第14章-滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì)

第十四章滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì)重點(diǎn)內(nèi)容會(huì)選擇軸承類型，能進(jìn)行壽命計(jì)算和靜載荷計(jì)算重點(diǎn)掌握滾動(dòng)軸承組合設(shè)計(jì)方法1保持架:將滾動(dòng)體分開，沿滾道均勻分布。滾動(dòng)軸承的組成：外圈、內(nèi)圈、滾動(dòng)體、保持架。內(nèi)外圈上有滾道，使?jié)L動(dòng)體將沿著滾道滾動(dòng)。通常內(nèi)圈隨軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)，外圈固定?！?4-1滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)、類型和代號(hào)1、基本結(jié)構(gòu)22、滾動(dòng)軸承的主要類型公稱接觸角：滾動(dòng)體與套圈接觸處的法線與軸承的徑向平面(垂直于軸承軸心線)之間的夾角。按接觸角分滾動(dòng)體形狀向心軸承-徑向載荷推力軸承-軸向載荷圓柱滾子圓錐滾子球面滾子滾針球軸承滾子軸承3接觸角↑→軸向承載能力↑表14-1各類軸承的公稱接觸角=0?向心軸承推力軸承徑向接觸向心角接觸軸向接觸推力角接觸0?<<45?=90?45?<<90?4徑向載荷軸向載荷公稱接觸角向心軸承推力軸承徑向接觸向心角接觸軸向接觸推力角接觸53、滾動(dòng)軸承的代號(hào)代號(hào)=前置代號(hào)＋基本代號(hào)＋后置代號(hào)表14-3軸承基本代號(hào)五二一類型代號(hào)尺寸系列代號(hào)內(nèi)徑代號(hào)寬、高系列直徑代號(hào)四三61).基本代號(hào)類型代號(hào)尺寸系列代號(hào)內(nèi)徑代號(hào)表14-2直徑寬度零不標(biāo)表14-4表14-5調(diào)心滾子和圓錐滾子軸承例外73.后置代號(hào)內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.前置代號(hào)成套軸承分部件表14-6前置、后置代號(hào)作用：表征軸承在結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、公差、技術(shù)要求等改變的情況。公差等級(jí)表14-7配置代號(hào)表14-983.后置代號(hào)內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.前置代號(hào)成套軸承分部件表14-7前置、后置代號(hào)作用：表征軸承在結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、公差、技術(shù)要求等改變的情況。公差等級(jí)表14-8配置代號(hào)表14-99實(shí)例：說明滾動(dòng)軸承7312AC/P6的含義7(0)312AC/P6公稱接觸角=25?

軸承內(nèi)徑d=12×5=60mm直徑系列代號(hào)，3(中)系列

寬度代號(hào)，0(窄)系列，不標(biāo)出

角接觸球軸承

公差等級(jí)6級(jí)

10§14-2滾動(dòng)軸承類型的選擇根據(jù)載荷情況、轉(zhuǎn)速高低、空間位置、調(diào)心性能以及其他要求，確定滾動(dòng)軸承的類型。1.原則1)球軸承承載能力較低，抗沖擊能力較差，但旋轉(zhuǎn)精度和極限轉(zhuǎn)速高，適用于輕載、高速和旋轉(zhuǎn)精度高的場(chǎng)合。2)滾子軸承承載能力較高，抗沖擊能力較強(qiáng)，但旋轉(zhuǎn)精度和極限轉(zhuǎn)速低，適用于重載或有沖擊載荷的場(chǎng)合。113)以徑向載荷為主可采用深溝球軸承；軸向載荷和徑向載荷都較大的可選用角接觸或圓錐滾子軸承；軸向載荷比徑向載荷大很多或要求變形小的可用圓柱滾子（或深溝球軸承）和推力軸承聯(lián)合使用。4)一根軸的兩個(gè)軸承孔的同心度難以保證，或軸受載后發(fā)生較大的撓曲變形，應(yīng)選用調(diào)心軸承。5)考慮經(jīng)濟(jì)性。12§14-3滾動(dòng)軸承的主要失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則一、主要失效形式1.疲勞點(diǎn)蝕設(shè)計(jì)：潘存云Fr徑向載荷的分布Fmaxδ0受徑向載荷Fr時(shí)，各接觸點(diǎn)存在彈性變形，導(dǎo)致內(nèi)圈沿Fr方向下移，上半圈滾動(dòng)體不受力。內(nèi)圈隨軸滾動(dòng)時(shí)，滾動(dòng)體自轉(zhuǎn)(繞自身軸心)和公轉(zhuǎn)(軸承中心)。因此滾動(dòng)體上所受的應(yīng)力為變應(yīng)力。132.塑性變形低速軸承：n<10r/min，受到靜載荷或沖擊載荷時(shí)，若軸承滾道和滾動(dòng)體接觸處的局部應(yīng)力超過材料的屈服極限，會(huì)出現(xiàn)表面的塑性變形，導(dǎo)致破壞。二、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則1.壽命計(jì)算一般轉(zhuǎn)速軸承-疲勞點(diǎn)蝕2.靜強(qiáng)度計(jì)算低速軸承——塑性變形1415§14-4滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算1.軸承壽命軸承中任一元件(滾動(dòng)體、套圈)首次出現(xiàn)疲勞擴(kuò)展跡象前的總轉(zhuǎn)數(shù)L或一定轉(zhuǎn)速下所工作小時(shí)數(shù)h。2.基本額定壽命一批同型號(hào)的軸承，在相同的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，其中90%不發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕之前所轉(zhuǎn)過的總?cè)?shù)L或一定轉(zhuǎn)速下所工作的小時(shí)數(shù)Lh。一.基本概念163.滾動(dòng)軸承的可靠度在相同的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，一組相同的軸承期望達(dá)到或超過規(guī)定壽命的百分率。單個(gè)軸承的可靠度：其達(dá)到或超過規(guī)定壽命的概率。4.基本額定動(dòng)載荷C一批滾動(dòng)軸承理論上能夠承受的載荷，在該載荷作用下，軸承的基本額定壽命L為106轉(zhuǎn)。17二、滾動(dòng)軸承壽命計(jì)算的基本公式-壽命指數(shù)，球軸承=3，滾子軸承=10/3P-當(dāng)量動(dòng)載荷L-基本額定壽命PL=常數(shù)PL=常數(shù)軸承載荷壽命曲線在基本額定壽命L=1(106)，可靠度為90%時(shí)，軸承能承受的載荷?；绢~定動(dòng)載荷CPL=C×10618ft≤12012515017520022525030035010.950.900.850.800.750.700.600.50注意：溫度超過120℃,Ct=C×ft溫度系數(shù)ftPL=C×106基本額定動(dòng)載荷C-可查手冊(cè)向心軸承：Cr推力軸承：Ca給定轉(zhuǎn)速下的小時(shí)數(shù)表示基本額定壽命

19三、滾動(dòng)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷2.計(jì)算公式通式徑向載荷軸向載荷fp動(dòng)載荷系數(shù)，表14-13。X-徑向動(dòng)載荷系數(shù)，Y-軸向動(dòng)載荷系數(shù)；見表14-12。1.目的：為計(jì)算的壽命可以與基本額定動(dòng)載荷在相同的條件下比較，將實(shí)際的工作載荷轉(zhuǎn)換成徑向當(dāng)量動(dòng)載荷，簡(jiǎn)稱當(dāng)量動(dòng)載荷。20軸承類型、型號(hào)→徑向額定靜載荷C0r軸向載荷影響系數(shù)e軸承類型深溝球軸承0.0250.220.562.0100.070.241.021軸承類型角接觸球軸承0.0250.220.451.61100.040.241.530.070.271.400.130.311.260.250.341.0022三、角接觸球及圓錐滾子軸承軸向載荷FAaFr可查軸承標(biāo)準(zhǔn)Fn1F1FS1FSO載荷作用中心23三、角接觸球及圓錐滾子軸承軸向載荷FAaFR可查軸承標(biāo)準(zhǔn)Fn1F1FS1FSO載荷作用中心FS使?jié)L動(dòng)體脫離外圈的趨勢(shì)。向心推力軸承：成對(duì)使用，對(duì)稱安裝。FS-內(nèi)部軸向力，由于結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生的附加內(nèi)部軸向力。24面對(duì)面安裝(正裝)-窄邊相對(duì)背對(duì)背安裝(反裝)-寬邊相對(duì)25ⅠⅡ正安裝26正安裝27總結(jié)角接觸球軸承及圓錐滾子軸承軸向力的計(jì)算：1）判明軸上全部軸向力合力的指向，確定“壓緊端”和“放松端”軸承；2）“壓緊端”軸承的軸向力等于除本身的內(nèi)部軸向力外其他所有軸向力的代數(shù)和；3）“放松端”軸承的軸向力等于它本身的內(nèi)部軸向力。28軸承類型角接觸球軸承圓錐滾子軸承表14---14內(nèi)部軸向力Fs的計(jì)算公式29已知：圖為卷揚(yáng)機(jī)的傳動(dòng)裝置，一對(duì)軸承為圓錐滾子軸承30207，面對(duì)面安裝，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)承受中等沖擊，F(xiàn)R1＝1000N，F(xiàn)R2＝2000N，F(xiàn)A=800N，軸承的轉(zhuǎn)速n=1440r/min，預(yù)期壽命Lh=50000~60000h,合格否?例30解：1.求軸承的軸向載荷軸承2內(nèi)部軸向力為：FS2=FR2/2Y=625N軸承1內(nèi)部軸向力為：FS1=FR1/2Y=313N查手冊(cè)：30207軸承，Cr=51500N,e=0.37,Y=1.631FS1＋FA>FS2,FA1=FS1=313N,FA2=FS1+FA=1113N2.求軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷軸承1：FA1/FR1=313/1000=0.313<e查表14-13fp=1.5軸承2：FA2/FR2=0.5565>e查手冊(cè)X=0.4，Y=1.63.軸承壽命校核合適32§14-6滾動(dòng)軸承裝置設(shè)計(jì)軸向固定、調(diào)整、配合、裝拆、潤(rùn)滑和密封等。一、滾動(dòng)軸承的軸向固定1、兩端固定：工作溫度變化不大的短軸332、一端固定、一端游動(dòng)深溝球軸承34固定支點(diǎn)處軸向載荷較大：角接觸軸承+深溝球軸承35固定支點(diǎn)處軸向載荷不大：深溝球軸承＋軸肩固定支點(diǎn)處軸向載荷較?。荷顪锨蜉S承＋彈性擋圈游動(dòng)支點(diǎn)處：深溝球軸承游動(dòng)支點(diǎn)處軸向力較大：圓柱滾子軸承36調(diào)整墊片二、滾動(dòng)軸承裝置的調(diào)整1、軸承間隙的調(diào)整調(diào)整墊片調(diào)節(jié)螺釘調(diào)整墊片設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云螺釘調(diào)整372、軸承的預(yù)緊金屬墊片磨窄套圈設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云383、軸系部件工作位置的調(diào)整目的：使軸上的零件具有準(zhǔn)確的工作位置。如：圓錐齒輪傳動(dòng)，要求兩個(gè)節(jié)錐頂點(diǎn)相重合。錐頂點(diǎn)不重合！設(shè)計(jì)：潘存云錐頂點(diǎn)重合！套杯+調(diào)整墊片39三、滾動(dòng)軸承裝置的配合與裝拆1、軸承配合：內(nèi)圈與軸徑、外圈和軸承座間配合內(nèi)圈與軸采用基孔制-過盈配合松→緊：js6，j6，k6，m6，n640松→緊：G7，H7，JS7，J7外圈與座孔采用基軸制-間隙配合軸承內(nèi)孔的尺寸公差：上偏差為零，下偏差為負(fù)值。412、滾動(dòng)軸承的裝拆大尺寸軸承-熱油加熱軸承，干冰冷卻軸頸中小型軸承軟錘直接敲入或用管子壓住內(nèi)圈敲入安裝軸肩高度應(yīng)低于軸承內(nèi)圈高度拆軸承專用的拆卸軸承的工具：三爪拉力器42四、滾動(dòng)軸承裝置的潤(rùn)滑與密封1、軸承的潤(rùn)滑潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑油噴油、油霧潤(rùn)滑如果采用浸油潤(rùn)滑，油面不高于最下方滾動(dòng)體的中心潤(rùn)滑目的-減小摩擦、減輕磨損，吸振、降溫、降噪密封目的-防止灰塵、水分進(jìn)入軸承，阻止?jié)櫥瑒┝魇?32、軸承的密封1)接觸式密封2）非接觸式密封氈圈密封皮碗密封(密封圈密封)油溝式密封油環(huán)與油溝組合密封迷宮式密封脂潤(rùn)滑優(yōu)點(diǎn)：不容易流失、便于密封和維護(hù)，充填一次，可運(yùn)轉(zhuǎn)較長(zhǎng)時(shí)間。油潤(rùn)滑優(yōu)點(diǎn)：摩擦阻力小、能散熱，可在高速、高溫環(huán)境下使用。44毛氈圈密封(a)設(shè)計(jì)：潘存云(b)防漏油防灰塵密封圈密封密封唇朝里，目的是防漏油。密封唇朝外，主要目的是防灰塵、雜質(zhì)脂潤(rùn)滑，軸徑圓周軸速度v<4~5m/s。脂或油潤(rùn)滑，軸徑圓周軸速度v<7m/s。45適用場(chǎng)合：V<5～6m/s。=0.1~0.3mm油溝式密封設(shè)計(jì)：潘存云(a)(b)δδ46圖b為軸向曲路，因考慮到軸受熱后會(huì)變長(zhǎng)，間隙取δ=1.5~2mm。迷宮式封圈設(shè)計(jì)：潘存云(a)設(shè)計(jì)：潘存云(b)δδ=1.5~2mmδ473）組合式密封甩油環(huán)48作業(yè)14-6,14-11,14-1349正安裝正安裝50aFR可查軸承標(biāo)準(zhǔn)Fn1F1FS1FSO載荷作用中心△FS總是由軸承外圈指向“載荷作用中心”51反安裝正安裝拉緊52反安裝拉緊正安裝53指出圖中錯(cuò)誤1.軸端倒角尺寸不同

2.軸承安裝方式錯(cuò)誤3.兩個(gè)鍵槽位置應(yīng)位于同一母線4.軸承蓋與軸間應(yīng)有間隙5.聯(lián)軸器沒有可靠固定6.齒輪寬度應(yīng)超出軸頭54指出圖中錯(cuò)誤7.軸肩位置過高，超過了左側(cè)軸承內(nèi)圈的高度8.套筒位置過高，超過了右側(cè)軸承內(nèi)圈的高度9.蝸輪應(yīng)相對(duì)于兩端軸承對(duì)稱布置10.氈圈處錯(cuò)誤11.兩端倒角不一樣55指出圖中錯(cuò)誤改正圖56FA=1000NFR1=500NFR2=2000N判斷圖示一對(duì)7000AC軸承的安裝方式，并確定兩個(gè)軸承所受到的軸向載荷Fa1、Fa2的大小。57解：為反安裝。7000AC軸承的內(nèi)部軸向力:FS=0.7FRFS1=0.7FR1=350N,FS2=0.7F