滚动轴承.ppt..

§1、滚动轴承的结构、类型和代号§2、滚动轴承的受力和应力分析及失效形式§3、滚动轴承的类型选择§4、滚动轴承的动态承载能力计算§5、滚动轴承的静态承载能力计算第九章滚动轴承第九章滚动轴承•本章的学习要点：–掌握滚动轴承的基本构造、主要类型和特点–掌握滚动轴承基本代号和精度等级代号–掌握滚动轴承的基本额定寿命、基本额定动载荷、基本额定静载荷、当量动载荷及当量静载荷等概念–滚动轴承的力分析、失效和计算准则–掌握滚动轴承的寿命计算，包括当量动载荷计算、角接触球轴承和圆锥滚子轴承的派生轴向力和轴向负荷的计算机械设计第十章滚动轴承3如何根据工作条件选用合适的滚动轴承类型和代号？如何结合滚动轴承可能的失效形式进行性能参数的校核计算？如何理解基本额定动载荷、基本额定寿命和当量动载荷如何进行滚动轴承的寿命计算？如何进行角接触轴承和轴向载荷FA的计算？机械设计第十章滚动轴承4§1、滚动轴承的结构、类型和代号标准件、专门轴承厂生产，只需选型和组合设计。第九章机械设计第十章滚动轴承5一、结构核心元件：滑动→滚动使滚动体等距离分布，↓滚动体间的摩擦、磨损。滚子轴承：圆柱、圆锥、球面滚子、滚针—线接触保持架内圈外圈滚动体有时无球轴承：球—点接触第九章机械设计第十章滚动轴承6二、材料内外圈、滚动体：强度高、耐磨的铬锰高碳钢。保持架：软材料，低碳钢板冲压后铆接或焊接。三、特点：与滑动轴承比较优点：1）起动力矩小，可在负载下起动；2）径向游隙较小，运动精度高；3）轴向宽度较小；4）可同时承受径向、轴向载荷,轴承组合较简单;5）便于密封、易于维护；6）不需有色金属，标准件，成本低。第九章机械设计第十章滚动轴承7缺点：1）承受冲击载荷能力差；2）振动、噪音较大；3）径向尺寸较大；4）有的场合无法使用；第九章机械设计第十章滚动轴承8基本代号前置代号后置代号类型代号内径代号尺寸系列代号数字或字母表示不同类型的轴承表示结构、内径相同的轴承在外径和宽度（高度）方面的变化系列表示轴承公称直径的大小20~480mm代号5=内径mm•有特殊要求时使用•表示轴承结构、形状、材料、公差等级等四、滚动轴承的代号（GB/T272—93）代号：表示类型、结构、尺寸、公差等级、技术性能等特征的产品代号。第九章机械设计第十章滚动轴承9但对圆锥滚子轴承(3类)和调心滚子轴承(2类)不能省略“0”◆外径系列代号：特轻(0、1)、轻(2)、中(3)、重(4)。宽度系列代号：一般正常宽度为“0”，通常不标注。◆公差等级代号：公差分2、4、5、6(6x)、0级，共五个级别。以/P2、/P4、/P5、/P6(/P6x)为代号，0级不标注。高级低级内径d10121517代号00010203◆内径代号特殊情况：第九章机械设计第十章滚动轴承10◆内部结构代号：具体见手册，主要掌握：1）圆锥滚子轴承：30000(α=10°~18°)→30000B(α=27°~30°大锥角)2）角接触球轴承：70000C（α=15°）、70000AC（α=25°）、70000B（α=40°）。3）E：加强型,N207E第九章机械设计第十章滚动轴承11举例：7306AC/P4——角接触球轴承，α=25°，d=30mm，精度为4级第九章机械设计第十章滚动轴承126212N2208尺寸系列代号为2表示轴承内径85=40mm深沟球轴承圆柱滚子轴承表示轴承内径125=60mm尺寸系列代号为2233315E表示轴承内径155=75mm圆锥滚子轴承尺寸系列代号为33加强型第九章机械设计第十章滚动轴承13五、滚动轴承的类型和选择(1)滚动轴承的主要类型主要掌握：5、50000型:推力球轴承单向：单向Fa双向：双向Fa1、60000型:深沟球轴承2、70000型:角接触球轴承70000AC：α=25°70000C：α=15°70000B：α=40°4、N0000型:圆柱滚子轴承:内外圈间可自由移动3、30000型:圆锥滚子轴承6、调心功能10000型：调心球20000型：调心滚子外圈滚道为内球面第九章机械设计第十章滚动轴承14按载荷方向、α的不用分为：α↑——承受轴向载荷能力↑向心轴承——α=0°~45°，主要径向载荷。向心角接触轴承：450，如3、7类；径向接触轴承：α=0°，如6、N类；推力轴承——α=45°~90°，主要轴向载荷；轴向接触轴承：90推力角接触轴承：9045公称接触角α：套圈与滚动体接触处的法线和垂直于轴承轴心线间夹角。向心推力轴承第九章机械设计第十章滚动轴承15(2)类型的选择1、球轴承为点接触、滚子轴承为线接触。承载能力：球轴承＜滚子轴承耐冲击：球轴承＜滚子轴承nlim：球轴承＞滚子轴承∴载荷大、有冲击时选滚子轴承，转速高时选球轴承。2、载荷性质同时Fa、Fr：角接触球轴承或圆锥滚子轴承；Fr大、Fa小：深沟球轴承；Fa大、Fr小：推力角接触轴承；第九章机械设计第十章滚动轴承163、轴刚度差、挠曲变形大、座孔不平行、不同轴、多支点轴：调心轴承。第九章机械设计第十章滚动轴承17举例：4、轴承装拆、调整方便：内、外圈可分离型(如3、QJ类)。5、经济性：球轴承比滚子轴承便宜。精度↑——价↑↑；1）直齿圆柱齿轮轴：2）斜齿轮、锥齿轮、蜗轮轴：3）悬臂圆锥齿轮轴：4）蜗杆轴：分别承受Fa、Fr5）滑轮轴：4类：双列深沟球轴承（∵轴较长）第九章机械设计第十章滚动轴承18F2FrF1F1cosφF2cos2φF2F2cos2φF1F1cosφφ2φδ0§2、滚动轴承的受力和应力分析及失效形式第九章一、球轴承受力分析机械设计第十章滚动轴承19σHt内圈或滚动体上某一点σH的变化规律。外圈上某一点σH的变化规律。σHt均为脉动循环。第九章机械设计第十章滚动轴承20FrFr0Fs0F0αFr2Fr1Fr0FrFr1Fr2二、角接触轴承中的附加轴向力Fs70000型、30000型由于“公称接触角α”存在：FR作用FsFs第九章机械设计第十章滚动轴承21滚动体法向反力Fi径向分力FRi轴向分力FsiRRiFFssiFF（附加轴向力）各种角接触轴承附加轴向力：70000C15RseFF70000AC25RsFF68.070000B40RsFF14.130000YFFRs2e——判断系数P173表7-7Y——轴向动载系数P173表7-7∵Fs存在∴30000型、70000型轴承成对使用，使FsⅠ与FsⅡ方向相反，使轴受力合理。第九章机械设计第十章滚动轴承22Fs方向：由轴承外圈的宽边指向窄边，通过内圈作用于轴上,附加轴向力Fs是由于角接触轴承承受径向力Fr引起的。即“接触线箭头”方向。3类：6类：=Fs=FsFsFsFsFsFsFs简化画法第九章机械设计第十章滚动轴承23三、滚动轴承的失效2、塑性变形：静载荷、冲击作用下变形凹坑。3、磨损：磨粒磨损、粘着磨损；1、疲劳点蚀：回转轴承上，各元件受脉动接触应力。4、其它：电腐蚀、锈蚀、元件破裂等；第九章机械设计第十章滚动轴承24四、滚动轴承计算准则1、一般条件下的回转滚动轴承：接触疲劳寿命计算、静强度计算。（重点、难点）min10rn2、摆动、n很低轴承(）：静强度计算3、高速轴承：寿命计算和limmaxnn（=N0修正系数）三个基本性能参数：Cr、Ca—基本额定动载荷：疲劳寿命C0r、C0a—基本额定静载荷：静强度N0—极限转速：控制磨损第九章机械设计第十章滚动轴承25§4、滚动轴承的动态承载能力计算一、基本额定动载荷和基本额定寿命1、轴承寿命：轴承中任一元件出现疲劳点蚀前运转的总转数或一定转速下的工作小时数。同型号轴承：离散性大、寿命相差数十倍。一批轴承：服从一定的概率分布规律。最低寿命：过于保守∴采用基本额定寿命。最长寿命：不安全计算时，若按第九章机械设计第十章滚动轴承262、基本额定寿命：一批相同轴承在同样工作条件下运转，其中10%的轴承发生疲劳点蚀前运转的总转数（L10），或一定工作转速下工作的小时数（L10h）。可靠度R=90%L10的物理意义：1）对一批轴承而言：指90%轴承能达到或超过的寿命。2）对一个具体轴承而言：该轴承能达到或超过该寿命的概率为90%。第九章机械设计第十章滚动轴承273、基本额定动载荷C：L10=106r时，轴承所能承受的最大恒定载荷。即：在C作用下，轴承工作106r而不点蚀失效的R=90%Cr：径向基本额定动载荷对向心轴承（6、N）：Cr—纯径向载荷对角接触轴承（3、7）：Cr—载荷的径向分量Ca：轴向基本额定动载荷：5类Ca—纯轴向载荷C1）C由试验得出，查手册；2）C↑—轴承抗疲劳承载能力↑；同类不同型号轴承，C不同。3）设计时需满足：一定工况下的轴承所需的C′≤C说明：第九章机械设计第十章滚动轴承28二、当量动载荷P实际工作时，轴承可能同时受FA、FR将FR、FA转化为与C性质相同的载荷——当量动载荷PARFYFXPX—径向动载系数，确定FR对寿命影响效应的大小；Y—轴向动载系数，确定FA对寿命影响效应的大小；—将FR、FA折合为Cr或Ca为了与C在相同条件下比较转化式中：向心轴承：P=FR；推力轴承：P=FA第九章机械设计第十章滚动轴承29由表7-7知，X、Y受e——轴向载荷“判断系数”影响orACF由确定（C0r额定静载荷）1）当eFFRA时，FA较小，忽略不计，取X=1、Y=0；2）当eFFRA时，需计入FA影响，X＜1，Y＞0，查手册※三、寿命计算已知：CP时，rL61010。CP时，?10L第九章机械设计第十章滚动轴承30P—L曲线constLP10※ε—寿命指数球轴承：ε=3滚子轴承：ε=10/3∴101LPCrPCL61010第九章机械设计第十章滚动轴承31工程中常用小时数表示寿命：PCnPCnLh1667060106n—轴承转速r/min※注意：Lh与n有关，L10与n无关。第九章PfCfnLPTh60106考虑温度和载荷的影响：fT—温度系数，表9-5fP—载荷系数，表9-6机械设计第十章滚动轴承32设计时，应：hhLL若已知PLh，，求得hTPLnPffC61060（N）查手册，选型号，使CC用于校核寿命用于设计选型hL——轴承预期使用寿命第九章机械设计第十章滚动轴承33αFr1Fs1FRFAFr2Fs2αⅠⅡⅠⅡFs1Fs2FAFs1FAFs2Fs1FAFs2Fs1+FAFs2Fa1=Fs1Fa2=Fs1+FA(=Fs2+Fs2')Fs2'Fs1'Fs1+FAFs2Fa1=Fs2-FA(=Fs1+Fs1')Fa2=Fs2四、角接触轴承和轴向载荷FA的计算1、作用于轴上的外载荷第九章机械设计第十章滚动轴承34FR在Ⅰ、Ⅱ成对安装的轴承上产生径向载荷FR1FR2轴上有外载荷：FR和FA第九章机械设计第十章滚动轴承35BaB/2αDpwaCBαFR作用点为“载荷作用中心”：位置用a表示。a：载荷作用中心至轴承外侧端面距离（查手册）第九章机械设计第十章滚动轴承36ⅠⅡ由前知：FR1、FR2Fs1、Fs2（轴向）产生Fs1、Fs2、FA如何作用到轴承上？2、轴向载荷计算•正安装时（面对面）：“×”型第九章机械设计第十章滚动轴承37右端轴承“压紧”左端轴承“放松”aSssAFFFFF122211sAFF（1）若21sasFFF合力→右：轴有右移趋势Fs1Fs2Fa阻止轴右移：F’s2F’s2第九章机械设计第十章滚动轴承38左端“压紧”右端“放松”asssAFFFFF211122sAFF正安装：合力指向端为“压紧端”（2）21saSFFF合力→左：轴有左移趋势Fs1Fs2Fa阻止轴左移：F’s1F’s1第九章机械设计第十章滚动轴承39反安装：合力指向端为“放松端”1）根据轴承安装方式和Fa、Fs1、Fs2合力指向，判定“压紧端”和“放松端”。2）放松端：FA等于本身Fs。3）压紧端：F