ch18滚动轴承.ppt

单击此处编辑母版标题样式,,,,*,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,1,,滚动轴承与滑动轴承的对照表,,2,,,3,,第十八章 滚动轴承,,演示,,4,,§18—1 概 述,一、滚动轴承的构造,,外圈、 内圈、 滚动体、 保持架,,5,,滚动体的形状,二、滚动轴承的材料,1、内圈、外圈和滚动体,,强度高，耐磨性好的铬锰高碳刚，如GCr15，GCr15SiMn,2、保持架,,较软的材料，如低碳钢、铜合金、铝合金、工程塑料等,,6,,三、滚动轴承的特点,1、优点：,1).摩擦小，效率高,启动力矩小,,2).径向游隙小，运转精度高,,3).宽度小，结构紧凑,,4).大多可受轴向和径向载荷，结构简单,,5).消耗的润滑剂少，便于密封，易于维护,,6).不需要有色金属,,7).标准件，成本低,2、缺点：,1).承受冲击载荷能力差,,2).高速重载时寿命较低,,3).振动噪音较大,,4).径向尺寸大,滚动轴承与滑动轴承的对照表,,7,,§18—2 滚动轴承的类型与选择,,一、滚动轴承的主要类型与特点,接触角 ：滚动轴承中套圈与滚动体接触处的法线和垂直于轴心线的平面间的夹角称为公称接触角,向心轴承,径向力,向心角接触轴承,推力角接触轴承,推力轴承,径向力（主要）,,轴向力,径向力,,轴向力 （主要）,轴向力,,8,,滚子轴承——承载能力高，极限转速低,按滚动体形状：,球 轴承 ——承载能力低，极限转速高,常用滚动轴承的类型,表13—1,,9,,二、常用的标准滚动轴承,深,,沟,,球,,轴,,承,圆,,柱,,滚,,子,,轴,,承,角,,接,,触,,球,,轴,,承,调,,心,,球,,轴,,承,滚,,针,,轴,,承,圆,,锥,,滚,,子,,轴,,承,推,,力,,球,,轴,,承,推,,力,,滚,,子,,轴,,承,,10,,主要承受径向载荷，也可以同时承受不大的轴向载荷。

当量摩擦系数最小在高转速时，可用来承受纯轴向载荷工作中允许内、外圈轴线偏斜量8'～16'，与其它类型的轴承相比，应用最普遍，价格也最低11,,内圈（或外圈）可以分离，故不能承受轴向载荷滚子由内圈（或外圈）的挡边轴向定位，工作时允许内、外圈有少量的轴向错动圆柱滚子轴承有较大的径向承载能力，但内外圈轴线的允许偏斜量很小（2'～4'），因此，此类轴承不宜承受偏载12,,可以同时承受径向载荷及轴向载荷，也可以单独承受轴向载荷能在较高转速下正常工作由于一个轴承只能承受单向的轴向力，因此,一般成对使用承受轴向载荷的能力由接触角α决定接触角大的，承受轴向载荷的能力也高，常用角接触轴承的接触角有：15°、25°和40°13,,可以同时承受径向载荷及轴向载荷外圈可分离，安装时可调整轴承的游隙一般成对使用对于接触角为10º～18º的圆锥滚子轴承(30000型),以承受径向载荷为主;对于大接触角(27º～30º)的圆锥滚子轴承（30000B型）,以承受轴向载荷为主14,,外圈滚道表面是以轴承中点为中心，故能自动调心，允许内圈（轴）对外圈（外壳）轴线有小量偏斜(＜2°～3°)有少量轴向限位能力，但一般不宜承受纯轴向载荷。

15,,,在同样内径的条件下，与其它类型轴承相比，滚针轴承外径最小内圈（或外圈）可以分离，故不能承受轴向载荷，工作时允许内、外圈有少量的轴向错动有较大的径向承载能力16,,只能承受轴向载荷为了防止钢球与滚道之间的滑动，工作时必须加一定的轴向载荷高速时离心力大，钢球与保持架摩擦，发热严重，寿命降低，故极限转速很低工作时必须保持轴线与轴承座底面垂直，载荷必须与轴线重合，以保证钢球载荷的均匀分配该类轴承可分为单列推力球轴承和双列推力球轴承单列推力球轴承只能承受单方向的推力，而双列推力球轴承可以承受双向推力17,,,,,推力圆柱滚子轴承可以用于承受单向的轴向载荷，它比推力球轴承的轴向承载能力大得多并且刚性大，占用轴向空间小推力圆柱滚子轴承适用于转速低的场合推力圆柱滚子轴承与推力调心滚子轴承、推力圆锥滚子轴承和推力滚针轴承常统称为推力滚子轴承18,,三、滚动轴承类型的选择,工作载荷、转速、支承刚性、安装精度,1） n高，载荷小，旋转精度高→ 球轴承,n低，载荷大，或冲击载荷→ 滚子轴承,1、考虑轴承的转速,,一般来讲，球轴承比滚子轴承能适应更高的转速，轻系列的轴承比重系列的轴承能适应更高的转速；此外，各类推力轴承的极限转速很低，不易用于高转速的情况。

2） 要求n

具体应用时,若遇到看不懂的代号时,应查阅GB/T272-9327,,6308,6--深沟球轴承,3--中系列,08--内径d=40mm, 公差等级为“0”级,游隙组为“0”组;,N105/P5,N--圆柱滚子轴承,1--特轻系列,05--内径d=20mm,公差等级为5级,游隙组为“0”组;,7214C/P4,7--角接触球轴承,2--轻系列,14--内径d=70mm,公差等级为4级,游隙组为“0”组,公称接触角α=15°;,30213,3--圆锥滚子轴承,2--轻系列,13--内径d=65mm,0--正常宽度(0不可省略),公差等级为0级,游隙组为“0”组;,6203,6--深沟球轴承,2--轻系列, 03--内径d=17mm,公差等级为“0”级,游隙组为“0”组;,滚动轴承代号举例说明：,,28,,§18—4 滚动轴承的受力分析、失效形式及计算准则,,一、滚动轴承的载荷分布,,1、受轴向载荷Fa,,各滚动体平均分担,,2、受径向载荷Fr,,上半圈滚动体不受力,,下半圈滚动体受力,,F,0,≈5Fr/Z ——点接触,,F,0,≈5Fr/Z ——线接触,,,29,,3、角接触轴承同时受 Fr 和 Fa,,（1）角接触轴承的派生轴向力F,S,,F,S,≈1.25Fr tanα,,F,S,方向——有使内、外圈分离的趋势。

∴要成对使用、对称安装,,,30,,三、轴承工作时轴承元件上载荷与应力的变化,,滚动体——不稳定脉动循环变应力,,固定套圈——稳定的脉动循环变应力,,,31,,四、滚动轴承的失效形式和计算准则,,１.　主要失效形式：,,1）疲劳点蚀,,＿＿安装润滑和维护良好,滚动轴承的正常失效形式是滚动体或内外滚道上的点蚀破坏这是在安装、润滑、维护良好的条件下，由于大量重复地承受变化应力所致除了点蚀以外，轴承还可能发生其它多种的失效形式例如，润滑油不足时轴承烧伤；润滑油不清洁而使滚动体和滚道过度磨损；装配不当而使轴承卡死、胀破内圈、挤碎内外圈和保持架等,,32,,2）塑性变形,,＿＿转速很低或作间歇摆动,,,33,,3）磨损与胶合,润滑不良、,,密封不严、,,多尘条件,,,34,,２.　计算准则：,１）.　一般轴承——疲劳寿命计算（针对点蚀）；静强度计算,２）.　低速或摆动轴承——只进行静强度计算,３）.　高速轴承——进行疲劳寿命计算、校验极限转速３.　基本性能参数,１）.　基本额定动负荷Ｃ（Ｃ,ｒ,，Ｃ,ａ,）,２）.　基本额定静负荷Ｃ（Ｃ,０ｒ,，Ｃ,０ａ,）,２）.　极限转速（Ｎ,０,）,,35,,§18— 5 滚动轴承的寿命计算,,滚动轴承的寿命,滚动轴承的寿命是指轴承的滚动体或套圈首次出现点蚀之前，轴承的转数或相应的运转小时数。

与一般结构的疲劳寿命一样，滚动轴承的疲劳寿命的离散性也是相当大,,36,,一、基本额定寿命L,10,和 基本额定动负荷C,1、基本额定寿命L,10,,——同一批轴承在相同工作条件下工作，其中90%的轴承在产生疲劳点蚀前所能运转的总转数L,10,（以10,6,为单位）或一定转速下的工作时数 L,h,2、基本额定动载荷C,,依实验与理论分析相结合而得,使轴承的基本额定寿命恰好为100万（10,6,）转时，轴承所能承受的载荷值，用字母C表示滚动轴承的基本额定动载荷是在一定的运转条件下确定的，如载荷条件为：向心轴承仅受纯径向载荷C,r,，推力轴承仅受纯轴向载荷C,a,,37,,二、滚动轴承的当量动载荷P（实际载荷）,,1．对只能承受径向载荷Fr的轴承（N、NA轴承）,P = F,r,3．同时受径向载荷Fr和轴向载荷Fa的轴承,2．对只能承受轴向载荷Fa的轴承（5和8）,P = F,a,P = X F,r,+Y F,a,,轴承在许多应用场合常常同时承受径向载荷Fr和轴向载荷Fa因此，在进行滚动轴承的寿命计算时，应该把滚动轴承实际承受的载荷转换为与确定基本额定动载荷的载荷条件相一致按这一原则转换的载荷称为滚动轴承的当量动载荷,X——径向载荷系数,,Y——轴向载荷系数 表18.7,,38,,引入载荷系数 f,d,——表18.8,P = f,d,F,r,,P =,f,d,,F,a,,P =,f,d,,( X F,r,+ Y F,a,),考虑在实际应用中会出现附加载荷，如冲击力、不平衡力的作用、惯性力以及轴挠曲或轴承座变形产生的附加力等原因,,39,,三、滚动轴承的寿命计算公式,,载荷与寿命的关系,,=3 球轴承,,= 10/3 滚子轴承,——寿命指数,代入一组数据求解,P=C L,10,=1（10,6,r）,或,,40,,当工作t>120℃时，因金属组织硬度和润滑条件等的变化，轴承的基本额定动载荷C有所下降,∴引入温度系数 f,t,轴承工作温度／℃,≤120,0,125,0,150,0,175,0,200,0,225,0,250,0,300,0,350,0,温度系数,f,t,1.00,0.95,0.90,0.85,0.80,0.75,0.70,0.60,0.50,当P、n已知，预期寿命为Lh` ，,,则要求选取的轴承的额定动载荷为,——选轴承型号和尺寸,,,41,,例:,一农用水泵，决定选用深沟球轴承，轴颈直径d=35mm，转速n=2900r/min，已知轴承承受的径向载荷Fr=1810N,外部轴向载荷Fa=740N，预期寿命为6000h，载荷系数 fd=1.2.试选择轴承的型号。

42,,四、角接触球轴承和圆锥滚子轴承的轴向载荷Fa的计算,1）派生轴向力大小方向,a)正装（面对面）,适合于传动零件,,位于两支承之间,b)反装（背靠背）,适合于传动零件,,处于外伸端,,43,,开始,,44,,开始,当轴承受径向载荷F,rc,时, 轴承各产生径向反力F,r1,,F,r2,,45,,开始,当轴承受径向载荷F,rc,时, 轴承各产生径向反力F,r1,,F,r2,同时产生派生轴向力F,S1,,F,S2,,46,,开始,当轴承受径向载荷F,rc,时, 轴承各产生径向反力F,r1,,F,r2,同时产生派生轴向力F,S1,,F,S2,一般F,S1,≠ F,S2,, 若F,S1,

2）“压紧”端轴承的轴向力等于除本身派生轴向力外，轴上其他所有轴向力代数和3）“放松”端轴承的轴向力等于本身的派生轴向力,例1:,某减速器轴上装有一对30312轴承，已查出C=101000N，判断系数e=0.30，x=0.4，y=2，轴的转速n=10000rpm，受力如图，已求出两轴承的径向支反力Fr1=6000N，Fr2=8000N，齿轮的轴向力FA=1000N，载荷系数fd=1，试求轴承寿命为多少小时？,,,,50,,例2.,圆锥滚子轴承，受力情况如图，求其当量动载荷各为多少?,,51,,五、不稳定载荷和转速下的轴承寿命计算,载荷P和转速n变化时，根据疲劳累积假说求平均当量转速n,m,和平均当量动载荷P,m,,→求轴承寿命,,P,i,为当量动载荷, n,i,为相应的转速 , a,i,为每种工况下运转时间占总运转时间的百分比 i=1~k,,52,,六、修正额定寿命,,α,3,____运转条件寿命修正系数,α,2,____特殊轴承性能寿命修正系数,α,1,____,为计算不同可靠度时轴承的寿命，引入的寿命修正系数,,53,,§18—6 滚动轴承的静载荷与极限转速,,一、滚动轴承的静载荷,,1、基本额定静载荷C,0:,指轴承最大载荷滚动体与滚道接触中心引起以下接触应力时所相当的假想径向载荷或中心轴向载荷,当轴承转速很低或作间歇摆动时，轴承的失效形式为塑性变形,,２、当量静载荷Ｐ,０,:,1）．α＝０,０,的向心轴承,P,０,= Fr,P,０,= Fa,P,0,= MAX{（X,０,Fr +Y,０,Fa），,Fr},4）．α＝９０,０,的推力轴承,２）．α≠０,０,的向心轴承,3）．α≠０,０,的推力轴承,P,0,= 2.7 Fr +Fa,3、按静载选择轴承的条件,,,54,,二、滚动轴承的极限转速N,0,,轴承实际许用转速为：,滚动轴承的极限转速N,0,：指轴承在一定工作条件下，达到所能承受最高热平衡温度时的转速,f,1,：载荷系数,,f,2,：载荷分布系数,,55,,§18—9 滚动轴承的组合结构设计,,一、滚动轴承支承的结构型式,,1、两端固定支承,,,56,,3、7类轴承在大端轴向固定,,57,,2、一端双向固定，一端游动,,,58,,3、两端游动——人字齿轮高速主动轴,低速齿轮轴必须两端固定,,59,,二、滚动轴承的轴向固定,,内圈与轴：,5）开口圆锥,,紧定套+圆螺 母和止动垫圈,1）,轴肩,2）轴用弹性挡圈,3）轴端档圈,,+紧固螺钉,4）圆螺母,,+止动垫圈,,60,,外圈与座孔：,1）孔用弹性挡圈,2）轴承外圈止动槽,,内嵌入止动环固定,3）轴承端盖,4）轴承座孔凸肩,5）螺纹环,,61,,6）轴承套环,,62,,三、支承的刚度和座孔的同心度,,提高支承刚度的措施：,1）增加轴承座孔的壁厚,2）减小轴承支点相对于箱体孔壁的悬臂,3）采用加强筋加强支承部位的刚性,,63,,保证轴上两个支承的座孔的同心度的方法,1）整体机座，两轴承座孔一次镗出,2）如轴上两轴承外径不同——采用套杯结构,,64,,四、滚动轴承游隙和轴系轴向位置的调整,通过带螺纹的零件或端盖下的垫片来调节,轴承的调整：,1）轴承游隙的调整,,65,,2）轴系轴向位置的调整,注意：圆锥齿轮和蜗杆必须调整轴系的轴向位置,方法：调整套杯端面与轴承座端面间垫片厚度,,66,,五、滚动轴孔的配合,轴承内圈与轴,松 ————→紧,,js6，j6，k6，m6，n6,松 ————→紧,,G7，H7，JS7，J7,轴承外圈与轴承座孔,基孔制：,基轴制：,,67,,5）与空心轴配合的轴承应取较紧的密合。

滚动轴承配合的选择原则：,1）转动圈比不动圈配合松一些,2）高速、重载、有冲击、振动时，配合应紧一些，载荷平稳时，配合应松一些,3）旋转精度要求高时，配合应紧一些,4）常拆卸的轴承或游动套圈应取较松的配合,,68,,六、滚动轴承的预紧,预紧的目的,常用预紧方法：,1）用垫片和长短隔套预紧,,69,,2）夹紧一对磨窄了的外圈（或内圈）的角接触轴承,3）夹紧一对圆锥滚子轴承,,70,,4）利用弹簧预紧,七、滚动轴承的装拆,要求：,1）压力应直接加于配合较紧的套圈上,2）不允许通过滚动体传递装拆力,3）要均匀施加装拆力,,71,,安装：,,72,,拆卸：,轴肩高度应低于轴承内圈高度,,73,,八、滚动轴承的润滑,,润滑方式：,1、脂润滑,2、油润滑,油浴或飞溅润滑、滴油润滑、喷油润滑、油雾润滑,3、固体润滑,九、滚动轴承的密封,密封的作用,密封的类型：,1、接触式密封,毡圈密封,,74,,橡胶密封,,75,,2、非接触式密封,油沟密封,甩油密封,,76,,曲路密封,,77,,3、组合式密封,,78,,。