《滚动轴承》PPT课件.ppt

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1、滚动轴承是机器中广泛应用的部件之一。它是依靠主要元件间的滚动接触来支承转动零件的。与滑动轴承相比，滚动轴承摩擦阻力小，功率消耗少，启动容易，安装、维修方便，价格便宜。滚动轴承绝大多数已经标准化，由专门工厂大量制造和供应，在机械设计中只需根据工作条件选用滚动轴承的类型和尺寸并进行组合结构设计。,1.了解滚轴承的构造、主要类型。 2.熟悉滚动轴承的代号。 3.掌握滚动轴承的失效形式及设计准则。 4.明确滚动额定寿命、额定动载荷、额定静载荷当量动载荷、当量静载荷等概念。 5.掌握滚动轴承进行选择计算和组合设计。,基本要求,,轴承的选择及计算，特别是寿命计算，轴承装置的设计 。,角接触轴承的载荷计算，

2、轴承装置的设计 。,重点：,难点：,,18.1 概述,18.2 滚动轴承的类型和选择,18.3 滚动轴承的代号,18.4 滚动轴承的力分析、失效和计算准则,18.5 滚动轴承的动载荷和寿命计算,18.6 滚动轴承的静载荷计算,18.7 极限转速,18.9 滚动轴承的组合结构设计,18.10 滚动轴承的润滑与密封,18.1 概述,滚动轴承为标准件,18.1.1 构造,(Bearing Ring ),构造,保持架4,滚动体3,外圈2,内圈1,内圈与轴颈装配在一起并随轴回转,外圈与轴承座孔装配在一起，多数情况下外圈不动,滚动体是滚动轴承的核心元件，根据轴承结构的要求有球、圆柱滚子圆锥滚子、球面滚子等

3、,保持架使滚动体等距离分布并减少滚动体间的摩擦和磨损,,18.1.1 构造,滚动体有： 球、圆柱滚子、圆锥滚子、 球面滚子。,,内圈、外圈、滚动体用铬锰高碳钢，如 GCr15、GCr15SiMn，淬火后硬度不低于61HRc65HRc， 保持架：低碳钢、铜合金、铝合金或工程塑料。,18.1.2 材料,,,1、摩擦系数小，起动灵活，效率高，润滑方便 2、轴向结构紧凑 3、可同时承受径向和轴向载荷 4、不需要贵重金属 5、易于互换,优点：,1、抗冲击能力差 2、高速时噪声大 3、不能制成剖分式 4、径向尺寸较大 5、工作寿命较低,缺点：,18.1.3 优缺点,,,接触角：套圈与滚动体接触处的法线和垂

4、直于轴承轴心线的平面间的夹角。,18.2 滚动轴承的类型和选择,角偏斜：由于轴承安装误差、轴的变形，导致内外圈中心线之间偏斜，二者的夹角。,极限转速,(Types of Rolling Bearings and Bearing Selection ),术语,,,18.2.1 类型,1、分类,0： 6（深沟球轴承） 4（双列深沟球轴承） N（圆柱滚子轴承）,2 、常用类型、性能、特点,,,主要承受径向载荷，也可 同时承受少量双向轴向载 荷，在高速时，可来代替 推力球轴承。,6（深沟球轴承）,N（圆柱滚子轴承）,只能承受径向载荷， 不能承受轴向载荷,6（深沟球轴承） (Deep groove ba

5、ll bearing ),N（圆柱滚子轴承）,18.2.1 类型,,7（角接触球轴承） 0（双列角接触球轴承）,能同时承受径向载荷与 单向的轴向载荷，公称 接触角有15、25、 40三种。 通常成对使用.,18.2.1 类型,,圆锥滚子轴承,3（圆锥滚子轴承）,能承受较大的径向载荷和单向的轴向载荷，内外圈可分离，故轴承游隙可在安装时调整，通常成对使用.,18.2.1 类型,,5（推力球轴承）,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，紧圈内径较小与轴配合，的是松圈内孔较大与机座固定在一起。极限转速较低，适用于轴向力大而转速较低的埸合。,18.2.1 类型,8（推力圆柱滚子

6、轴承）,能承受很大的单向轴向载荷， 但不能承受径向载荷,2（9）推力调心 滚子轴承,18.2.1 类型,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 23，转速 可比推力球轴承高，常用于水轮机轴和起 重机转盘等 .,18.2.1 类型,1（调心球轴承）,外圈滚道为 球面，具有 自动调心 性能。,18.2.1 类型,2(调心圆柱滚子轴承),U（外球面球轴承） QJ（四点接触球轴承）,特殊轴承：,18.2.1 类型,表18.1 球轴承和滚子轴承的一般特性比较,18.2.2 类型的选择,(1)受纯径向载荷时，一般选用深沟球轴承（6）或圆柱滚子轴承；

7、 (2)受纯轴向载荷时，一般选用推力轴承（5、8） (3)同时受径向和轴向载荷时，可选用代号为6、7、3及调心球或调心滚子轴承； (4)当轴向载荷较大时，可选用接触角较大的角接触球轴承及圆锥滚子轴承，或者选用向心轴承和推力轴承组合在一起。,1载荷的大小、方向和性质：,4、 经济性。,2、 调心性，,3、装拆方便、调整方便，,,,18.3 滚动轴承的代号,国家标准GB/T272-93规定轴承的代号由 三部分组成：,滚动轴承代号是用字母加数字来表示轴承结构、尺寸、公差等级、技术性能等特征的产品符号。,18.3.1 基本代号,2、尺寸系列代号 由两位数字组成。,右位数字：代表直径系列。 左位数字：宽

8、度系列（向心轴承）或高 度系列（推力轴承）；,1、内径代号 表示轴承公称内径的大小， 用数字表示，见表18.3。,尺寸系列表示内径相同的轴承可具有不同的 外径 ，而同样的外径又有不同的宽度（或高 度），用以满足各种不同要求的承载能力。,例17-1 轴承 2 32 24,3、类型代号 用数字或字母表示不同类型 的轴承，见表18.1。,类型代号，调心滚子轴承。,18.3.1 基本代号,1、内部结构代号,18.3.2 前置代号,用字母表示。,18.3.3 后置代号,常用的后置代号：,用字母表示。如C、AC、B分别代表,/P0、/P6、/P6X、/P5、/P4、/P2， /P0可省略不写。如6316/

9、P6,2、公差等级代号,3、游隙代号（游隙，即指轴承在未安装 于轴或轴承箱时，将其内圈或外圈的一方固定， 然后使未被固定的一方做径向或轴向移动时的 移动量。根据移动方向，可分为径向游隙和轴 向游隙。） 有/C1、/C2、/C3、/C4、/C5，分别符合标准规定的游隙1、2、0、3、4、5组，0组不注,18.3.3 后置代号,4、配置代号 成对安装轴承有三种配置型式：/DB、/DF、 /DT。,其他可查阅有关标准。,,18.3.3 后置代号,18.4.1 向心轴承中作用力的分布,18.4 滚动轴承的力分析、失效和计算准则,,,受载最大的滚动体的所受载荷：,18.4.2 角接触轴承中的附加轴向力

10、,角接触轴承受径向载荷Fr时，会产生附加轴向力,,,方向：轴承外圈的宽边窄边。,计算附加轴向力的公式可查表18.4。,2、轴向载荷计算,18.4.3 角接触轴承载荷计算,1、负荷作用中心,分析时考虑： 1)由径向力引起的附加轴向力； 2)作用于轴上的其他轴向力（外载）。 据力的平衡关系计算。 将轴和内圈视为一体分析。,图18.16,,轴与内圈有向右移动的趋势，轴承2被压紧，轴承1放松，由力的平衡(c),计算轴向力的方法归纳如下：,1)判明轴上全部轴向力（包括外载和附加轴向力）合力的指向，确定“压紧”端轴承； 2)压紧端轴承轴向力除本身附加轴向力外其他所有轴向力的代数和； 3)放松端轴承轴向力本

11、身的附加轴向力。,主要有： 1、点蚀 对回转轴承，各元件接触表面都有可能发生 点蚀。,18.4.4 失效形式,3、磨粒磨损、粘着磨损 4、其他失效如锈蚀、电腐蚀等,2、塑性变形,18.4.5 计算准则,1、一般工作条件的回转滚动轴承，应进行接触疲劳寿命计算和静强度计算；2、摆动或转速较低的轴承，只需作静强度计算；3、高速轴承，除进行寿命计算外，还需核验 极限转速。,,18.4.4 失效形式,18.5.1基本额定动载荷和基本额定寿命,18.5 滚动轴承的动载荷和寿命计算,轴承寿命：轴承中任一元件出现疲劳剥落 扩展迹象前运转的总转数或一定转速下的 工作小时数。,基本额定寿命：是指90%可靠度、常用

12、材料 和加工质量、常规运转条件下的寿命，以 符号L10（r）或L10h（h）表示。,修正额定寿命：,基本额定动载荷（C、C、Ca）： 基本额定寿命为一百万转（106）时轴承 所能承受的恒定载荷。 即在C作用下，轴承可以工作106 转而不 发生点蚀失效，其可靠度为90%。 基本额定动载荷大，轴承抗疲劳的承载能力 相应较强。,18.5.1基本额定动载荷和基本额定寿命,18.5.2 当量动载荷,实际工况中，滚动轴承常同时受径向和 轴向联合载荷。为了计算轴承寿命时将基 本额定动载荷与实际载荷在相同条件下比 较，需将实际工作载荷转化为当量动载荷。,在当量动载荷作用下，轴承的寿命与实际 联合载荷下轴承

13、的寿命相同。,当量动载荷P的计算公式：,18.5.3 基本额定寿命,滚动轴承的寿命随载荷的增大而降低， 寿命与载荷的关系曲线如图18.14,r,,,若轴承工作转速为n r /min,h,,,若已知P、预期寿命，由下式求C：,N,,18.5.3 基本额定寿命,静载荷是指轴承套圈相对转速为零时 作用在轴承上的载荷。 为限制滚动轴承在静载荷作用下产生 过大的接触应力和永久变形，需进行静 载荷计算。,18.6 滚动轴承的静载荷计算,18.6.1基本额定静载荷,基本额定静载荷（径向C0r，轴向C0a）：,指轴承最大载荷滚动体与滚道接触中心处 引起以下接触应力时所相当的假想径向 载荷或中心轴向静载荷：

14、 调心球轴承4600MPa， 所有球轴承4200MPa， 所有滚子轴承4000MPa,同时受径向和轴向联合载荷的轴承， 应按当量静载荷进行计算。,18.6.2 当量静载荷,18.6.1基本额定静载荷,在当量静载荷作用下，轴承最大载荷滚动体与滚道接触处引起的接触应力与联合载荷作用时相同。,向心轴承,0的向心轴承（如N类，滚针轴承）,18.6.2 当量静载荷,,=900的推力轴承（如5类，推力滚子轴承）,,的推力调心滚子轴承，当,时,18.6.3静载荷计算,安全系数见表18.13、18.14。,,18.6.2 当量静载荷,滚动轴承转速过高时会使摩擦面间产生 高温，影响润滑剂性能，破坏油膜，从而

15、 导致滚动体回火或元件胶合失效。,18.7 极限转速,轴承的工作转速应低于其极限转速。,极限转速是指轴承在一定的工作条件下，达到所能承受最高热平衡温度时的转速值。,性能表中所给出的极限转速值分别是在 1）脂润滑和油润滑条件下确定的，2)仅适用于0级公差，3)润滑冷却正常，4)与刚性轴承座和轴配合，5)轴承载荷P0.1C（C为轴承的基本额定动载荷，向心轴承只受径向载荷，推力轴承只受轴向载荷）的轴承。,当轴承载荷P0.1C时，接触应力将增大；,18.7 极限转速,承受联合载荷时，受载滚动体将增加， 这都会增大轴承接触表面间的摩擦，使润 滑状态变坏。此时，极限转速值应修正，,实际许用转速值可按下式计

16、算,N=f1f2N0,式中 n-实际许用转速，r/min； n0-轴承的极限转速，r/min； f1-载荷系数（图18.19）； f2-载荷分布系数（图18.20）。,,18.7 极限转速,轴承的组合结构设计包括： 1）轴系的固定；2）轴承与相关零件的配合； 3）轴承的润滑与密封；4）提高轴承系统的 刚度。,18.9 滚动轴承的组合结构设计,为保证滚动轴承轴系能正常传递轴向力且 不发生窜动，在轴上零件定位固定的基础上，必须合理地设计轴系支点的轴向固定结构。,典型的结构形式有三类：,18.9.1 轴系支点固定的结构型式,每个轴承分别承受一个方向的轴向力。 如图18.23、18.24。为允许轴工作

17、时有 少量热膨胀，轴承安装时应留有0.25mm 0.4mm的轴向间隙（间隙很小，结构图 上不必画出）.,深沟球轴承（或角接触球轴承、 圆锥滚子轴承,18.9.1 轴系支点固定的结构型式,,,1 两端单向固定,普通工作温度下的短轴（跨距L<400mm）,为允许轴工作 时有少量热膨胀， 轴承安装时应留有0.25mm-0.4mm的轴向间隙。,18.9.1 轴系支点固定的结构型式,间隙量常用垫片或调整螺钉调节。,18.9.1 轴系支点固定的结构型式,,2、一端双向固定、一端游动,长轴（L350mm) 或工作温度较高时，轴的热膨胀收缩量较大。,18.9.1 轴系支点固定的结构型式,18.9.1 轴系支点

18、固定的结构型式,18.9.1 轴系支点固定的结构型式,要求能左右双向游动的轴，可采用两端游动的轴系结构。如图18.28所示。 人字齿轮传动的高速主动轴，为了自动补偿轮齿两侧螺旋角的误差，使轮齿受力均匀，采用允许轴系左右少量轴向游动的结构，故两端都选用圆柱滚子轴承。与其相啮合的低速齿轮轴系则必须两端固定，以便两轴都得到轴向定位。,3、两端游动,18.9.1 轴系支点固定的结构型式,轴承在轴上一般用轴肩或套筒定位， 定位端面与轴线保持良好的垂直度。 为保证可靠定位，轴肩圆角半径r1必 须小于轴承的圆角半径r。轴肩的高度 通常不大于内圈高度的3/4，过高不便 于轴承拆卸。,轴承内圈的轴向固定应根

19、据轴向载荷的 大小及转速高低选用：轴端挡圈、圆螺母、 轴用弹性挡圈等结构。,18.9.1 轴系支点固定的结构型式,外圈则采用机座孔端面、孔用弹性挡圈、压板、端盖等形式固定。 如图18.30、18.31所示。,18.9.2 滚动轴承的配合,滚动轴承是标准组件，所以与相关零件 配合时其内孔和外径分别是基准孔和基准轴，在配合中不必标注。决定配合时最主 要的问题是轴承内、外圈所承受的载荷状态。,一般来说，尺寸大、载荷大、振动大、 转速高或工作温度高等情况下应选紧一 些的配合，而经常拆卸或游动套圈则采 用较松的配合。,增加轴承系统的刚度对提高轴的旋转精度、 减少振动噪声和保证轴承寿命都是有利的。 1、选

20、用合理的轴承类型； 如双列轴承刚度单列轴承。 2、合理安排轴承的组合方式；,18.9.3提高轴系刚度的措施,3、轴承预紧。 向心角接触轴承可通过预紧的方法使轴承带负游隙运行。 预紧对某些可调游隙式轴承，安装时给予一定的轴向压紧力，使内外圈产生相对位移而消除游隙，并在套圈与滚动体接触处产生弹性预变形。,,图18.35,18.10 滚动轴承的润滑与密封,18.10.1 滚动轴承的润滑,润滑主要是为了降低摩擦阻力和减轻磨损，同时也有吸振、冷却、防锈和密封等作用。 合理的润滑对提高轴承性能，延长轴承的 使用寿命有重要意义。 滚动轴承的润滑材料有润滑油、润滑脂及 固体润滑剂.,d为轴颈直径，mm；n为工

21、作转速，r/min。,具体润滑方式可根据速度因素dn值，参考表18.17选择。,目的：防止润滑剂中脂或油的泄漏， 而且还要防止有害异物从外部侵入轴承内。,18.10.2 滚动轴承的密封,接触式密封和非接触式密封两大类。 非接触式密封不受速度限制。 接触式密封只能用在线速度较低的场合，为保证密封的寿命及减少轴的磨损，轴接触部分的硬度应在HRC40以上，表面粗糙度宜小于Ra1.60m Ra0.80um。,密封按照其原理不同可分为,常见密封装置的结构和特点见表18.18。,,,图18.16,,圆锥滚子轴承,圆柱滚子轴承,关节轴承可承受径向负荷、轴向负荷或径向、轴向联合负荷。有较大的载荷能力与抗腐蚀、耐磨损、自调心、润滑好和自润滑、防污物的特点。关节轴承可广泛应用于农业机械、工程机械、矿山机械、冶金机械、动力机械等行业。,深沟球轴承,角接触球轴承,单列推力球轴承,推力调心滚子轴承,圆锥滚子轴承,圆柱滚子轴承,深沟轴承,角接触球轴承,单列推力球轴承,,,,返回,