滚动轴承选择与寿命校核计算

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§9-1概述滚动轴承依靠其主要元件间的滚动接触来支承转动或摆动零件,其相对运动表面间的摩擦是滚动摩擦。图9-1滚动轴承的基本结构滚动轴承的基本结构如图9-1所示,它由下列零件组成:(1)带有滚道的内圈1和外圈2;(2)滚动体(球或滚子)3;(3)隔开并导引滚动体的保持架4。有些轴承可以少用一个套圈(内圈或外圈),或者内、外两个套圈都不用,滚动体直接沿滚道滚动。内圈装在轴颈上,外圈装在轴承座中。通常内圈随轴回转,外圈固定,但也有外圈回转而内圈不动,或是内、外圈同时回转的场合。常用的滚动体有球、圆柱滚子、滚针、圆锥滚子、球面滚子、非对称球面滚子等几种,如图9-2所示。轴承内、外圈上的滚道,有限制滚动体侧向位移的作用。图9-2常用的滚动体与滑动轴承相比,滚动轴承的主要优点为:1、摩擦力矩和发热较小。在通常的速度范围内,摩擦力矩很少随速度而改变。起动转矩比滑动轴承要低得多(比后者小80~90%);2、维护比较方便,润滑剂消耗较小;3、轴承单位宽度的承载能力较大;4、大大地减少有色金属的消耗。滚动轴承的缺点是:径向外廓尺寸比滑动轴承大;接触应力高,承受冲击载荷能力较差,高速重负荷下寿命较低;小批生产特殊的滚动轴承时成本较高;减振能力比滑动轴承低。§9-2滚动轴承的主要类型及其代号一、滚动轴承的主要类型、性能与特点按滚动体的形状,滚动轴承可分为球轴承和滚子轴承。按接触角的大小和所能承受载荷的方向,轴承可分为:1、向心轴承:公称接触角:0°45°,向心轴承又可细分为:A、径向接触轴承:=0°,只能承受径向载荷(如圆柱滚子轴承),或主要用于承受径向载荷,但也能承受少量的轴向载荷(如深沟球轴承);B、向心角接触轴承:0°45°,能同时承受径向载荷和单向的轴向载荷(如角接触球轴承及圆锥滚子轴承)。2、推力轴承:公称接触角:45°90°,推力轴承又可细分为:A、轴向接触轴承:=90°,只用于承受轴向载荷;B、推力角接触轴承:45°90°主要承受大的轴向载荷,也能承受不大的径向载荷。按自动调心性能,轴承可分为自动调心轴承和非自动调心轴承。滚子轴承的类型很多,现将最常用的几种滚动轴承的性能和特点作一简要介绍,其他的见表9-1中。1、圆锥滚子轴承(图9-3a)能承受较大的径向载荷和单向的轴向载荷,极限转速较低。内外圈可分离,故轴承游隙可在安装时调整,通常成对使用,对称安装。适用于转速不太高、轴的刚性较好的场合。轴承类型结构简图、承载方向类型代号尺寸系列代号组合代号特性双列角接触球轴承(0)(0)32333233同时能承受径向载荷和双向的轴向载荷、它比角接触球轴承具有较大的承载能力,调心球轴承1(1)1(1)(0)222(0)32312221323主要承受径向载荷,也可同时承受少量的双向轴向载荷。外圈滚道为球面,具有自动调心性能。内外圈轴线相对偏斜允许2°~3°,适用于多支轴,弯曲刚度小的轴以及难于精确对中的支承。调心滚子轴承222222221322233031324041213222223230231232240241用于承受径向载荷,其承载能力比调心球轴承约大一倍,也能承受少量的双向轴向载荷。外圈滚道为球面,具有调心性能,内外圈轴线相对偏斜允许0.5°~2°,适用于多支点轴、弯曲刚度小的轴以及难于精确对中的支承推力调心滚子轴承222929394292293294可以承受很大的轴向载荷和一定的径向载荷。滚子为鼓形,外圈滚道为球面,能自动调心,允许轴线偏斜2°~3°,转速可比推力球轴承高,常用于水轮机轴和起重机转盘等圆锥滚子轴承333333333302031320222329303132302303313320322323329330331332能承受较大的径向载荷和单向的轴向载荷,极限转速较低。内外圈可分离,故轴承游隙可在安装时调整,通常成对使用,对称安装。适用于转速不太高、轴的刚性较好场合。双列深沟球轴承44(2)2(2)34243主要承受径向载荷,也能承受一定的双向轴向载荷它比深沟球轴承具有较大承载能力推力球轴承单向555511121314511512513514推力球轴承的套圈与滚动体多半是可分离的。单向推力球轴承只能承受单向轴向载荷,两个圈的内孔不一样大,内径较小的是紧圈与轴配合,内孔较大的是松圈,与机座固定在一起。极限转速较低,适用于轴向力大而转速较低的埸合。双向555222324522523524双向推力轴承可承受双向轴向载荷,中间圈为紧圈,与轴配合,另两圈为松圈。高速时,由于离心力大,球与保持架因摩擦而发热严重,寿命较低。常用于轴向载荷大、转速不高处。深沟球轴承666616666617371819(0)0(1)0(0)2(0)3(0)461763761861916060626364主要承受径向载荷,也可同时承受少量双向轴向载荷,工作时内外圈轴线允许偏斜8′~16′。摩擦阻力小,极限转速高,结构简单,价格便宜,应用最广泛。但承受冲击负荷能力较差。适用于高速场合,在高速时,可能来代替推力球轴承。角接触球轴承777719(1)0(0)2(0)3(0)471970727374能同时承受径向载荷与单向的轴向载荷,公称接触角α有15°、25°、40°三种。α越大,轴向承载能力也越大。通常成对使用,对称安装。极限转速较高。适用于转速较高、同时承受径向和轴向载荷的场合。推力圆柱滚子轴承881112811812能承受很大的单向轴向载荷,但不能承受径向载荷,它比推力球轴承承载能力要大;套圈也分紧圈和松圈。其极限转速很低,故适用于低速重载的场合。圆柱滚子轴承外圈无挡力圆柱滚子轴承NNNNNN10(0)222(0)323(0)4N10N2N22N3N23N4只能承受径向载荷,不能承受轴向载荷。承受载荷能力比同尺寸的球轴承大,尤其是承受冲击载荷能力大,极限转速较高。双列圆柱滚子轴承NN30NN30对轴的偏斜敏感,允许外圈与内圈的偏斜度较小(2′~4′),故只能用于刚性较大的轴上,并要求支承座孔很好地对中。双列圆柱滚子轴承比单列轴承承受载荷的能力更高。滚针轴承NANANA484969NA48NA49NA69这类轴承采用数量较多的滚针作滚动体,一般没有保持架。径向结构紧凑,且径向承受载荷能力很大,价格低廉。缺点是不能承受轴向负荷,滚针间有摩擦,旋转精度及极限转速低,工作时不允许内、外圈轴线有偏斜。常用于转速较低而径向尺寸受限制的场合。四点接触球轴承QJQJ(0)2(0)3QJ2QJ3它是双半内圈单列向心推力球轴承,能承受径向载荷及任一方向的轴向载荷。球和滚道四点接触,与其他球轴承比较,当径向游隙相同时轴向游隙较小。图9-3a圆锥滚子轴承2、深沟球轴承(图9-3b)图9-3b深沟球轴承主要承受径向载荷,也可同时承受少量双向轴向载荷,工作时内外圈轴线允许偏斜8′~16′。摩擦阻力小,极限转速高,结构简单,价格便宜,应用最广泛。但承受冲击载荷能力较差。适用于高速场合,在高速时,可能来代替推力球轴承。3、推力球轴承(图9-3c、d)推力球轴承的套圈与滚动体多半是可分离的。有单向和双向之分。单向推力球轴承只能承受单向轴向载荷,两个套圈的内孔不一样大,内径较小的是紧圈,与轴配合,内孔较大的是松圈,与机座固定在一起。极限转速较低,适用于轴向力大而转速较低的场合。双向推力球轴承可承受双向轴向载荷,中间套圈为紧圈,与轴配合,另两套圈为松圈。高速时,由于离心力大,球与保持架因摩擦而发热严重,寿命较低。常用于轴向载荷大、转速不高处。图9-3c单向推力球轴承图9-3d双向推力球轴承4、圆柱滚子轴承(图9-3e)只能承受径向载荷,不能承受轴向载荷。承受载荷能力比同尺寸的球轴承大,尤其是承受冲击载荷能力强,极限转速较高。图9-3e圆柱滚子轴承5、调心球轴承(图9-3f)用于承受径向载荷,也能承受少量的双向轴向载荷。外圈滚道为球面,具有调心性能,内外圈轴线相对偏斜允许0.5°~2°,适用于多支点轴、弯曲刚度小的轴以及难于精确对中的支承。图9-3f调心球轴承6、滚针轴承(图9-3g、h)这类轴承采用数量较多的滚针作滚动体,一般没有保持架。径向结构紧凑,且径向承载能力很强,价格低廉。缺点是不能承受轴向载荷,滚针间有摩擦,旋转精度及极限转速低,工作时不允许内、外圈轴线有偏斜。常用于转速较低而径向尺寸受限制的场合。图9-3g滚针轴承图9-3h滚针6、推力调心滚子轴承(图9-3i)可以承受很大的轴向载荷和一定的径向载荷。滚子为鼓形,外圈滚道为球面,能自动调心,允许轴线偏斜2°~3°,转速可比推力球轴承高,常用于水轮机轴和起重机转盘等。图9-3i推力调心滚子轴承7、角接触球轴承(图9-3j)能同时承受径向载荷与单向的轴向载荷,公称接触角α有15°、25°、40°三种。α越大,轴向承载能力也越大。通常成对使用,对称安装。极限转速较高。适用于转速较高、同时承受径向和轴向载荷的场合。图9-3j角接触球轴承二、滚动轴承的代号滚动轴承代号由基本代号、前置代号和后置代号组成,用字母和数字等表示。轴承代号的构成见表9-2。表9-2滚动轴承代号的组成前置代号基本代号①后置代号成套轴承分部件五四三二一内部结构密封与防尘套圈变型保持架及其材料轴承材料公差等级游隙②配置其他类型代号尺寸系列代号内径代号宽度或高度系列代号直径系列代号注:①、基本代号下面的一至五表示代号自右向左的位置序数;②、配置代号如:/DB表示两轴承背对背安装(图9-8b),/DF表示两轴承面对面安装(图9-8a)。1、基本代号由轴承内径代号和组合代号组成(组合代号由轴承类型代号和尺寸系列代号组成),用来表明轴承的内径、直径系列、宽度系列(或高度系列)和类型,一般用五位数字或数字和英文字母表示,现分述如下:(1)轴承内径用基本代号右起第一、二位数字表示,如表9-3。表9-3滚动轴承的内径代号内径尺寸/mm代号表示举例第二位第一位代号内径尺寸/mm1012151700123深沟球轴承62001020~480(5的倍数)*内径/5的商**调心滚子轴承232084022、28、32及500以上/内径***调心滚子轴承230/500深沟球轴承62/2250022注:1、*内径为22、28、32mm的除外;轴承内径小于10mm的轴承代号见轴承手册。2、**公称内径除以5的商数。商数为个位数时,需在商数左边加0;3、***用公称内径(mm)直接表示,但在与尺寸系列之间用/分开(2)轴承的直径系列(即结构相同、内径相同的轴承在外径和宽度方面的变化系列)用基本代号右起第三位数字表示,见表9-2。(3)轴承的宽度系列(即结构、内径和直径系列都相同的轴承,在宽(或高)度方面的变化系列)用基本代号右起第四位数字表示。当宽度系列为0系列(窄系列)时,或宽度系列为1系列(正常系列)时,对多数轴承在代号中可不标出宽度系列代号0(或1),但对于调心滚子轴承(2类),圆锥滚子轴承(3类)和推力球轴承(5类),宽度系列(或高度系列)代号0或1应标出。直径系列代号和宽度系列代号统称为尺寸系列代号。见表9-4。表9-4轴承尺寸系列代号表示法直径系列代号向心轴承推力轴承宽度系列代号高度系列代号窄0正常1宽2特宽3特宽4特宽5特宽6特低7低9正常1正常2超特轻7超轻8超轻9特轻0特轻1轻2中3重4-0809000102030417181910111213--2829202122232437383930313233--4849404142---5859505152---686960616263----7071727374---9091929394---1011121314-----222324(4)轴承类型代号用基本代号右起第五位数字表示(对圆柱滚子轴承和滚针轴承等类型代号用字母表示),其表示方法见表9-1。2、前置代号用于表示轴承的分部件,用字母表示。如用L表示分离轴承的可分离套圈;K表示轴承的滚动体与保持架组件等等。例如LNU207,K81107。3、后置代号是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等,后置代号的内容很多,下面介绍几个常用的代号。内部结构代号是表示同

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