第16章滾動(dòng)軸承.ppt

1、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,第16章 滾動(dòng)軸承,16-1 滾動(dòng)軸承的基本類型和特點(diǎn),16-2 滾動(dòng)軸承的代號(hào),16-3 滾動(dòng)軸承的選擇計(jì)算,16-4 滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑和密封,16-5 滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì),帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)都是通過中間撓性件傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的，適用于兩軸中心距較大的場(chǎng)合。與齒輪傳動(dòng)相比，它們具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,16-1 滾動(dòng)軸承的基本類型和特點(diǎn),各零件的作用：,外圈：支撐零件或軸系；,保持架: 將滾動(dòng)體分開。,內(nèi)圈：支撐軸；,滾動(dòng)體：滑動(dòng)滾動(dòng)；,硬度和接觸疲勞強(qiáng)度 、耐磨性和沖擊韌性 用含鉻合金鋼制造，經(jīng)熱處理后硬度達(dá)：616

2、5HRC。工作表面需經(jīng)磨削或拋光。,保持架：低碳鋼，沖壓制成高速軸承：有色金屬或塑料。,滾動(dòng)軸承的組成：外圈、內(nèi)圈、滾動(dòng)體、保持架。,內(nèi)外圈上有滾道，當(dāng)內(nèi)外圈相對(duì)旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾動(dòng)體將沿著滾道滾動(dòng)。,裝在機(jī)座或零件軸孔內(nèi)；,滾動(dòng)副的材料要求：,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,設(shè)計(jì)：潘存云,滾動(dòng)軸承的裝配,優(yōu)點(diǎn)：摩擦阻力小、啟動(dòng)靈敏、效率高、潤(rùn)滑簡(jiǎn)便、 和易于互換等。,缺點(diǎn)：抗沖擊能力差、高速時(shí)出現(xiàn)噪音。,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,設(shè)計(jì)：潘存云,設(shè)計(jì)：潘存云,滾動(dòng)軸承按其承受載荷的方向（接觸角）和滾動(dòng)體的形狀分類。,接觸角：滾動(dòng)體與外圈接觸處的法線與垂直于軸承軸 心線的平面之間的夾角

3、稱為公稱接觸角。,接觸角, 軸向承載能力 ,= 0,它是滾動(dòng)軸承的一個(gè)重要參數(shù)，軸承的受力分析和承載能力等都與接觸角有關(guān)。,設(shè)計(jì)人員的主要任務(wù)是: 熟悉標(biāo)準(zhǔn)，正確選用。,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,軸承類型,按載荷方向分,按滾動(dòng)體形狀分,向心軸承,推力軸承,圓柱滾子,圓錐滾子,球面滾子,滾針,球軸承,滾子軸承,分類：,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,設(shè)計(jì)：潘存云,調(diào)心滾 子軸承 20000C,低,0.5 2 比10000小,能承受很大的徑向載荷和少量軸向載荷。承載能力大，具有調(diào)性能。,圓錐滾 子軸承 30000,中,2,能同時(shí)承受較大的徑向、軸向聯(lián)合載荷。因線性接觸，承載能力大

4、，內(nèi)外圈可分離，裝拆方便，稱對(duì)使用。,推力球軸承 50000,低,不允許,只能承受軸向載荷，且作用線必需與軸線重合。分為單、雙向兩種。高速時(shí)，因滾動(dòng)體離心力大，球與保持架摩擦發(fā)熱嚴(yán)重，壽命較低，可用于軸向載荷大、轉(zhuǎn)速不高之處。,a)單向,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,推力球軸承 50000,低,不允許,只能承受軸向載荷，且作用線必需與軸線重合。分為單、雙向兩種。高速時(shí)，因滾動(dòng)體離心力大，球與保持架摩擦發(fā)熱嚴(yán)重，壽命較低，可用于軸向載荷大、轉(zhuǎn)速不高之處。,深溝球軸承 60000,高,816,能同時(shí)承受較大的徑向、軸向聯(lián)合載荷。因線性接觸，承載能力大，內(nèi)外圈可分離，裝拆方便，稱對(duì)使用。,角

5、接觸 球軸承 70000C(=15 ) 70000AC(=25 ) 70000B(=40 ),較高,210,能同時(shí)承受較大的徑向、軸向聯(lián)合載荷。 大，承載能力越大，有三種規(guī)格。稱對(duì)使用。,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,1. 承載能力,承受徑向載荷為主；,幾點(diǎn)說明：由于結(jié)構(gòu)不同，各類軸承的使用性能也不相同，現(xiàn)說明如下。,滾子軸承(1.53)球軸承 在同樣的外形尺寸下。,2. 極限轉(zhuǎn)速,當(dāng)d 20 mm時(shí)，兩者承載能力接近，宜采用球軸承。,因滾子軸承貴角接觸球軸承可以同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷。,0 45 ,45 90 ,承受軸向載荷為主；,= 0 ,

6、= 90 ,滾動(dòng)體為滾子，則只能承受徑向載荷； 若滾動(dòng)體為球，可承受一定的軸向載荷。,只能承受軸向載荷。,轉(zhuǎn)速過高 ,溫度 ,潤(rùn)滑失效 ,滾動(dòng)體回火或膠合破壞。,極限轉(zhuǎn)速滾動(dòng)軸承在一定載荷與潤(rùn)滑條件下，允許的最高轉(zhuǎn)速。,大載荷采用滾子軸承,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,設(shè)計(jì)：潘存云,3. 角偏差,影響軸承正常運(yùn)轉(zhuǎn)。,角偏差 ,可采用調(diào)心軸承。,滾針軸承對(duì)軸線傾斜最敏感，應(yīng)緊可能避免在軸線有傾斜的情況下使用。,軸承由于安裝誤差或軸的變形等都會(huì)引起內(nèi)外圈中心線發(fā)生相對(duì)傾斜。其傾斜角稱為角偏差。,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,滾動(dòng)軸承的類型很多，而各類軸承又有不同的結(jié)構(gòu)、尺寸、公差等

7、級(jí)、技術(shù)要求等，為便于組織生產(chǎn)和選用，規(guī)定了滾動(dòng)軸承的代號(hào)，,16-2 滾動(dòng)軸承的代號(hào),寬(高)度 系列代號(hào),直徑系列 代號(hào),類型代號(hào),尺寸系列代號(hào),2. 基本代號(hào)表示軸承的基本類型、結(jié)構(gòu)和尺寸。,類型代號(hào) 左起第一位，為0（雙列角接觸球軸承）則省略。,是軸承代號(hào)的基礎(chǔ)，有三項(xiàng),成套軸承分部件代號(hào),1. 前置代號(hào)成套軸承分部件代號(hào)。,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,推力球軸承 50000,滾針軸承 a) NA0000 b) RNA0000,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,省略寬度代號(hào)為0 內(nèi)徑相同，而直徑系列代號(hào)不同的四種軸承的比較。,尺寸系列代號(hào)左起第二、三位。,特輕 輕 中 重

8、,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,內(nèi)徑代號(hào) 基本代號(hào)左起第四、五位。,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,3. 后置代號(hào) 用字母（或加數(shù)字）表示。,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,注：公差等級(jí)中0級(jí)最低，向右依次增高，2級(jí)最高。,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,實(shí)例：說明滾動(dòng)軸承 62203 和 7312AC/P6 的含義,6 2 2 03,7 (0) 3 12 AC / P6,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,設(shè)計(jì)：潘存云,16-3 滾動(dòng)軸承的選擇計(jì)算,二、失效形式,疲勞破壞,永久變形,工作過程中，滾動(dòng)體相對(duì)內(nèi)外圈不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，因此滾

9、動(dòng)體和滾道接觸表面受脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，產(chǎn)生疲勞點(diǎn)蝕。,當(dāng)軸承轉(zhuǎn)速很低或間歇擺動(dòng)時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生疲勞損壞。但很大的靜載荷或沖擊載荷作用下，會(huì)使?jié)L道和滾動(dòng)體產(chǎn)生永久變形，從而使軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生劇烈振動(dòng)和噪音而失效。,早期磨損,膠合,內(nèi)外圈和保持架破裂,維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng)而造成。,一、滾動(dòng)體的受力分析,受純徑向載荷Fr時(shí)，上半圈滾動(dòng)體不受力；,下半圈各滾動(dòng)體受力大小方向均不同。,可以導(dǎo)出 z為滾動(dòng)體的總數(shù)。,所有水平分力相互抵銷，鉛垂分力與外載荷平衡。,受純軸向載荷時(shí)，各滾動(dòng)體受力相同；,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,對(duì)一組同一型號(hào)的軸承，由于材料、熱處理和工藝等很多隨機(jī)因素的影響，即使在相同條件下

10、運(yùn)轉(zhuǎn)，壽命也不一樣，有的甚至相差幾十倍。因此，對(duì)一個(gè)具體的軸承，很難預(yù)知其確切的壽命。實(shí)驗(yàn)表明：壽命與可靠性有關(guān)。如圖,三、軸承壽命,定義：軸承在一定轉(zhuǎn)速下，其中任何零件出現(xiàn)疲勞擴(kuò)展跡象之前的工作小時(shí)數(shù)稱為：,可靠度：一組相同軸承能達(dá)到或超過規(guī)定壽命的百分比.,基本額定壽命：一組同一型號(hào)軸承，在同一運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，其可靠度R為90%時(shí)，能達(dá)到或超過的壽命L(Lh),在到達(dá)額定壽命時(shí)，有90%的軸承沒壞，只損壞了10%。,對(duì)于單個(gè)軸承而言，其損壞的可能性只有90%,單位為百萬轉(zhuǎn)106 r，或小時(shí). 換句話說,基本額定動(dòng)載荷：當(dāng)一套軸承運(yùn)轉(zhuǎn)達(dá)到一百萬轉(zhuǎn)時(shí)，軸 承所能承受的載荷C。.,向心軸承記為：Cr

11、，可查表,推力軸承記為：Ca,壽命為1百萬轉(zhuǎn)時(shí). 可靠度為90%， 壽命為5百萬轉(zhuǎn)時(shí). 可靠度只有50%，,軸承壽命,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,大量試驗(yàn)得如下關(guān)系,壽命指數(shù)：,球軸承,滾子軸承,用小時(shí)表示,P當(dāng)量動(dòng)載荷,當(dāng) t100 時(shí)， C ,引進(jìn)溫度系數(shù) ft 進(jìn)行修正。,一恒定徑向(或軸向)載荷，在該載荷作用下，滾動(dòng)軸承具有與實(shí)際載荷作用下的壽命。,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,修正結(jié)果：,工作中沖擊振動(dòng) C ,引進(jìn)載荷系數(shù) fP 進(jìn)行修正。,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,短時(shí)間或間斷使用，中斷時(shí)不致引起嚴(yán)重后果 40008000,間斷使用，中斷時(shí)會(huì)引起嚴(yán)重后

12、果 800012000,每天8h工作的機(jī)械 1200020000,每天24h連續(xù)工作的機(jī)械 4000060000,四、當(dāng)量動(dòng)載荷的計(jì)算,滾動(dòng)軸承的基本動(dòng)載荷是在一定的實(shí)驗(yàn)條件下確定的。對(duì)于向心軸承是指軸承承受純徑向載荷；對(duì)于推力軸承是指承受中心軸向載荷。實(shí)際情況可能既受徑向載荷又有軸向載荷，則必須將實(shí)際載荷換算成與實(shí)驗(yàn)條件相同的載荷后，才能和基本額定動(dòng)載荷進(jìn)行比較。換算后的載荷是一種假定載荷，稱為當(dāng)量載荷。,含義：當(dāng)量動(dòng)載荷是一種考慮徑向載荷與軸向載荷雙重影響，經(jīng)換算后的假想載荷。其效果與某一個(gè)基本額定動(dòng)載荷相當(dāng)。,計(jì)算公式：,P=X Fr+Y Fa,X徑向動(dòng)載荷系數(shù)；,Y軸向動(dòng)載荷系數(shù)。,向

13、心軸承：,P=Fr,推力軸承：,P=Fa,查表1612 P260,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,設(shè)計(jì)：潘存云,五、角接觸向心軸承軸向載荷的計(jì)算,受力分析：,由于的存在，即使在徑向載荷的作用下，其接觸力可分解為徑向和軸向兩個(gè)分量。,Fi = Fi +F”i,總軸向力F= Fi,為使內(nèi)部軸向力平衡，以免軸串動(dòng)，這種軸承應(yīng): 成對(duì)使用，對(duì)稱安裝。下面分兩個(gè)軸承面對(duì)面或背對(duì)背安裝兩種情況進(jìn)行詳細(xì)分析,內(nèi)部軸向力,F的近似值可按如下近似公式計(jì)算,第i個(gè)滾動(dòng)體,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,設(shè)計(jì)：潘存云,1.若 FA+ F2 F1,壓緊端：Fa1 =

14、FA+ F2,放松端：Fa2 = F2,2.若 FA+F2 F1,放松端： Fa1 = F1,壓緊端： Fa2 = F1 - FA,外圈窄邊相對(duì)安裝 (正裝),結(jié)論： 放松端軸承的軸向載荷 = 內(nèi)部軸向力,壓緊端軸承的軸向載荷 = 其余軸向力的代數(shù)和本身除外,軸承2(放松端)承受的軸向載荷：,由于軸承1的右端已固定，軸不能向右移動(dòng)，軸承1被壓緊。由平衡條件得軸承1(壓緊端)承受的軸向載荷：,則軸承2被壓緊。由平衡條件得：,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,設(shè)計(jì)：潘存云,反裝時(shí)選左邊的軸承為1，右邊的軸承為2。,1. 若 FA+ F2 F1 則有：,結(jié)論與正裝相同！,壓緊端：Fa1 = FA

15、+ F2,放松端：Fa2 = F2,2.若 FA+F2 F1 ,則有：,放松端： Fa1 = F1,壓緊端： Fa2 = F1 - FA,結(jié)論： 放松端軸承的軸向載荷 = 內(nèi)部軸向力,壓緊端軸承的軸向載荷 = 其余軸向力的代數(shù)和本身除外,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,一、滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑,潤(rùn)滑劑,潤(rùn)滑目的-減小摩擦、減輕磨損，吸振、降溫、降噪。,16-4 滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑和密封,密封目的-防止灰塵、水分進(jìn)入軸承，阻止?jié)櫥瑒┝魇А?潤(rùn)滑脂,潤(rùn)滑油,固體潤(rùn)滑劑 用于特殊場(chǎng)合,用速度因素dn 值作為選擇潤(rùn)滑劑的條件:,常用,高速、高溫,當(dāng)dn (1.52) 105 mmr/min時(shí)，采用脂潤(rùn)滑，

16、否則用油潤(rùn)滑。,脂潤(rùn)滑優(yōu)點(diǎn)：不容易流失、便于密封和維護(hù)，充填一 次，可運(yùn)轉(zhuǎn)較長(zhǎng)時(shí)間。,油潤(rùn)滑優(yōu)點(diǎn)：摩擦阻力小、能散熱，可在高速、高溫環(huán) 境下使用。,dn間接反映了軸頸的圓周速度。,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,二、滾動(dòng)承的密封,潤(rùn)滑油的選擇,潤(rùn)滑油的粘度根據(jù)速度因素dn和工作溫度t來確定。,滾動(dòng)承的密封方式的選擇與潤(rùn)滑的種類、工作環(huán)境、溫度、密封表面的圓周速度有關(guān)。,分類,接觸式,非接觸式,組合式密封,毛氈圈密封,密封圈密封,間隙密封,迷宮式密封,毛氈迷宮式密封,例如： dn=100000，t=90 ,可用 110 號(hào)潤(rùn)滑油,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,16-5 滾動(dòng)軸承的組

17、合設(shè)計(jì),一、軸承類型的選擇,1.無軸向載荷時(shí)，宜用深溝球軸承；如直齒輪軸,2.徑向與軸向載荷聯(lián)合作用時(shí)，宜用角接觸球軸承或圓 錐滾子軸承；如斜齒輪軸,3.純軸向載荷作用時(shí)，必須采用推力軸承。,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,兩端固定支承,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,2. 一端固定、一端游動(dòng),固定支承,游動(dòng)支承,一個(gè)支點(diǎn)雙向固定以承受軸向力、另一端游動(dòng)。,適用于溫度變化較大的長(zhǎng)軸。,選用深溝球軸承時(shí)， 外圈與端蓋間應(yīng)留有間隙。,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,設(shè)計(jì)：潘存云,設(shè)計(jì)：潘存云,2. 軸承的預(yù)緊,對(duì)于某些可調(diào)游隙的軸承，在安裝時(shí)給與一定的軸向壓緊力，使得內(nèi)外圈產(chǎn)生相

18、對(duì)移動(dòng)而消除游隙，并在套圈和滾動(dòng)體接觸處產(chǎn)生彈性預(yù)變形，借此提高軸的旋轉(zhuǎn)精度和剛度。這種方法稱為軸承的預(yù)緊。,方法,加金屬墊片,磨窄套圈,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,3. 軸承組合位置的調(diào)整,對(duì)于某些可調(diào)游隙的軸承，在安裝時(shí)給與一定的軸向壓緊力，使得內(nèi)外圈產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)而消除游隙，并在套圈和滾動(dòng)體接觸處產(chǎn)生彈性預(yù)變形，借此提高軸的旋轉(zhuǎn)精度和剛度。這種方法稱為軸承的預(yù)緊。,目的：使軸上的零件具有準(zhǔn)確的工作位置。如齒輪、帶輪等,例如：圓錐齒輪傳動(dòng)，要求兩個(gè)節(jié)錐頂點(diǎn)相重合。,對(duì)于蝸桿傳動(dòng)，要求蝸輪中間平面通過蝸桿的軸線。,才能保證正確嚙合。,方法：套杯+調(diào)整墊片,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,設(shè)計(jì)：潘存云,四、軸承的拆裝,三、 軸承