机械设计第8章滚动轴承

机械设计第8章滚动轴承第08章滚动轴承第1节概述内圈外圈保持架滚动体保持架：避免滚动体直接接触，减少发热和磨损。内圈、外圈、滚动体：轴承铬钢GCr15，硬度60~65HRC保持架：低碳钢；铜、铝、工程塑料图8.2第2节滚动轴承的主要类型、特点和代号一、滚动轴承的主要类型、结构和特点按所承受载荷的方向可分为向心轴承：主要承受径向载荷R深沟球轴承（6）圆柱滚子轴承（N）向心推力轴承：R+A角接触球轴承（7）圆锥滚子轴承（3）推力轴承：只能承受轴向载荷A推力球轴承（5）滚动轴承的主要类型、结构和特点14235NAN2967P182表8-2圆柱滚子轴承（单列）（N）圆柱滚子轴承（多列）（N）8.2.3滚动轴承的3个重要的结构特性1、滚动轴承的游隙2．滚动轴承的公称接触角3．角偏位和偏位角后置代号特殊材料特殊结构C15AC25B40公差/P2、4、5、6、6x、0游隙/C1、2、0、3、4、54、滚动轴承的代号（GB/T272—1993）例：7211C/P5角接触球轴承、正常宽度、轻系列、直径55、接触角155级精度；常用游隙。基本代号五四三二一类型内径20~480直径系列1特轻2轻3中4重宽度系列多数正常系列可不标前置代号分部件：内圈L外圈保持架K滚动体8.3滚动轴承类型的选择1.轴承的载荷大小：滚子轴承优于球轴承方向：径向R（6、N）轴向A（5）R+A（7、3、6）轴承的载荷(方向)2.轴承的转速极限转速nlim：载荷P0.1C，冷却正常，0级公差时轴承的最大允许转速。对高转速的轴承：1.优先选用球轴承（润滑的阻力）2.轻系列轴承优于中、重系列（离心力）3.实体保持架优于冲压保持架（易形成油膜减小摩擦）4.提高公差等级、改善润滑条件等轴承的转速推力轴承的主要承载能力表现在轴向，离心力过大时无法通过径向反力平衡，将引起较大的反力，发热大，极限转速较低3.轴承的调心性能8~16‘2~4‘2~3°4.轴承的安装与拆卸5.经济性：球比滚子便宜，精度适宜24第8章滚动轴承8.4滚动轴承的工作情况分析一、受力分析1.运动关系：内外圈相对回转；滚动体既自转又公转。2.轴承中载荷的分布：推力轴承F0=Fa/z向心轴承，在载荷Fr的作用下,根据变形关系，中间滚动体受力最大，向两边逐渐减小。)39(/6.4)29(/5:maxmaxzFFzFFrr滚子：球：假设下半圈滚动体受力FrFmaxFa25角接触轴承的载荷情况：轴向载荷对载荷分布的影响较大，可能半圈、多半圈或整圈受载。为保证半圈滚动体受力，则：Pi球轴承Fa/Fr1.22tg滚子轴承Fa/Fr1.26tg轴向载荷的利弊？Fa/Fr=tgFaFr263.轴承元件上的载荷及应力的变化R图9-7内圈（滚动体）图9-8固定套圈27二、滚动轴承的失效形式及设计准则失效形式设计准则1.点蚀与磨损寿命计算2.塑性变形静载荷计算元件破裂正确安装其它：磨损、烧伤密封；润滑、散热，限制极限转速298.5滚动轴承的寿命计算一、滚动轴承的基本额定寿命基本额定寿命：一批相同的轴承中90％的轴承不发生疲劳点蚀前的总转数（以106为单位）或小时数。基本额额定寿命用L10或L10h来表示。30二、滚动轴承的基本额定动载荷标准规定，基本额定寿命等于106转时轴承所能承受的载荷称为基本额定动载荷，用符号C表示。对于向心轴承，基本额定动载荷指纯径向载荷，对角接触球轴承或圆锥滚子轴承，指使套圈间产生相对径向位移的载荷的径向分量，称为径向基本额定动载荷用符号Cr表示；对推力轴承，指纯轴向载荷，称为轴向基本额定动载荷，用符号Ca表示。Cr、Ca可从手册中查出。额定动载荷曲线见下一页31图8.1132三、基本额定寿命计算由实验作出轴承的疲劳曲线，图中的曲线方程为：载荷—寿命曲线（6208）rPCL61010)(常数CLp103/103＝滚子＝球轴承寿命指数：33基本额定寿命计算)2.8((r)10)(610PfCfLPt)3.8()h()(60106PfCfnLPth)4.8(10606NLnfPfChtP工作温度高于120°时：Ct=ftC温度系数ft查表8.8推荐值预期寿命表hL9.8fp——载荷系数34四、当量动载荷（轴承的计算载荷）P=XFr+YFa受纯径向载荷的轴承N类P=Fr受纯轴向载荷的轴承5类P=Fax——径向动载荷系数表8.10Y——轴向动载荷系数表8.10cot4.0Y圆锥滚子轴承受径向与轴向联合载荷的轴承3，7，6类3536由于接触角存在，受径向载荷作用时，滚动体的反力可分为径向分力和轴向分力;轴承的轴向分力之和称为内部轴向力。图8.12表8.11角接触轴承的内部轴向力FS为保证半圈受力，FS1.25Frtg由于存在内部轴向力，角接触轴承通常成对使用。五、角接触轴承的内部轴向力371.角接触轴承的内部轴向力，其方向视正、反装情况而定正装（面对面）反装（背靠背)2.角接触轴承的载荷作用中心载荷作用中心与轴承端面距离可从手册查出。FRFR径向力Fr的计算由受力平衡条件求出Fr1Fr2FS1FS2Fr2Fr1FS1FS2383.角接触轴承的轴向载荷计算作出轴承的受力：外载荷FR、FA内部轴向力FSFRFAFAFRFr1FS1•保证半圈受力•Y、e查手册•70000C的e值可试取0.43000070000C70000AC70000BFS=Fr/2YFS=eFrFS=0.68FrFS=1.14Fr表8.11内部轴向力FSFr1Fr2Fr2FS1FS2FS2393.角接触轴承的轴向载荷计算根据外加轴向载荷FA及内部轴向力FS1、FS2“判断”：FRFAFr1FS1FS2轴承1被压紧，轴承2被放松则Fa1=FA+FS2Fa2=FS2结论：1.“放松”轴承的轴向力等于其内部轴向力；2.“压紧”轴承的轴向力等于外力的代数和。轴承2被压紧，轴承1被放松则Fa1=FS1Fa2=FS1-FA21Fr2设：FS1FA+FS240六、一支承处成对安装角接触轴承的计算特点基本额定动载荷：)15.8()(71.12)14.8()(625.129/77.0滚子轴承球轴承rrrrrrCCCCCC计算当量载荷时，径向和轴向载荷系数X、Y按双列轴承查取；e值按单列轴承查取。41轴承1放松：轴向力A1=FS1=456N轴承2压紧：轴向力A2=Fa+FS1=1356N3.计算当量动载荷R1R2Fa=900NFS1FS2NYRFS4567.121552211NYRFS5007.121701222P1=R1=1x1552=1552NP2=XR2+YA2=0.41701+1.741356=3040N已知一对圆锥滚子轴承30204，R1=1552N，R2=1701N，Fa=900N，由手册C=28.2kN，e=0.35，Y=1.7，α=12o57’10”,取fp=1.5轴承转速n=385r/min,求轴承的寿命。；0129.0155245611YXeRA74.14.080.01701135622YXeRA4.计算寿命hPfCfnLPt176720)15525.128200(38516667)(60103/10161hPfCfnLPt18794)30405.1282001(38516667)(60103/1026221SaSFFF74.1017512cot4.0Y42一支承处成对安装角接触轴承的计算特点例：如图，由一组圆锥滚子轴承30210和轴承支承。已知Fr1=3000N,Fr2=2000N；轴向力FA=2200N,fp=1.2,n=880r/min，求轴承组寿命？84.120cot67.0,67.073.0300022001YXeFFra查表得：由解：查设计手册得轴承30210：Cr=73.2kN,e=0.42kNCCrr17.1252.7371.129/7由式轴承组：NYFXFPar6058220084.1300067.01当量动载荷hPfCfnLpth249700)60582.11251701(88016670)(166703/1010轴承组寿命Fr1Fr2FA43例8.2有一6211型轴承，所受径向负荷Fr=6000N，轴向负荷Fa=3000N，轴承转速n=1000r/min，有轻微冲击，常温下工作，试求其寿命。解查手册得6211型轴承的基本额定动负荷Cr=43.2kN，基本额定静负荷C0r=29.2kN444546例8.3某减速器主动轴选用两个圆锥滚子轴承30210支承，如图8.14所示。已知轴的转速n=1440r／min，轴上斜齿轮作用于轴的轴向力Fae=750N，而轴承的径向负荷分别为Fr1=5600N，Fr2=3000N。工作时有中度冲击，脂润滑，正常工作温度，预期寿命20000h。试验算轴承是否合适。47302104849508.6滚动轴承的静载荷计算摆动、转速极低及短期受冲击的轴承会产生塑性变形。针对失效形式应进行静载荷计算。基本额定静载荷C0：使受载最大的滚动体与滚道接触中心处引起的接触应力达到一定值的载荷。当量静载荷P0：P0=X0Fr+Y0Fa（8.17）静载荷计算：)16.8(000PSCS0——静强度安全系数，表8-12518.7滚动轴承的组合设计一、轴承的轴向定位与装拆1、轴承的轴向定位（内圈）轴肩和弹性挡圈组合固定轴肩和轴端挡板组合固定轴肩和锁紧螺母组合固定胀紧套和圆螺母组合固定521、轴承的轴向定位（外圈）弹性挡圈与座孔止口组合固定止动环嵌入轴承外圈的止动槽内组合固定轴承端盖与座孔止口组合固定可预紧螺纹环固定532、轴承的装拆拆卸轴承方法54二、轴承的配合内圈常用配合n6,m6,k6外圈常用配合J7,H7,G71、轴承转速高配合要紧。2、游动端外圈要松，但不转动。3、剖分式轴承座，配合要松。4、经常装拆的轴承外圈要松，内圈过盈要小。55三、轴承的组合结构1、两端固定式562、一端固定一端游动支承573、两端游动式58四、轴承游隙和轴承组合位置的调整面对面安装，调整方便，刚性差背对背安装，调整不方便，强度差，刚性好59五、支座的刚性和同轴度6061六、滚动轴承的预紧62七、滚动轴承的润滑与密封目的：降低阻力、散热、吸振、防锈方式：脂；浸油、滴油、喷油、油雾；与速度有关，参见表8-16：脂润滑的dn（mm.r/min）值界限（表值x104）装填量不超过轴承空间的1/3～1/2浸油润滑时，油面不高于最下方滚动体的中心;6364目的：防尘、防漏油方式：1.接触式密封毡圈V5~7m/sO形密封圈V~3m/s唇形密封圈V10~15m/s机械密封（端面密封）2.非接触式密封沟槽密封离心式密封（甩油密封）迷宫密封螺旋密封二、滚动轴承的密封装置651.接触式密封图11-33毡圈密封图11-33唇形密封圈662.非接触式密封图11-34沟槽密封甩油密封67图11-34曲路密封（迷宫密封）2.非接触式密封68第8节新型轴承简介一、关节轴承69二、直线滚动轴承7071杆端关节轴承关节轴承直线轴承带凸台直线轴承72作业8.18.28.38.4