滾動(dòng)軸承的選擇與校核機(jī)械設(shè)計(jì)華中科技大學(xué)實(shí)用教案

1、2. 滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承(gndngzhuchng)的基本結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)內(nèi)圈內(nèi)圈 與軸配合與軸配合(pih)外圈外圈 與機(jī)座與機(jī)座(j zu)配配合合滾動(dòng)體滾動(dòng)體 在滾道中產(chǎn)生滾動(dòng)摩擦在滾道中產(chǎn)生滾動(dòng)摩擦球球滾子滾子圓柱滾子圓柱滾子滾針滾針鼓形滾子鼓形滾子圓錐滾子圓錐滾子非對(duì)稱鼓形滾子非對(duì)稱鼓形滾子螺旋滾子螺旋滾子保持架保持架 保持滾動(dòng)體位置保持滾動(dòng)體位置除滾動(dòng)體外，其它元件可有可無除滾動(dòng)體外，其它元件可有可無第1頁/共30頁第一頁，共31頁。3. 滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承(gndngzhuchng)的主要類型的主要類型向心向心(xin xn)軸承軸承徑向徑向(jn xin)接觸軸承接觸軸承向心角接觸軸

2、承向心角接觸軸承00主要承受主要承受rF球軸承亦能承受較小球軸承亦能承受較小aF同時(shí)承受同時(shí)承受rFaF和和00450 ：滾動(dòng)體同外圈滾道接觸滾動(dòng)體同外圈滾道接觸點(diǎn)的法線與垂直于軸承軸心點(diǎn)的法線與垂直于軸承軸心線的平面之間的夾角線的平面之間的夾角推力軸承推力軸承推力角接觸軸承推力角接觸軸承軸向接觸軸承軸向接觸軸承009045rF也承受較小也承受較小主要承受主要承受aF090aF只能承受只能承受軸向承載能力軸向承載能力按公稱接觸角按公稱接觸角分類分類第2頁/共30頁第二頁，共31頁。球軸承球軸承滾子滾子(n z)軸承軸承按滾動(dòng)體分類按滾動(dòng)體分類4. 滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承(gndngzhuchng)的

3、代號(hào)的代號(hào)前置前置(qin zh)代號(hào)代號(hào)基本代號(hào)基本代號(hào)后置代號(hào)后置代號(hào)用字母和數(shù)字表示軸承的結(jié)構(gòu)、用字母和數(shù)字表示軸承的結(jié)構(gòu)、公差及材料的特殊要求等公差及材料的特殊要求等公差等級(jí)公差等級(jí) 2 4 5 6 6X 0標(biāo)注標(biāo)注 /P2 /P4 /P5 /P6 /P6X 不標(biāo)不標(biāo) 例如；例如；用字母表示軸承用字母表示軸承的分部件的分部件例如；例如； L表示分離軸承表示分離軸承 的可分離套圈的可分離套圈第3頁/共30頁第三頁，共31頁?；净?jbn)代號(hào)代號(hào)6 1 2 0 6內(nèi)徑內(nèi)徑(ni jn)代號(hào)代號(hào) 直徑系列代號(hào)直徑系列代號(hào) 同一內(nèi)徑同一內(nèi)徑(ni jn)有不有不同的直徑同的直徑 寬度系列

4、代號(hào)寬度系列代號(hào) 內(nèi)外徑相同時(shí)有不同的寬度內(nèi)外徑相同時(shí)有不同的寬度6 深溝深溝 球軸承球軸承類型代號(hào)類型代號(hào)7 角接觸球軸承角接觸球軸承3 圓錐滾子軸承圓錐滾子軸承5 推力球軸承推力球軸承5內(nèi)徑內(nèi)徑一般為：一般為：代號(hào)代號(hào) 0 1 2 36 寬度寬度 窄窄 正常正常 寬寬 特寬特寬代號(hào)代號(hào) 0、1 2 3 4 直徑直徑 特輕特輕 輕輕 中中 重重第4頁/共30頁第四頁，共31頁。二、滾動(dòng)軸承二、滾動(dòng)軸承(gndngzhuchng)的選擇的選擇1. 類型類型(lixng)選擇選擇(1) 載荷的大小、方向載荷的大小、方向(fngxing)和性質(zhì)和性質(zhì)載荷大小載荷大小 小：?。呵蜉S承球軸承 (點(diǎn)接觸

5、點(diǎn)接觸)大：大：滾子軸承滾子軸承 (線接觸線接觸)載荷方向載荷方向rF：深溝球軸承：深溝球軸承 (6類類)圓柱滾子軸承圓柱滾子軸承aF：推力球軸承：推力球軸承 (5類類)推力滾子軸承推力滾子軸承aFrF和和arFF raFF (6類類)(5類類) + ( 6類類)角接觸球軸承角接觸球軸承 (7類類)圓錐滾子軸承圓錐滾子軸承 (3類類)aFrF、載荷性質(zhì)載荷性質(zhì) 平穩(wěn)：平穩(wěn)：球軸承球軸承 沖擊：沖擊：滾子軸承滾子軸承 第5頁/共30頁第五頁，共31頁。(2) 轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)(xunzhun)精度精度球軸承球軸承 極限轉(zhuǎn)速極限轉(zhuǎn)速 和和 旋轉(zhuǎn)精度旋轉(zhuǎn)精度 比滾子比滾子(n z)軸承的高軸承的

6、高推力軸承推力軸承(zhuchng) 極限轉(zhuǎn)速極限轉(zhuǎn)速 低低 (離心力使?jié)L動(dòng)體與保持架摩擦嚴(yán)重離心力使?jié)L動(dòng)體與保持架摩擦嚴(yán)重)整體保持架整體保持架 極限轉(zhuǎn)速極限轉(zhuǎn)速 比分離的高比分離的高球軸承球軸承 滾子軸承滾子軸承高速、輕載高速、輕載低速、重載低速、重載(3) 調(diào)心性能調(diào)心性能(4) 其它其它支承剛度差、軸承座孔不同心、多支點(diǎn)支承剛度差、軸承座孔不同心、多支點(diǎn)內(nèi)外圈相對(duì)偏轉(zhuǎn)一定角度仍可正常運(yùn)轉(zhuǎn)內(nèi)外圈相對(duì)偏轉(zhuǎn)一定角度仍可正常運(yùn)轉(zhuǎn)裝拆方便裝拆方便價(jià)格價(jià)格球軸承比滾子軸承低球軸承比滾子軸承低精度低的價(jià)格低精度低的價(jià)格低 (一般公差等級(jí)選一般公差等級(jí)選 0 級(jí)級(jí) )內(nèi)外圈分離的軸承內(nèi)外圈分離的軸承

7、(圓錐滾子軸承圓錐滾子軸承 )第6頁/共30頁第六頁，共31頁。2. 尺寸尺寸(ch cun)選擇選擇軸承軸承(zhuchng)內(nèi)徑內(nèi)徑 與軸頸直徑與軸頸直徑(zhjng)相等相等 直徑系列直徑系列 載荷很小載荷很小 超輕或特輕系列超輕或特輕系列載荷很大載荷很大重系列重系列一般情況一般情況輕或中系列輕或中系列校核計(jì)算校核計(jì)算選擇軸承選擇軸承寬度系列寬度系列一般選正常系列一般選正常系列代號(hào)代號(hào) 0 1 2 36 寬度寬度 窄窄 正常正常 寬寬 特寬特寬代號(hào)代號(hào) 0、1 2 3 4 直徑直徑 特輕特輕 輕輕 中中 重重第7頁/共30頁第七頁，共31頁。三、滾動(dòng)軸承的組合三、滾動(dòng)軸承的組合(zh)設(shè)

8、計(jì)設(shè)計(jì)1. 軸承軸承(zhuchng)的軸向固定的軸向固定(1) 軸承軸承(zhuchng)內(nèi)圈的軸向固定內(nèi)圈的軸向固定軸肩軸肩軸肩軸肩 + 彈性擋圈彈性擋圈軸肩軸肩 + 圓螺母與圓螺母與 止退墊圈止退墊圈軸肩軸肩 + 軸端擋圈軸端擋圈 與螺栓與螺栓aF0aF或或較小時(shí)較小時(shí)aF不大時(shí)不大時(shí)aF較大時(shí)較大時(shí)aF較大時(shí)較大時(shí)第8頁/共30頁第八頁，共31頁。(2) 軸承軸承(zhuchng)外圈的軸向固定外圈的軸向固定軸承軸承(zhuchng)端蓋端蓋軸承座孔凸肩軸承座孔凸肩孔用彈性孔用彈性(tnxng)擋圈擋圈aF較大時(shí)較大時(shí)aF較大時(shí)較大時(shí)aF較小時(shí)較小時(shí)第9頁/共30頁第九頁，共31頁。(

9、1) 兩端兩端(lin dun)固定固定2. 軸承支承軸承支承(zh chn)的結(jié)構(gòu)形式的結(jié)構(gòu)形式軸上兩個(gè)支點(diǎn)上的軸承，其內(nèi)外圈的固定不能只從本身軸上兩個(gè)支點(diǎn)上的軸承，其內(nèi)外圈的固定不能只從本身(bnshn)著眼著眼要求：要求：在軸向力作用下，軸不產(chǎn)生軸向竄動(dòng)在軸向力作用下，軸不產(chǎn)生軸向竄動(dòng)軸受熱伸長時(shí)，不致于影響軸承運(yùn)轉(zhuǎn)軸受熱伸長時(shí)，不致于影響軸承運(yùn)轉(zhuǎn)每個(gè)支點(diǎn)限制軸的一個(gè)方向移動(dòng)，每個(gè)支點(diǎn)限制軸的一個(gè)方向移動(dòng)，合起來限制軸的雙向移動(dòng)合起來限制軸的雙向移動(dòng)適用于短軸、溫升不高的場合適用于短軸、溫升不高的場合考慮軸受熱伸長在一端應(yīng)留有考慮軸受熱伸長在一端應(yīng)留有間隙間隙 C = 0.20.4mm由

10、調(diào)整墊片保證間隙由調(diào)整墊片保證間隙間隙間隙 C第10頁/共30頁第十頁，共31頁。(2) 一端固定一端固定(gdng)、一端游動(dòng)、一端游動(dòng)軸承內(nèi)部軸承內(nèi)部(nib)不能游動(dòng)不能游動(dòng)軸承內(nèi)部軸承內(nèi)部(nib)可以游動(dòng)可以游動(dòng)一個(gè)支點(diǎn)限制軸的雙向移動(dòng)，一個(gè)支點(diǎn)限制軸的雙向移動(dòng)，一個(gè)支點(diǎn)可以軸向移動(dòng)一個(gè)支點(diǎn)可以軸向移動(dòng)適用于長軸、工作溫度較高的場合適用于長軸、工作溫度較高的場合(3) 兩端游動(dòng)兩端游動(dòng)由于左右螺旋角加工誤差，由于左右螺旋角加工誤差，人字齒輪軸會(huì)左右竄動(dòng)，人字齒輪軸會(huì)左右竄動(dòng)，主動(dòng)軸設(shè)計(jì)為兩端游動(dòng)支承主動(dòng)軸設(shè)計(jì)為兩端游動(dòng)支承從動(dòng)軸設(shè)計(jì)為兩端固定支承從動(dòng)軸設(shè)計(jì)為兩端固定支承第11頁/共3

11、0頁第十一頁，共31頁。3. 軸承支承設(shè)計(jì)軸承支承設(shè)計(jì)(shj)的兩個(gè)特殊問題的兩個(gè)特殊問題角接觸角接觸(jich)球軸承球軸承圓錐滾子圓錐滾子(n z)軸承軸承的排列的排列 正裝正裝“面對(duì)面面對(duì)面” 反裝反裝“背靠背背靠背”必須成對(duì)使用必須成對(duì)使用懸臂受力懸臂受力調(diào)整間隙調(diào)整間隙變小變小變大變大變形小變形小變形大變形大方便方便不便不便正裝正裝反裝反裝跨距跨距第12頁/共30頁第十二頁，共31頁。典型典型(dinxng)支承結(jié)構(gòu)支承結(jié)構(gòu)車床主軸車床主軸(zhzhu)的支承結(jié)構(gòu)的支承結(jié)構(gòu)一端一端(ydun)固定、一端固定、一端(ydun)游動(dòng)游動(dòng)螺母調(diào)整軸承游隙螺母調(diào)整軸承游隙螺母予緊軸承螺母予

12、緊軸承第13頁/共30頁第十三頁，共31頁。4. 軸承軸承(zhuchng)間隙的調(diào)整間隙的調(diào)整(1) 軸承軸承(zhuchng)內(nèi)部游隙的調(diào)整內(nèi)部游隙的調(diào)整墊片墊片(din pin)調(diào)整調(diào)整螺釘調(diào)整螺釘調(diào)整圓螺母調(diào)整圓螺母調(diào)整第14頁/共30頁第十四頁，共31頁。(2) 軸承組合軸承組合(zh)位置的調(diào)整位置的調(diào)整(3) 軸承軸承(zhuchng)的予緊的予緊套杯結(jié)構(gòu)套杯結(jié)構(gòu)(jigu)利用金屬墊片利用金屬墊片消除游隙、提高消除游隙、提高旋轉(zhuǎn)精度和支承旋轉(zhuǎn)精度和支承剛度剛度第15頁/共30頁第十五頁，共31頁。5. 軸承軸承(zhuchng)的配合的配合配合配合(pih)內(nèi)圈與軸內(nèi)圈與軸外圈

13、與座孔外圈與座孔內(nèi)圈內(nèi)圈(動(dòng)圈動(dòng)圈) 取緊一點(diǎn)取緊一點(diǎn)(y din)外圈外圈(不動(dòng)圈不動(dòng)圈) 取松一點(diǎn)取松一點(diǎn)避免滾道上某一避免滾道上某一接觸點(diǎn)始終停留接觸點(diǎn)始終停留在在 A 處處平穩(wěn)平穩(wěn) 取松一點(diǎn)取松一點(diǎn)變化變化 取緊一點(diǎn)取緊一點(diǎn)載荷性質(zhì)載荷性質(zhì)游動(dòng)支承外圈游動(dòng)支承外圈載荷方向不變時(shí)載荷方向不變時(shí)取松一點(diǎn)取松一點(diǎn)6. 軸承的裝拆軸承的裝拆定位軸肩高度應(yīng)低于內(nèi)圈高度定位軸肩高度應(yīng)低于內(nèi)圈高度外圈應(yīng)留拆卸高度或設(shè)計(jì)拆卸螺孔外圈應(yīng)留拆卸高度或設(shè)計(jì)拆卸螺孔第16頁/共30頁第十六頁，共31頁。7. 軸承軸承(zhuchng)的潤滑與密封的潤滑與密封(1) 軸承軸承(zhuchng)的潤滑的潤滑減摩、

14、降溫減摩、降溫(jing wn)潤滑脂潤滑脂潤滑油潤滑油重載、低速重載、低速定期添加定期添加高速、精密件高速、精密件手工定期加油、飛濺、油泵手工定期加油、飛濺、油泵(2) 軸承的密封軸承的密封接觸式接觸式非接觸式非接觸式氈圈密封氈圈密封密封圈密封密封圈密封間隙密封間隙密封迷宮密封迷宮密封防油流出、防塵進(jìn)入防油流出、防塵進(jìn)入間隙密封間隙密封迷宮密封迷宮密封密封圈密封密封圈密封氈圈密封氈圈密封第17頁/共30頁第十七頁，共31頁。四、滾動(dòng)軸承四、滾動(dòng)軸承(gndngzhuchng)的受力分析及計(jì)算準(zhǔn)則的受力分析及計(jì)算準(zhǔn)則1. 受力分析受力分析(fnx)(1) 載荷載荷(zi h)分布分布上半周滾動(dòng)

15、體不受載上半周滾動(dòng)體不受載下半周滾動(dòng)體承載也不相同下半周滾動(dòng)體承載也不相同zFQr5max滾動(dòng)體個(gè)數(shù)滾動(dòng)體個(gè)數(shù)(2) 應(yīng)力分布應(yīng)力分布滾動(dòng)體上某點(diǎn)滾動(dòng)體上某點(diǎn) a 的接觸應(yīng)力的接觸應(yīng)力內(nèi)圈上某點(diǎn)內(nèi)圈上某點(diǎn) b 的接觸應(yīng)力的接觸應(yīng)力外圈上某點(diǎn)外圈上某點(diǎn) c 的接觸應(yīng)力的接觸應(yīng)力(以深溝球軸承以深溝球軸承 為例為例 )第18頁/共30頁第十八頁，共31頁。2. 失效失效(sh xio)形式及計(jì)算準(zhǔn)則形式及計(jì)算準(zhǔn)則控制控制(kngzh)動(dòng)載荷動(dòng)載荷控制控制(kngzh)靜載荷靜載荷動(dòng)載荷動(dòng)載荷引起點(diǎn)蝕引起點(diǎn)蝕limHH靜載荷靜載荷引起塑性變形引起塑性變形S失效形式失效形式計(jì)算準(zhǔn)則計(jì)算準(zhǔn)則控制動(dòng)載荷控

16、制動(dòng)載荷控制靜載荷控制靜載荷疲勞壽命計(jì)算疲勞壽命計(jì)算靜強(qiáng)度校核靜強(qiáng)度校核第19頁/共30頁第十九頁，共31頁。五、滾動(dòng)軸承五、滾動(dòng)軸承(gndngzhuchng)的疲勞壽命計(jì)算的疲勞壽命計(jì)算1. 基本額定基本額定( dng)壽命壽命單個(gè)軸承的壽命單個(gè)軸承的壽命(shumng)不能作為同型號(hào)的一批軸承不能作為同型號(hào)的一批軸承的壽命的壽命(shumng)基本額定壽命：一批相同軸承在試驗(yàn)條件下，基本額定壽命：一批相同軸承在試驗(yàn)條件下，10%的軸承的軸承發(fā)生發(fā)生 疲勞點(diǎn)蝕時(shí)所達(dá)到的壽命疲勞點(diǎn)蝕時(shí)所達(dá)到的壽命對(duì)單個(gè)軸承而言，能達(dá)到此壽命的可靠度為對(duì)單個(gè)軸承而言，能達(dá)到此壽命的可靠度為 90%rL6101

17、01用總轉(zhuǎn)數(shù)用總轉(zhuǎn)數(shù)表示表示10L第20頁/共30頁第二十頁，共31頁。2. 軸承軸承(zhuchng)的壽命計(jì)算式的壽命計(jì)算式(1) 載荷載荷(zi h)-壽命曲線壽命曲線對(duì)一批軸承，在不同載荷對(duì)一批軸承，在不同載荷(zi h)下作下作壽命試驗(yàn)所得曲線壽命試驗(yàn)所得曲線(2) 基本額定動(dòng)載荷基本額定動(dòng)載荷使?jié)L動(dòng)軸承的基本額定壽命為使?jié)L動(dòng)軸承的基本額定壽命為101L時(shí)，軸承所承受的載荷時(shí)，軸承所承受的載荷基本額定動(dòng)載荷基本額定動(dòng)載荷 C徑向徑向rC軸向軸向aC向心軸承向心軸承 純徑向載荷純徑向載荷推力軸承推力軸承 純軸向載荷純軸向載荷同類軸承：同類軸承：C軸承尺寸軸承尺寸承載能力承載能力第21頁

18、/共30頁第二十一頁，共31頁。(3) 壽命壽命(shumng)計(jì)算式計(jì)算式外載為外載為 P 時(shí)軸承時(shí)軸承(zhuchng)的壽命的壽命110CLPrPCL)(10610以小時(shí)以小時(shí)(xiosh)表示表示hPCnLh)(60106考慮到溫度變化，引入溫度系數(shù)考慮到溫度變化，引入溫度系數(shù)tfhPCfnLth)(60106滾子軸承滾子軸承310球軸承球軸承3第22頁/共30頁第二十二頁，共31頁。61060hnLPC校核軸承校核軸承(zhuchng)壽命壽命已知已知軸承軸承(zhuchng)型號(hào)型號(hào) ( 即即C )外載外載PhPCfnLth)(60106hL軸承壽命軸承壽命hL預(yù)期壽命預(yù)期壽命？選

19、擇軸承選擇軸承(zhuchng)型號(hào)型號(hào) ( 即即C )已知已知外載外載PhL預(yù)期壽命預(yù)期壽命滿足預(yù)期壽命時(shí)軸承的滿足預(yù)期壽命時(shí)軸承的CC所選軸承的所選軸承的第23頁/共30頁第二十三頁，共31頁。3. 軸承軸承(zhuchng)的當(dāng)量動(dòng)載荷的當(dāng)量動(dòng)載荷基本基本(jbn)額定動(dòng)載荷額定動(dòng)載荷 C 向心向心(xin xn)軸承軸承 純徑向載荷純徑向載荷 純軸向載荷純軸向載荷 推力軸承推力軸承rF)(arYFXF Pf實(shí)際工作中，軸承同時(shí)受實(shí)際工作中，軸承同時(shí)受復(fù)合作用復(fù)合作用rFaFaFPfPf純載荷純載荷 轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化P當(dāng)量動(dòng)載荷當(dāng)量動(dòng)載荷假想載荷假想載荷在該載荷作用下，軸承的壽命與實(shí)際復(fù)合載荷作

20、用相同在該載荷作用下，軸承的壽命與實(shí)際復(fù)合載荷作用相同PrF對(duì)只承受對(duì)只承受的向心軸承：的向心軸承：aF對(duì)只承受對(duì)只承受的推力軸承：的推力軸承：同時(shí)承受同時(shí)承受aFrF復(fù)合載荷的向心軸承：復(fù)合載荷的向心軸承：Pf考慮實(shí)際工況，引入載荷系數(shù)考慮實(shí)際工況，引入載荷系數(shù)第24頁/共30頁第二十四頁，共31頁。徑向載荷系數(shù)徑向載荷系數(shù)(xsh) X 和軸向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)(xsh) Y 的確定的確定基本額定靜載荷，軸承的極限靜載荷值，亦分基本額定靜載荷，軸承的極限靜載荷值，亦分0CrC0aC00C軸承尺寸軸承尺寸第25頁/共30頁第二十五頁，共31頁。4. 角接觸球軸承角接觸球軸承和和圓錐滾子軸承圓錐滾子軸承軸向載荷軸向載荷的計(jì)算的計(jì)算aF作用于滾動(dòng)體的法向反力作用于滾動(dòng)體的法向反力iQ徑向分力徑向分力riQ軸向分力軸向分力aiQ由于存在接觸角由于存在接觸角(1) 派生軸向力派生軸向力S派生軸向力派生軸向力S承受徑向載荷承受徑向載荷rFaiQ第26頁/共30頁第二十六頁，共31頁。對(duì)軸承對(duì)軸承(zhuchng) 1：(2) 軸向載荷軸向載荷(zi h)的計(jì)算的計(jì)算121SFSFAa212SFSFAa左端軸肩左端軸肩內(nèi)圈內(nèi)圈外圈外圈端蓋端蓋箱體箱體右端軸肩右端軸肩軸承軸承(zhuchng) 2 的內(nèi)圈的內(nèi)圈外圈外圈