第十三章 滚动轴承

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6. 掌握滚动轴承的基本定位方式,并能正确加以利用; 7. 能根据具体工作情况选用滚动轴承的润滑与密封方式。
13.1 概述
一、本章的基本内容:
•轴承的选用(类型,尺寸) • 轴承承载能力的验算 • 轴承装置设计(安装、调试、润滑、密封)
二、滚动轴承的基本结构:
•套圈:内圈(轴圈),外圈(座圈);材料为轴承钢 • 滚动体:球,滚子(圆柱、圆锥、鼓形),滚针等,材料 轴承钢 • 保持架:切制(铜、铝等合金,塑料),冲压(低碳钢)
弹性挡圈与轴肩
2、外圈紧固方法
轴端挡圈与轴肩
圆螺母加止动垫圈
轴承端盖
挡肩与孔用弹 性挡圈
外圈带止动槽的轴承
四、轴承游隙及轴上零件位置的调整
垫 片
靠轴承端盖的垫片调整
靠圆螺母调整
靠套杯调整圆锥齿轮与蜗杆的轴向位置
五、轴承的配合
1、内圈与轴的配合:基孔制,紧配合,常采用k6 2、外圈与座孔的配合:基轴制,可采用较松的配合,但不能 在孔内转动,常采用H7。
Lh
10
6
(
ftC P
)

ft
——温度系数(表13-4)
60 n
n ——转速(r/min)
两类问题: • • 已知轴承转速、载荷、轴承型号,计算使用寿命; 已知轴承转速、载荷、预期寿命,选择轴承型号
C P
60 n L h 10
6
L h ——预期寿命(h)
四、滚动轴承的当量动载荷P
八、不同可靠度时滚动轴承尺寸的选择(略)
13.6 轴承装置设计(安装、配置、调节、润滑、密封)
一、支承部分的刚性与同心度
1、刚性:
指刚度大,不易变形
具体:轴跨距短,悬臂 小;轴承座孔有足够的 壁厚,加强肋
ຫໍສະໝຸດ Baidu2、同心度:
一轴两个支承要保持同 心; 具体:轴成两座孔一次 镗出
二、轴承配置
1、双支点单向固定
3
p f p ( XF r YF a )
计算p
f p 1 .2
(表13-6)
F a F r 540 2300 0 . 235 初取 e 0 . 22
表13-5
则: X 0 . 56 , Y 1 . 99 故: p 1 . 2 ( 0 . 56 2300 1 . 99 540 ) 2835 . 12 N
1. 当量动载荷:由实际载荷转换为与基本额定动载荷C条件 一致的载荷形式,用P表示。 2. P的计算:P=fP (XFr +YFa ) 式中: fP ——载荷系数(表13-6) Fr ——径向载荷;X——径向载荷系数 Fa ——轴向载荷;Y——轴向载荷系数 表13-5
• 特例:对于N,NA类轴承——因Fa =0,则: P=fP Fr 对于5类轴承——因Fr =0,则: P=fP Fa
• 点蚀——接触应力引起——引起振动、噪声、发热 • 烧伤——润滑不足引起 • 过渡磨损——润滑油不洁引起 • 其它——卡死,涨破内圈,挤碎套圈或保持架——安装不 良引起
点蚀
磨损
套圈破碎
保持架破碎
2. 寿命:套圈或滚动体在首次出现疲劳扩展前,一个套圈 相对于另一个套圈的转数
• 寿命分布曲线: 可以看出尽管材料、尺 寸、类型完全相同,但 寿命情况差别很大。 提出问题:如何定义寿 命
未失效轴承数量(%)
• 基本额定寿命
——按一组轴承中,10%发生破坏,90%不发生 破坏前的转数(单位:106)作为轴承的基本额定 寿命,用L10表示
• 预期寿命L´h
——在对轴承进行寿命计算时时,必须先给出轴 承的使用时间,及预期寿命,按此选择轴承型号。 表13-3推荐出预期寿命
二、基本额定动载荷
基本代号
直径系列代号:指 内径相同,外经与 宽度不同,例:
内径代号,其中:
00~d=10mm 01~d=12mm
02~d=15mm
03~d=17mm 04~96:d=5*代号(mm)
后 置 代 号
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,其中常用代号有:
内部结构代号: C:表示α=15° AC:表示α=25° B:表示α=40°
八、轴承的密封
1、接触式密封
2、非接触式密封
迷宫式密封
甩油密封
实例分析1: 一水泵选用深沟球轴承,已知轴颈直径d=35mm,转速 n=2900r/min,Fr=2300N,Fa=540N,Lh'=5000h。试选用轴承。 1)初步试选
p ft 60 nL h 10
6

式中:
f t 1
C

六、轴承的预紧
• 预紧:使轴承在轴向被压紧,消除轴向游隙,轴承组件 之间产生出变形。 • 目的:提高转动精度,增加刚性,减小振动。 • 方法
七、轴承的润滑
• 作用:减小摩擦磨损,减小接触应力,散热,吸振,防锈 • 方式:根据dn(mm r/min)值选用 •脂润滑:适合较低的dn值,装脂量为轴承内部空间的1/3~2/3, 主要性能指标为锥入度与滴点。 •油润滑:适合较高的dn值, 并按dn值确定润滑方法;主要性 能指标为粘度,按dn值与工作温度确定粘度,再按粘度值选润 滑油的牌号。 • 固体润滑:常用的有二硫化钼,石墨,聚四氟乙烯等
五、角接触球与圆锥滚子轴承的Fr 与Fa 计算
已知:轴上承受的载荷Fre Fae ;安装形式
1. Fr ——Fr1 +Fr2 =Fre
2. Fa — — 正装:
先求 Fd1 ,Fd2 表13-7
其次轴承编号1,2 再判断压紧与放松
结论: • 被压紧轴承: Fa为 Fae与放松轴承的派生 轴向力的代数和 反装: • 被放松轴承: Fa为 自身的派生轴向力
子,或深沟球加推力。 3. 载荷特点:冲击载荷,或轴中心线与轴承座中心线不重合时 应选调心球或调心滚子,决不能选圆柱滚子或滚针。
二、考虑转速高低
高速:宜选球,轻系列,实体保持架,提高轴承公差等级,适 当增大径向游隙
三、考虑装拆问题
若轴承座孔为整体结构,应考虑选内、或外圈可分离的轴承,如 30000型,N0000型,或NA0000
i

F Ni
结论:由于轴承内存在游隙, 轴承的承载区将小于180°。

0
若同时作用一定的轴向载荷, 则可以使承载区扩大
2、向心推力轴承
派生轴向力
若只有一个滚动体
F d F r tan
若滚动体充满滚道

F di
F Ni
Fr
Fa
Fd

F di F r tan
Fa Fd
公差代号,由高级到 低级:
径向游隙代号,由小 到大: 1组: /c1 2组: /c2 0组:常用,可不标 3组: /c3 4组: /c4
/p2:2级
/p4:4级 /p5:5级 /p6:6级 /p6x:6x级
/p0:普通级,可省略
5组: /c5
前 置 代 号
表示轴承的分部件,用字母表示。
例:7211c/p5

Lh
)
L10 (
C P
)

式中: L 10
——寿命(106 r)
C P
——基本额定动载荷(kN)
——当量动载荷(kN)

——轴承指数(球:ε=3;滚子: ε=10/3 )
3. 计算公式:实际计算时寿命用小时更为方便;另有考 虑温度的影响,引入温度系数:
10
6
Lh
(
ftC P
)

60 n
C
2835 . 12 1
3
60 2900 5000 10
6
27 . 06 kN
按C值查手册,取轴承型号为:6307,其Cr=33.2kN
Lh 10
6
2) 验算寿命
(
ftC p
)

60 n
按6307查得: C0r=19.2kN 按表13-5计算:
f0F C 0r
a

14 . 7 540 19 . 2 10
3
0 . 413
差值计算Y:
Y 1 . 71
(1 . 99 1 . 71 ) ( 0 . 689 0 . 413 ) 0 . 689 0 . 345
1 . 935
则: p 1 . 2 ( 0 . 56 2300 1 . 935 540 ) 2799 . 48 N
表示角接触球轴承;轻系列;内径为55mm;接触角α=15°; 5级公差;0组游隙
13.3 滚动轴承类型的选择
一、考虑载荷特性
1. 载荷大小:大:滚子;小:球
2. 载荷方向:径向:圆柱滚子、滚针、深沟球; 轴向:推力 径向与不大的轴向:深沟球,α不大的角接触球 与圆锥滚子;
径向与较大的轴向:α较大的角接触球与圆锥滚
以上C值可查手册
三、寿命计算公式
1. 提出问题: • • 若作用在轴承上的载荷不为C值时,寿命为多少? 若已知载荷P,转速n,预期寿命L´h该如何求C值? 图示为6207轴承载荷——寿命曲线
2. 实验解决问题:
当寿命为106 r时,载荷P(C)=25.5kN, 将曲线用解析式子表示:
L10 ( C P
第十三章 滚动轴承
教学基本要求
1. 了解滚动轴承的组成,各组件的作用,及材料要求;
2. 掌握滚动轴承的基本类型,代号,及工作特点; 3. 了解滚动轴承的失效特点,机理以及预防或减轻失效影响的措 施; 4. 掌握滚动轴承选型设计的基本步骤与基本要点,以及受力分析 方法;
5. 理解滚动轴承当量载荷和其中各参数的含义,并能进行计算;
各种轴承功能特征
向心轴承 推力轴承
功能 特征
径向载荷 轴向载荷 角位移 高转速 高径向刚度 高轴向刚度 能很好胜任 能较好胜任 能满意胜任 在一定条件下能胜任 不能胜任
13.4 滚动轴承的工作情况
一、载荷分布
1、向心轴承
i 0 cos( i ), i 1, 2 ,...
Fr
七、滚动轴承的静载荷
•转速极低或摆动的轴承:失效形式——永久接触变形
• 按静载荷选择轴承的依据:
C 0 S 0 P0 C 0 ——基本额定静载荷(C0r C0a),见手册 S 0 ——轴承静强度安全系数,见表13-5 P0
——当量静载荷
P 0 X 0 Fr Y0 Fa X 0Y 0
——系数,查手册
1. 定义:使轴承的基本额定寿命恰好是106 转时,轴承所能承 受的载荷,用字母C表示,单位:kN
2. 大小:不同类型C的含义不同;不同型号C的大小不同。
向心轴承:为径向基本额定动载荷,用Cr 表示
推力轴承:为轴向基本额定动载荷,用Ca 表示 向心推力轴承:使套圈产生纯径向位移的载荷径向 分量,用Cr 表示

F di F r tan
F Ni
F a 1 . 25 F r tan
则有半数滚动体受载
F a 1 . 7 F r tan
则全部滚动体受载
二、应力变化
F Ni
H
滚动体与动圈
t
F Ni

H
固定套圈
t
13.5 滚动轴承尺寸的选择
一、滚动轴承的失效形式及基本额定寿命
1. 失效形式
13.2 滚动轴承的主要类型及代号
一、按承受外载荷类型分类:
• 向心轴承:承受径向力Fr , 其中有几类可承受不大的轴 向力
• 推力轴承:承受轴向力Fa
• 向心推力轴承:同时承受径向力Fr ,轴向力Fa


接触角
载荷角

二、代号
前 置 代 号 类型代号: 宽度系 常用: 列代号 1:调心球 正常系 列为0, 2:调心滚子 除调心 3:圆锥滚子 滚子与 5:推力球 圆锥滚 6:深沟球 子,其 余可省 7:角接触球 略 N:圆柱滚子 后 置 代 号
深沟球
角接触球
圆锥滚子正装
圆锥滚子反装
2、一支点双向固定
固定端: • 深沟球; • 角接触或圆锥滚子成对使用; 游动端:
• 深沟球,内圈固定,外圈 游动;
• 圆柱滚子,内外圈均固定, 滚子游动
• 向心和推力组合使用
请参看教材320页,将各图归类
3、两端游动
三、轴承的轴向紧固
1、内圈紧固方法
F ae F d 2 400 606 . 56 1006 . 56 F d 1 369 . 52 1被压紧,2被放松
F a 1 F ae F d 2 1006 . 56 N F a 2 F d 2 606 . 56 N
六、不稳定载荷与不稳定转速轴承寿命计算(略)
故: L h
10
例:已知一角接触球轴承, 7207C,反装,Fr1 =875.65N, Fr2 =1512.62N, Fae =400N, e1 =0.422, e2 =0.401 求: Fa1 ,Fa2 解:先求Fd1 ,Fd2(表13-7)
F d 1 e1 F r 1 0 . 422 875 . 65 369 . 52 N F d 2 e 2 F r 2 0 . 401 1512 . 62 606 . 56 N
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