最新深沟球轴承设计计算

最新深沟球轴承设计
计算
深沟球轴承设计计算
Ⅰ.编制说明:
1.沟道曲率半径必须满足Rimax<0.52Dw,Remax<0.53Dw,且Rimax<Remin,取单向加公差。

2.外圈沟道直径De的名义尺寸一律加上轴承基本组径向游隙的平均值,即De=di+2Dw+U,U=(Umin+Umax)/2(见附表3),以提高装配率。

Ⅱ.适用范围:
2.密封设计以外圈带密封槽、内圈光挡边的接触式密封球轴承为
基础,非接触式密封球轴承的代号,在接触式密封球轴承代号后加:K,以资区别.例:180204表示接触式密封球轴承,180204K表示非接触式密封球轴承.
Ⅲ.引用标准:
1. GB/T 276-1994 滚动轴承深沟球轴承外形尺寸
2. GB/T 274-2000 滚动轴承倒角尺寸最大值
3. GB/T 7811—1999 滚动轴承参数符号
4. GB/T 307.1-1994 滚动轴承向心轴承公差
5. GB/T 308-2002 滚动轴承钢球
6. GB/T 6391-1995 滚动轴承额定动载荷和额定寿命
7. GB/T 7811-1999 滚动轴承参数符号
8. JB/T 10239-2001 滚动轴承深沟球轴承卷边防尘盖技术条件
9. JB/T 10239-2001 滚动轴承零件冲压保持架技术条件
10. CSBTS TC98.56-1999 滚动轴承零件深沟和角接触球轴承套圈公差
11. CSBTS TC98.58-1999 深沟和角接触球轴承套圈沟形公差
12. CSBTS TC98.64-1999 深沟及角接触球轴承套圈沟道圆形偏差
设计轴承型号：6020
一. 轴承的基本(外形)尺寸的确定
依据型号算d,查GB(GB 276-1994,GB 274-2000) 可知D、B、r
1.轴承公称内径d=100.0(mm)
2.轴承公称外径D=150.0(mm)
3.轴承公称宽度T=2
4.0(mm)
4.轴承单向最小倒角rsmin=1.5(mm)
二、滚动体直径的设计
1.钢球直径Dw按下式计算:
Dw=Kw (D-d)
Kw分档取值见表1,Dw的取值精度为0.001.
计算出Dw后,应从表2中选取接近计算值的标准钢球尺寸.
表1 Kw值
标准钢球直径Dw mm 见GB/T 308-2002 滚动轴承 钢球
2. 钢球与保持架中心圆直径Dwp
Dwp=0.5 (D+d) Dwp 的取值精度为0.01
3. 球数 Z:Z=
Dwp
Dw /sin 21 Φ
+1
表2 Φ角限制条件 (上限)
4. 实取填球角Φ :Φ=2(Z-1)Sin -1(Dw/Dwp)
三.套圈的设计
1. 沟道曲率半径R(Ri,Re)
内圈沟道曲率半径Ri=fi Dw 外圈沟道曲率半径Re=fe Dw 内圈沟道曲率系数 fi ≈0.515 外圈沟道曲率系数 fe ≈0.525 表3 Ri 及Re 的公差 mm
2.沟道直径di,De
内圈沟道径di=Dwp-Dw
外圈沟道径De=di+2Dw+u
式中基本组径向游隙平均值u=(umin+umax)/2 按GB4604-84 规定
附表3 圆柱孔深沟球轴承基本组径向游隙值μm
表4 di与De的公差 mm
3.沟位置 a(取值精度0.1): a=B/2
内圈沟位置ai与外圈沟位置ae取相同值,即ai=ae=a
表5 a的公差 mm
4.套圈档边直径d2,D2(取值精度0.1):
内圈档边直径d2= d2=di+Kd Dw
外圈档边直径D2= D2=De-Kd Dw
表6 Kd 值
*100,200系列轴承,当D<32mm,采用带爪保持架时,Kd可取小到0.30
表7 非引导挡边与引导挡边公差 mm
5.装配倒角r及非装配倒角r3,r8的尺寸及其公差,根据最单向倒角rsmin的尺寸按附表6选取.
6.标志,标志尺寸(取值精度0.1)
轴承通常在外圈端面上标志,内圈不标志.
为区分基准面,可在内圈非基准端面上标志””或”-”等标识符号,以资区别.
标志面有效宽度hw
hw=
2
max)
8
2
max
2
(
)
max
2
(r
D
rs
D+
-
-径
标志中心圆直径Dk
Dk=
2
max)
8
2
max
2
(
)
max
2
(r
D
rs
D+
+
-径
对400系列轴承式中r8改为r3
标志字体高根据hw按表8选取,同一内径和尺寸系列的轴承,标志中心圆直径与字体高应一致.
表8 标志标准字体高 mm
三.浪形保持架的设计
1.保持架钢板厚度S(取值精度0.1)
S=S(Dw) 计算出S后,按表10选用最接近计算值的标准厚度.
表9 S(Dw) 值
表10 浪形保持架用冷轧钢板的标准厚度 mm
※为非优先选用钢板厚度
2.保持架宽度Bc(取值精度0.1)
Bc=Kc Dw
表11 Kc值
注:考虑到保持架碰套及套料问题,个别小型号轴承的KC值可适当减小.
3.保持架内径Dc1及外径Dc (取值精度0.1)
Dc1=Dcp-Bc, Dc=Dcp+Bc 式中:Dcp=Dwp
表12 Dcp,Dc1.Dc的公差 mm
4. 保持架兜窝的深度K(取值精度0.01)
K=0.5Dw+εc
表13 εc 值、Rc 、K 的公差 mm
5. 保持架球兜内球面半径Rc(取值精度0.01)
Rc=Kmax 若工艺条件允许,也可制造圆形兜孔Rc=K.
按上式试算得的保持架尺寸Bc,Rc,K 值必然使保持架在轴承内产生径向窜动,其径向窜动量ε可按下式计算(ε及表14的εmax 、εmin 仅供复核参考)
ε=0.85Bc-Dw sin cos -1
Dw
K Rc Rc Bc
Rc )285.0sin cos (21
+-- 计算εmax 时,Rc,K 取最大值;计算εmin 是,Rc,K 取最小值;而Dw,Bc 用公称尺寸.
计算得的εmin 及εmax 不得超过表14的规定.
表14 保持架径向窜动量ε mm
如超出εmax 时,可适当减小K,Rc,但减小后应满足 2K ≥Dw+εc
必须保证保持架不与套圈碰套,验算时应考虑:
2max
2min 1d Dc ->2
max ε+ε1
2
max
min 2Dc D ->2
max ε+ε1
保持架与内,外圈档边之间的间隙 当Dw ≤10mm 时, ε1≥0.2 当Dw>10mm 时, ε1≥0.4
6. 相邻两球兜(或铆钉孔)中间距离C(取值精度0.01,公差±0.025)
C=Dcp sin Z
︒180
7. 兜孔中心与相邻铆钉孔中心间距离C1(取值精度0.01,公差±0.025)
C1=Dcp sin Z
︒90
8. 保持架兜孔之间的平面与球兜必须圆角相交,圆角半径rc 应尽可能
取大,但是为了便于铆合保持架,在保持架铆钉大头的周围必须保证宽度不小于0.3mm 的平面,因此,圆角rc 应满足:
rc ≤ Dcp sin Z
︒90-(2Dw +S)cos sin -1
S
Dw S +5.0 -2
Dw –0.3
9. 浪形保持架用半圆头铆钉的选取:
半圆头铆钉尺寸及公差按表15选取
表15 浪形保持架用半圆头铆钉尺寸及公差 mm
注:铆钉杆长度允许各生产厂根据铆钉杆材料硬软情况适当加以调整.
四.深沟球轴承零件质量计算
1.外圈质量
We=γ╳Ve╳10-6(kg)10-6(kg) γ-材料密度(下同)
Ve==0.785(D2-D22)B-1.349D r2-2.245r82 D2-1.345De
Re2+0.6176Re3
(若γ=7.8g/cm3) 尺寸代号见图01,对400系列,r8改为r3.
2.内圈质量
Wi=γ╳Vi╳10-6(kg)
Vi==0.785(d22-d2)B-1.349d r2-2.245r82 D2-1.345di
Ri2+0.6176Ri3
(若γ=7.8g/cm3) 尺寸代号见图02,对400系列,r8改为r3.
3.浪形保持架质量
半保持架质量Wc=10.35[Dcp+0.36388 Z (Rc+S/2)](Dc-Dc1)S╳10-6(kg)
(若γ=7.8g/cm3) 尺寸代号见图07
4.钢球质量
Ww=(πDw3γ)/6
若材料密度γ=7.8 g/cm3
则Ww=7.8╳10-6╳(πDw3 )/6=4.08╳10-6╳Dw3 (kg)
5.铆钉质量
Wm=γ╳10-6{πH2(3SR-H)/3+π[d12(L-e)+dm2 e]/4}
若γ=7.8g/cm3
则Wm=24.5╳10-6{H2(3SR-H)/3+[d12(L-e)+dm2 e]/4} (kg)
尺寸代号见图09
五.深沟球轴承产品图的绘制
轴承产品装配图及零件图应按轴承专业标准JB/CQ107-88,”滚动轴承产品图样格式”的规定绘制.
六.密封深沟球轴承优化设计
密封深沟球轴承系深沟球轴承(开式)的变型产品,其主要的不同点在于带有密封圈(分为接触试和非接触试两种),因而在外圈上要设置密封槽,并相应提高相关尺寸形位的技术要求,其余则完全与深沟球轴承(开式)相同.轴承套圈上不标志,在密封圈外侧面模压标志.
1.外圈设计
除密封槽尺寸,挡边直径D2公差和沟位置ae公差外,其余尺寸与深沟球尺寸完全相同.
1)外圈挡边直径D2 (取值精度0.1,公差按表16)
表16 mm
2)外圈密封槽顶宽b1 按表17选取(公差±0.03)
表17 mm
3)外圈密封槽位置b 按表18选取后用下式计算(取值精度0.1,公差按表18)
b=b1+SH+δm1+δm2
SH:密封圈骨架钢板厚度;
δm1:密封圈胶面到轴承端面距离;
δm2:密封圈骨架挂胶厚度参数;
表18 mm
4)外圈密封槽止口直径D3(取值精度0.1,公差按表19)
D3=D2+2δm2+ε+SH
表19 mm
5)外圈密封槽底直径D4(取值精度0.1,公差同D3)
D4=D3+b1-0.1
6)外圈密封槽压坡角α
α=45°,当止口厚度H≥0.5mm时(H=b-b1-(D4-D3)/2)α=30°,当止口厚度H<0.5mm时(使H=0.5mm)
7) 密封槽顶圆弧半径R1按表20选取
表20 mm
8)外圈沟位置尺寸ae对两端面的对称度按表21确定
表21 mm
2.内圈设计
除内圈沟位置尺寸ai和内圈挡边直径d2公差外,其余各部尺寸与深沟球轴承完全相同.接触试、非接触试密封轴承的内圈相同.
1)内圈沟位置尺寸ai对两端面的对称度与同型号外圈ae的对称度
相同,见表21.
2)内圈挡边直径d2(公差按表22)
表22 mm
3.密封圈设计
除接触唇部尺寸外,接触式和非接触试各部尺寸相同.
1) 密封圈外径Dm1(取值精度0.01,公差按表23)
Dm1=D4+δm3
δm3:密封圈外径压缩量,按表23选取
表23 mm
2)密封圈装配引导直径Dm2(取值精度0.1,公差按表24)
Dm2=D3-0.3
表24 mm
3)密封圈骨架定位直径Dm3(取值精度0.1,公差同Dm1)
Dm3=D2-SH
4)密封圈肩部直径Dm4(取值精度0.1,公差同Dm2)
Dm4=Dm3+2(SH+δm2)
5)密封圈装配减压槽圆弧半径Rm1 按表25选取
表25 mm
6)密封圈台肩圆弧半径Rm2: Rm2≤0.2
7)密封圈总厚度Bm1(取值精度0.1,公差按表26)
Bm1=b1+SH+δm2
表26 mm
8)密封圈外径唇部厚度Bm2(公差按表18中的b的公差值,但取负号) Bm2=b1
9)密封圈外径唇顶厚度Bm3(取值精度0.01,公差+0.1)
Bm3=Bm2/2
10)密封圈骨架挂胶厚度Bm4 Bm4=δm2
11)密封圈内径处唇厚Bm5(取值精度0.1,公差同Bm1)
a. 当Δ≥0.3时,Bm5=Bm1
Δ=Xm-XB=(B/2-Bm1-δm1)-
2
2)2
3(
)(Dwp dm Bs Bk --+ 式中Bk=K(保持架兜孔深),Bs=S(保持架钢板厚) dm3=d2+2 Bm5/3+ε1(ε1 按表27选取)
b. 当Δ<0.3时
Bm5= B/2 -δm1- 2
2)2
3(
)(Dwp dm Bs Bk --+-0.3 表27
mm
12) 密封圈内径处内唇,外唇尺寸Bm6,Bm7(取值精度0.1,公差按表28) Bm6=Bm7=Bm5/3
表28 mm
13)密封圈内径dm1(取值精度0.1,公差按表29) dm1=d2+0.2+δm4 δm4:密封间隙参数
表29 mm
14)密封圈内径处减压槽直径dm2(取值精度0.1,公差同dm1)
dm2=dm1+(2×Bm5)/3
15)密封圈内径处润滑脂引导斜坡直径dm3(取值精度0.1,公差按表30)
dm3=dm2+δm5
δm5:润滑脂引导斜坡直径参数
表30 mm
16)密封圈内径处润滑脂引导斜坡角度β(公差±1°)
β=45°
17)标志、标志尺寸(取值精度0.1)
密封轴承通常在密封圈上以模塑方式标志,并在密封圈模压成型时一次完成.
标志中心圆直径Dk
Dk=(Dm4+dm1)/2
标志面宽度hw
hw=(Dm4-dm1)/2
标志字高可参考表8规定作适当放大.
18)接触式密封轴承接触唇内径dm4(取值精度0.01,公差按表
31,dm4=d2/(1+k) k:接触唇压缩量参数)
表31 mm
19)密封圈接触唇减压圆弧半径Rm3(取值精度0.1)
Rm3=(dm2-dm4)/8
4.密封圈骨架
密封圈钢骨架采用08或10钢板制造,其厚度公差按GB708较高级精度确定.
1)骨架定位尺寸DH(取值精度0.1,公差同Dm1)
DH=Dm3
2)钢骨架板厚SH(按表32选取)
表32 mm
3)钢骨架总厚度尺寸H(公差±0.1)
H=2 SH
3)钢骨架内径尺寸dH(取值精度0.1,公差按表33)
dH=dm2+δm6
δm6:骨架内径胶厚参数
表33 mm
5.带防尘盖深沟球轴承系深沟球轴承另一种变型,其与密封深沟球轴承的不同处在于以防尘盖置换了密封圈,因而其外圆、内圈、保持架和钢球均与相应的密封深沟球轴承相同.
1)防尘盖外径尺寸DF(取值精度0.01,公差按表34)
DF=D3-δF
表34 mm
2)防尘盖内径尺寸dF(取值精度0.1,公差按表35)
dF=d2+0.4+δm4(δm4按表29选取)
表35 mm
3)防尘盖钢板厚SF,按表36选取
表36 mm
4)防尘盖卷边圆弧半径RF(取值精度0.1)
RF=3 b1/4-SF
b1按表17选取
5)防尘盖卷边处宽度BF(取值精度0.1,公差-0.1) BF=2.678b1
6)防尘盖尺寸BF1(取值精度0.1,公差±0.1)
BF1=b-SF-δm1
7)防尘盖翻边尺寸BF2(取值精度0.1,公差±0.1) BF2=3.5 SF
8)防尘盖尺寸DF1(取值精度0.1,公差±0.1) DF1=DF-4(RF+SF)
9)防尘盖尺寸DF2(取值精度0.1,公差±0.1)
DF2=D2-2 SF
10)防尘盖尺寸DF3(取值精度0.1,公差±0.1)
DF3=DF2-2 BF1
11)防尘盖卷边圆周等分开槽数NF(取值精度0.1)
NF=πDF/16 计算后按奇数圆整.
12)防尘盖卷边圆周等分开槽宽度hF
hF=4SF
13)防尘盖卷边圆周等分开槽角度αF(公差±1°)
αF=360°/NF
14)防尘盖卷边圆周等分开槽圆弧半径RF1
RF1=hF/2
七．额定动载荷和额定静负荷
按GB/T 6391-1995 滚动轴承额定动载荷和额定寿命 GB/T 4662-1993 滚动轴承额定静负荷
1．径向基本额定动载荷
轴承的基本额定动载荷Cr为：
若Dw≤25.4 mm Cr=fc Z2/3Dw1.8 (N)
若Dw>25.4 mm Cr=3.647fc Z2/3Dw1.4 (N)
附表2 深沟球轴承的fc系数
注：对于Dw/Dwp的中间值，其fc值可由线形内插值法求得。

2．径向基本额定静载荷
轴承的基本额定静载荷Cor为:
Cor=12.3 Z Dw2 (N)
附录：
1．锁量：=[1-cos(Φ/2-90)](Dwp-Dw);
八．实体保持架的设计
轴承工作时，通常保持架是由内圈挡边引导旋转；但高速轴承要求由外圈挡边引导旋转。

由内圈挡边引导旋转的保持架：
dc=d2+ε2; Dc=dc+Dw;
由外圈挡边引导旋转的保持架：
Dc=d2-ε2; dc=Dc-Dw;
式中：ε2—金属实体保持架内、外圆柱表面与内、外圈引导挡边间的保证间隙。

dc和Dc的公差，如系引导挡边为0.01mm, 如系非引导挡边为0.1mm。

表8 ε2 值 mm
注：内挡边引导，以d2查表，外挡边引导以D2查表。

表9 dc和Dc的容许偏差 mm。