南京理工大学机械设计基础(宋梅丽)——滚动轴承.ppt
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1、第十三章第十三章 滚动轴承滚动轴承 131 概概 述述 一、滚动轴承的构造一、滚动轴承的构造 内圈、外圈、滚动体、保持架内圈、外圈、滚动体、保持架 滚动轴承由于是滚动摩擦,滚动轴承由于是滚动摩擦,摩擦阻力小,发热量小,效率摩擦阻力小,发热量小,效率高,起动灵敏、维护方便,并且已标准化,便于选用与更换,高,起动灵敏、维护方便,并且已标准化,便于选用与更换,因此使用十分广泛。因此使用十分广泛。滚动体的形状滚动体的形状 二、滚动轴承的材料二、滚动轴承的材料内、外圈、滚动体内、外圈、滚动体:GCr15GCr15、GCr15-SiMnGCr15-SiMn等等轴轴承承钢钢,热热处处理理后后硬硬度度:HRC
2、60HRC606565滚动体与内外圈的材料要求有高的硬度和接触疲劳强滚动体与内外圈的材料要求有高的硬度和接触疲劳强度、良好的耐磨性和冲击韧性。度、良好的耐磨性和冲击韧性。保持架保持架:低碳钢板冲压而成,高速轴承多采用有色金低碳钢板冲压而成,高速轴承多采用有色金属(如黄铜)或塑料属(如黄铜)或塑料、聚四氟乙烯、聚四氟乙烯保持架。保持架。三、滚动轴承的特点三、滚动轴承的特点 优点:优点:1 1)f f小起动力矩小,小起动力矩小,高高2 2)运转精度高(可用预紧方法消除游隙)运转精度高(可用预紧方法消除游隙)3 3)轴向尺寸小)轴向尺寸小4 4)某些轴能同时承受)某些轴能同时承受FrFr和和FaFa
3、,使机器结构紧凑使机器结构紧凑5 5)润滑方便、简单、易于密封和维护)润滑方便、简单、易于密封和维护6 6)互换性好(标准零件)互换性好(标准零件)缺点:缺点:1 1)承受冲击载荷能力差)承受冲击载荷能力差2 2)高速时噪音、振动较大)高速时噪音、振动较大3 3)高速重载寿命较低)高速重载寿命较低4 4)径向尺寸较大(相)径向尺寸较大(相对于滑动轴承)对于滑动轴承)132 滚动轴承的类型与选择滚动轴承的类型与选择 一、滚动轴承的主要类型与特点一、滚动轴承的主要类型与特点 接触角接触角 向心轴承向心轴承 径向力径向力 向心角接触轴承向心角接触轴承 推力角接触轴承推力角接触轴承 推力轴承推力轴承
4、径向力(主要)径向力(主要)轴向力轴向力 径向力径向力轴向力轴向力(主要)(主要)轴向力轴向力滚动体与外圈滚道接触点(线)处的法线与半径方向的夹角滚动体与外圈滚道接触点(线)处的法线与半径方向的夹角 滚子轴承滚子轴承承载能力高,极限转速低承载能力高,极限转速低 按滚动体形状:按滚动体形状:球轴承球轴承 承载能力低,极限转速高承载能力低,极限转速高常用滚动轴承的类型常用滚动轴承的类型录像录像表表131最常用几种最常用几种:(1)深沟球轴承(向心球轴承)深沟球轴承(向心球轴承)6 主要承受径向载荷,也可以同时承主要承受径向载荷,也可以同时承受不大的轴向载荷。当量摩擦系数受不大的轴向载荷。当量摩擦系
5、数最小最小(2)角接触球轴承角接触球轴承7 可以同时承受径向载荷及轴向载荷可以同时承受径向载荷及轴向载荷一般应成对使用一般应成对使用 (3)圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承3可以同时承受径向载荷及轴向载荷,可以同时承受径向载荷及轴向载荷,但承载能力但承载能力高于角接触球轴承高于角接触球轴承一般应成对使用一般应成对使用 (4)(4)圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承N N内圈(或外圈)可以分离,故不能承受内圈(或外圈)可以分离,故不能承受轴向载荷,有较大的径向承载能力轴向载荷,有较大的径向承载能力 二、滚动轴承的代号二、滚动轴承的代号(5 5)推力球轴承)推力球轴承5 5只能承受轴向载荷。为防止钢球只能承受轴向载
6、荷。为防止钢球与滚道间滑动,工作时必须加一与滚道间滑动,工作时必须加一定的轴向载荷。定的轴向载荷。基本代号基本代号是轴承代号的基础。是轴承代号的基础。前置代号和后置代号前置代号和后置代号都是轴承代都是轴承代号的补充,只有在遇到对轴承结构、形状、材料、公差等级、号的补充,只有在遇到对轴承结构、形状、材料、公差等级、技术要求等有特殊要求时才使用,技术要求等有特殊要求时才使用,一般情况可部分或全部省略一般情况可部分或全部省略。前置代号前置代号(字母)(字母)基本代号(数字、字母)基本代号(数字、字母)后置代号后置代号 (字母字母+数字数字)五五 四四 三三 二二 一一 轴轴承承分分部部件件代代号号
7、内内径径代代号号 宽宽度度系系列列代代号号 直直径径系系列列代代号号 类类型型代代号号 其其他他代代号号 公公差差等等级级代代号号 特特殊殊轴轴承承材材料料代代号号 保保持持架架及及材材料料代代号号 密密封封与与防防尘尘代代号号 内内部部结结构构代代号号 游游隙隙代代号号 1、基本代号:、基本代号:1位字母(或数字)位字母(或数字)4位数字位数字内径代号直径系列代号宽度系列代号类型代号(1)轴承类型)轴承类型 13567N深沟球轴承深沟球轴承圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承角接触球轴承角接触球轴承调心球轴承调心球轴承圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承推力球轴承推力球轴承基本代号右起五位基本代号右起五位(2)尺寸
8、系列)尺寸系列 基本代号右起三、四位基本代号右起三、四位 1)直径系列)直径系列右起第三位右起第三位 表示轴承有相同内径时,可有不同的外径表示轴承有相同内径时,可有不同的外径2)宽度系列)宽度系列右起第四位右起第四位 表示同一内径和外径的轴承可以有不同的宽度表示同一内径和外径的轴承可以有不同的宽度常用代号:0,1,2,3正常宽度系列,可略去不写宽度系列与直径系列有一定的对应关系,如01,02,03,11。(3)轴承的内径)轴承的内径右起一二位数字右起一二位数字 a)d=10,12,15,17mm 时时 代号代号 00 01 02 03 b)d=20 480mm 时时d=代号代号5(mm)c)d
9、500mm,d=22,28,32mm 时时 代号代号=内径尺寸内径尺寸 直径代号直径代号/内径代号内径代号 2、前置代号、前置代号 表示轴承的分部件,用字母表示表示轴承的分部件,用字母表示 L、K、R、NU、WS、GS 3、后置代号、后置代号轴承的结构、公差、游隙及材料的特殊要求等轴承的结构、公差、游隙及材料的特殊要求等(1)内部结构代号)内部结构代号 C、AC、B角接触球轴承的接触角角接触球轴承的接触角(2)密封、防尘与外部形状变化代号)密封、防尘与外部形状变化代号(3)轴承的公差等级)轴承的公差等级 精度高精度高 低低 代号代号 /P2、/P4、/P5、/P6、/P6X、/P0 公差等级公
10、差等级 2 4 5 6 6X 0普通级普通级可省略可省略 滚动轴承的代号滚动轴承的代号录像录像(4)轴承的径向游隙)轴承的径向游隙(5)保持架代号)保持架代号 三、滚动轴承类型的选择三、滚动轴承类型的选择 工作载荷、转速、支承刚性、安装精度工作载荷、转速、支承刚性、安装精度 1)n高,载荷小,旋转精度高高,载荷小,旋转精度高 球轴承球轴承 n低,载荷大,或冲击载荷低,载荷大,或冲击载荷 滚子轴承滚子轴承 2)主要受)主要受Fr 向心轴承向心轴承主要受主要受Fa,n不高时不高时推力轴承推力轴承角接触球轴承角接触球轴承7类(类(n较高时)较高时)同时受同时受Fr和和Fa均较大时均较大时圆锥滚子轴承
11、圆锥滚子轴承3类(类(n较低时)较低时)Fr较大,较大,Fa较小时较小时Fa较大,较大,Fr较小时较小时3)要求)要求n 只有一个只有一个滚动体受载时派生的轴向力滚动体受载时派生的轴向力 轴向力轴向力A 单个滚动体受载产生的派生轴向力单个滚动体受载产生的派生轴向力Rtg多个滚动体受载的条件多个滚动体受载的条件 结论:结论:1)角角接接触触轴轴承承及及圆圆锥锥滚滚子子轴轴承承必必须须在在R和和A的的联联合作用下工作,或成对使用对称安装。合作用下工作,或成对使用对称安装。2)为使更多的滚动体受载应使)为使更多的滚动体受载应使 3)R不不变变时时,A由由最最小小值值(一一个个滚滚动动体体受受载载)逐
12、逐渐增大(即载荷角增大),则受载滚动体数渐增大(即载荷角增大),则受载滚动体数当当 时,下半圈滚动体受载时,下半圈滚动体受载4)实际工作时,至少达到下半圈滚动体受载,)实际工作时,至少达到下半圈滚动体受载,安装安装3和和7类轴承不能有较大的轴向窜动量类轴承不能有较大的轴向窜动量 当当 时,开始使全部滚动体受载时,开始使全部滚动体受载二、轴承工作时轴承元件上载荷与应力的变化二、轴承工作时轴承元件上载荷与应力的变化 滚动体滚动体不稳定脉动循环变应力不稳定脉动循环变应力 固定套圈固定套圈稳定的脉动循环变应力稳定的脉动循环变应力 三、滚动轴承的失效形式和计算准则三、滚动轴承的失效形式和计算准则 主要失
13、效形式:主要失效形式:1)疲劳点蚀)疲劳点蚀 安装润滑和维护良好安装润滑和维护良好2)塑性变形)塑性变形 转速很低或作间歇摆动转速很低或作间歇摆动 3)磨损)磨损润滑不良、润滑不良、密封不严、密封不严、多尘条件多尘条件 磨损造成磨损造成:轴承游隙加大轴承游隙加大 运动精度降低运动精度降低 振动和噪音增加振动和噪音增加 计算准则:计算准则:一般轴承一般轴承疲劳寿命计算(针对点蚀)疲劳寿命计算(针对点蚀)静强度计算静强度计算低速或摆动轴承低速或摆动轴承只进行静强度计算只进行静强度计算高速轴承高速轴承进行疲劳寿命计算、校验极限转速进行疲劳寿命计算、校验极限转速134 滚动轴承的动载荷和寿命计算滚动轴
14、承的动载荷和寿命计算 一、基本额定寿命和基本额定动载荷一、基本额定寿命和基本额定动载荷1、基本额定寿命、基本额定寿命L10 轴承寿命:指轴承的滚动体或套圈首次出现点蚀之前,轴承寿命: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轴承的转数或相应的运转小时数 基本额定寿命基本额定寿命L10 同同一一批批轴轴承承在在相相同同工工作作条条件件下下工工作作,其其中中90%的的轴轴承承在在产产生生疲疲劳劳点点蚀蚀前前所所能能运运转转的的总总转转数数L10(以以106为为单单位位)或或一一定定转转速下的工作时数速下的工作时数 Lh失效概率失效概率10%10%轴承的基本额定寿命轴承的基本
15、额定寿命L10=1时,时,轴承所能承受的载荷,轴承所能承受的载荷,2、基本额定动载荷、基本额定动载荷C 由试验得到由试验得到在基本额定动载荷作用下,轴承可以转在基本额定动载荷作用下,轴承可以转10106 6转而不发转而不发生点蚀失效的可靠度为生点蚀失效的可靠度为90%90%。基本额定动载荷基本额定动载荷C C 纯径向载荷纯径向载荷向心轴承向心轴承 纯轴向载荷纯轴向载荷推力轴承推力轴承指引起套圈间产生指引起套圈间产生相对径向位移时载相对径向位移时载荷的径向分量荷的径向分量 角接触球轴承角接触球轴承和圆锥滚子轴承和圆锥滚子轴承 C C查轴承手册查轴承手册 二、滚动轴承的当量动载荷二、滚动轴承的当量
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