度系列、类型,1 内径尺寸代号 2 尺
5、寸系列代号 3 类型代号,1 内径尺寸代号,右起第1、2位数字 内径d: （即轴的直径） 0010mm 0112mm 0215mm 0317mm 0499数字x 5 mm,对于内径 (500mm，以及22mm、28mm、32mm的轴承，用公称内径数值直接表示，但在与尺寸系列代号之间用“/”分开,2 尺寸系列代号,直径系列代号、宽度系列代号 直径系列代号：第三位数字 指结构相同、内径相同的轴承使用不同直径的滚动体，在外径和宽度方面的变化系列 0,1特轻 2轻 3中 4重,宽度系列代号：第四位数字，常与直径系列代号同时使用 表示同一内径和外径的轴承可以有不同的宽度 多数正常系列可不标,0,1 特轻
6、,2 轻,5 轻宽,3 中,6 中宽,4 重,3 类型代号,第五位(从右到左数)，用数字或字母表示 代号为0（双列角接触球轴承），则省略,具体见p209表12-4,前置代号,用字母表示 表示成套轴承分部件,常用的几类滚动轴承，一般无前置代号,后置代号,用字母（+数字）表示 表示轴承内部结构、密封与防尘、保持架及其材料、轴承材料及公差等级等,公差等级(精度)代号： 0 、6x 、6、5、4、2六级精度，逐渐增高 表示成：/P0 、/P6x 、/P6、/P5、/P4、/P2 内部结构代号： 如：C a=15、AC a=25、Ba=40 轴承径向游隙系列代号： /C1、 /C2、/C0、 /C3、/
7、C4、/C5六组游隙，由小到大 0组( /C0)）游隙常用，可省略,内圈或滚动体上某一点H的变化规律。,外圈上某一点H的变化规律。,均为脉动循环。,应力变化规律,一、失效形式,12-2滚动轴承的失效形式及选择计算,疲劳点蚀 最主要的失效形式，滚动体表面、套圈滚道都可能发生点蚀 过大塑性变形 低速轴承的主要失效形式，接触应力过大(载荷过大或冲击载荷)，元件表面出现较大塑性变形 磨损、胶合、内外圈和保持架破损等使用维护不当而引起的，属于非正常失效,一、失效形式,一般转速的轴承 进行寿命(额定动载荷)计算，防止疲劳点蚀破坏 转速极低或仅作缓慢摆动的轴承 按静强度(额定静载荷)计算，防止塑性变形,二、
8、设计准则,三、疲劳寿命计算,1 轴承寿命 2 基本额定寿命 3 基本额定动载荷 4 当量动载荷 5 角接触轴承轴向载荷Fa的计算 6 寿命计算,1轴承寿命：( 106 r 或 h ) 轴承中任一元件出现疲劳点蚀前，所经历的总转数或总工作小时数 2基本额定寿命：用 L10 表示 一批相同的轴承，在相同的条件下运转，其中90的轴承不发生疲劳点蚀前所经历的总转数或总工作小时数,注意：额定寿命随运转条件而变化 比如：外载荷增大，额定寿命降低 因此，基本额定寿命并不能直接反映轴承的承载能力,三、疲劳寿命计算,3基本额定动载荷,定义： 规定轴承在 基本额定寿命L10 为 106 转 时，所能承受的最大载荷
9、，用 C 表示 即：在C 的作用下，运转 106 转 时，有10的轴承出现点蚀，90的轴承完好,对于具体轴承，C 为定值，按手册查取 对向心轴承(0 a 45 )，C为纯径向载荷Cr 对推力轴承(45 a 90 ) ，C为纯轴向载荷Ca,额定动载荷越大,轴承的承载能力越大,三、疲劳寿命计算,4 当量动载荷 P 的计算,对于向心轴承，C 为径向载荷Cr 对于推力轴承，C 为轴向载荷Ca 但轴承可能同时承受径向载荷Fr 和轴向载荷 Fa 为了与C在相同的条件下进行比较，引入当量动载荷的概念 当量动载荷：一假想载荷，与C 同类型，它对轴承的作用与实际载荷的作用等效。用 P 表示 计算式：,X 径向载
10、荷系数 Y 轴向载荷系数,实际工作条件下，需引入载荷系数 fP (见表12-12)修正P：,三、疲劳寿命计算,（1）角接触轴承的派生轴向力S,向心角接触轴承（角接触球轴承、圆锥滚子轴承） 受纯径向载荷作用后，会产生派生轴向分力 S,派生轴向力S大小见表12-10,O,角接触球轴承,注意 S的方向,表12-10内部轴向力S,5 角接触轴承轴向载荷 Fa 的计算,三、疲劳寿命计算,S方向：由轴承外圈的宽边指向窄边，通过内圈作用于轴上,附加轴向力S是由于角接触轴承承受径向力Fr引起的。,即“接触线箭头”方向。,简化画法,（2）角接触轴承的排列方法,为使 S得到平衡，角接触轴承一般成对使用 正装 面对
11、面安装 轴承外圈的窄边相对， 即内部轴向力指向相对 正装时跨距短，轴刚度大,反装 背靠背安装 两轴承外圈的宽边相对 即派生轴向力指向相背 反装时跨距长，轴刚度小,（3） 角接触轴承的轴向载荷Fa,当外载既有径向载荷又有轴向载荷时，角接触轴承的轴向载荷 Fa ？,要同时考虑轴向外载 KA和派生轴向力S,轴承正装时：,圆锥滚子轴承的简图如下（将内圈与轴视为一体）：,若 S1 + KA S2 轴向合力向右，轴有向右移动的趋势，但外圈被固定， 右轴承被压紧，会产生反力FS2，使轴向力平衡，使得:,右轴承被压紧, 轴向力,左轴承被放松, 轴向力,轴承正装时：,圆锥滚子轴承的简图如下（将内圈与轴视为一体）
12、：,若 S1 + KA S2 轴向合力向左，轴有向左移动的趋势，但外圈被固定， 左轴承被压紧，会产生反力FS1，使轴向力平衡，使得:,左轴承被压紧, 轴向力,右轴承被放松, 轴向力,轴承反装时，可得到与正装同样的结论 结论总结如下： 根据排列方式判明派生轴向力 S1、S2 的方向 判明轴向合力指向及轴可能移动的方向，分析哪端轴承被“压紧”，哪端轴承被“放松” “放松”端的轴向载荷等于自身的内部轴向力 “压紧”端的轴向载荷等于除去自身派生轴向力后其它轴向力的代数和,对于能承受少量轴向力而a=0 的向心轴承(如深沟球轴承)：,因为：a0 ,S10 ，S2 0,所以：F合力FA,图中：,Fa10,F
13、a2KA,轴承的额定寿命：,目的：根据工作条件和设计要求，选择合适的轴承尺寸 载荷与额定寿命的关系曲线： PeL10=常数 式中：P 为当量动载荷 L10为P 作用下的额定寿命 e为寿命指数，,当载荷为额定动载荷C 时：,小时数表示：,或：,已知轴承的C ，计算额定寿命,根据预期寿命Lh，计算所需的C ,预期寿命,所需额定动载荷,三、疲劳寿命计算,四、类型的选择,1、球轴承为点接触、滚子轴承为线接触。,承载能力：球轴承滚子轴承,耐冲击： 球轴承滚子轴承,nlim： 球轴承滚子轴承,载荷大、有冲击时选滚子轴承，转速高时选球轴承。,2、载荷性质,同时Fa、Fr：角接触球轴承或圆锥滚子轴承；,Fr大
14、、Fa小：深沟球轴承；,Fa大、 Fr 小：推力角接触轴承；,3、轴刚度差、挠曲变形大、座孔不平行、不同轴、多支点轴：调心轴承。,举例：,4、轴承装拆、调整方便：内、外圈可分离型(如3、N类)。,5、经济性：球轴承比滚子轴承便宜。精度价；,组合设计内容： 正确合理考虑轴承安装、固定、调整、密封、润滑、轴系刚度、精度问题。 组合设计要求： 固定可靠、运转灵活、保证精度、调整方便。,轴承不是单一的个体，它是用来支承轴的，而轴又要带动轴上零件工作。所以轴承的设计一定包含合理设计轴承的组合。,12-3滚动轴承的组合设计,一、轴承的轴向固定,作用： 实际上是对整个轴系起固定作用，使轴系应有确定的位置，承
15、受轴向力，防止轴向窜动；防止温升后卡死；轴承游隙的调整。,1. 单个轴承的固定,常用两种固定方法： 1） 两端固定 2） 一端固定、一端游动,2. 轴承组合的轴向固定,1 ）两端固定,这是最常见的固定方式 两端的轴承各限制一个方向的轴向移动 适合于工作温升不高的短轴（跨距 L 350 mm）,考虑到轴的受热伸长，应留出热补偿间隙 0.20.3mm,2） 一端固定、一端游动,适合于工作温升高的长轴（跨距 L 350 mm） 固定支点的轴承内外圈左右均固定，承担双向轴向力 游动支点的轴承只承受径向力，不承受轴向力,当轴受热伸长时，游动支点随轴一起向外移动，避免轴承受到附加载荷作用，防止轴承卡住,二
16、、轴承组合的调整,1. 轴承间隙的调整,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。这种方法称为轴承的预紧。,加金属垫片,磨窄套圈,方法：套杯+调整垫片,3. 轴承组合位置的调整,三、滚动轴承的配合,内圈与轴颈： 采用基孔制 外圈与座孔： 采用基轴制,选择的原则： 紧些的配合旋转精度高、振动小 转动套圈、速度高、受载大、工作温度变化大选较紧的配合（过盈配合） 不动套圈、常拆轴承选较松的配合（间隙配合）,四、滚动轴承支承部位的刚度和同轴度,轴承座处的箱体应 具有一定的壁厚
