滾動(dòng)軸承與滑動(dòng)軸承的對(duì)照表.ppt

1、,滾動(dòng)軸承與滑動(dòng)軸承的對(duì)照表,第十八章 滾動(dòng)軸承,演示,181 概 述,一、滾動(dòng)軸承的構(gòu)造,外圈、 內(nèi)圈、 滾動(dòng)體、 保持架,滾動(dòng)體的形狀,二、滾動(dòng)軸承的材料,1、內(nèi)圈、外圈和滾動(dòng)體 強(qiáng)度高，耐磨性好的鉻錳高碳剛，如GCr15，GCr15SiMn,2、保持架 較軟的材料，如低碳鋼、銅合金、鋁合金、工程塑料等,三、滾動(dòng)軸承的特點(diǎn),1、優(yōu)點(diǎn)：,1).摩擦小，效率高,啟動(dòng)力矩小 2).徑向游隙小，運(yùn)轉(zhuǎn)精度高 3).寬度小，結(jié)構(gòu)緊湊 4).大多可受軸向和徑向載荷，結(jié)構(gòu)簡單 5).消耗的潤滑劑少，便于密封，易于維護(hù) 6).不需要有色金屬 7).標(biāo)準(zhǔn)件，成本低,2、缺點(diǎn)：,1).承受沖擊載荷能力差 2).

2、高速重載時(shí)壽命較低 3).振動(dòng)噪音較大 4).徑向尺寸大,滾動(dòng)軸承與滑動(dòng)軸承的對(duì)照表,182 滾動(dòng)軸承的類型與選擇,一、滾動(dòng)軸承的主要類型與特點(diǎn),接觸角 ：滾動(dòng)軸承中套圈與滾動(dòng)體接觸處的法線和垂直于軸心線的平面間的夾角稱為公稱接觸角,向心軸承,徑向力,向心角接觸軸承,推力角接觸軸承,推力軸承,徑向力（主要） 軸向力,徑向力 軸向力 （主要）,軸向力,滾子軸承承載能力高，極限轉(zhuǎn)速低,按滾動(dòng)體形狀：,球 軸承 承載能力低，極限轉(zhuǎn)速高,常用滾動(dòng)軸承的類型,表131,二、常用的標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)軸承,深 溝 球 軸 承,圓 柱 滾 子 軸 承,角 接 觸 球 軸 承,調(diào) 心 球 軸 承,滾 針 軸 承,圓 錐

3、滾 子 軸 承,推 力 球 軸 承,推 力 滾 子 軸 承,主要承受徑向載荷，也可以同時(shí)承受不大的軸向載荷。當(dāng)量摩擦系數(shù)最小。在高轉(zhuǎn)速時(shí)，可用來承受純軸向載荷。工作中允許內(nèi)、外圈軸線偏斜量816，與其它類型的軸承相比，應(yīng)用最普遍，價(jià)格也最低。,內(nèi)圈（或外圈）可以分離，故不能承受軸向載荷。滾子由內(nèi)圈（或外圈）的擋邊軸向定位，工作時(shí)允許內(nèi)、外圈有少量的軸向錯(cuò)動(dòng)。圓柱滾子軸承有較大的徑向承載能力，但內(nèi)外圈軸線的允許偏斜量很?。?4），因此，此類軸承不宜承受偏載。,可以同時(shí)承受徑向載荷及軸向載荷，也可以單獨(dú)承受軸向載荷。能在較高轉(zhuǎn)速下正常工作。由于一個(gè)軸承只能承受單向的軸向力，因此,一般成對(duì)使用。承受

4、軸向載荷的能力由接觸角決定。接觸角大的，承受軸向載荷的能力也高，常用角接觸軸承的接觸角有：15、25和40。,可以同時(shí)承受徑向載荷及軸向載荷。外圈可分離，安裝時(shí)可調(diào)整軸承的游隙。一般成對(duì)使用。對(duì)于接觸角為1018的圓錐滾子軸承(30000型),以承受徑向載荷為主;對(duì)于大接觸角(2730)的圓錐滾子軸承（30000B型）,以承受軸向載荷為主。,外圈滾道表面是以軸承中點(diǎn)為中心，故能自動(dòng)調(diào)心，允許內(nèi)圈（軸）對(duì)外圈（外殼）軸線有小量偏斜(23)。有少量軸向限位能力，但一般不宜承受純軸向載荷。,在同樣內(nèi)徑的條件下，與其它類型軸承相比，滾針軸承外徑最小。內(nèi)圈（或外圈）可以分離，故不能承受軸向載荷，工作時(shí)允

5、許內(nèi)、外圈有少量的軸向錯(cuò)動(dòng)。有較大的徑向承載能力。,只能承受軸向載荷。為了防止鋼球與滾道之間的滑動(dòng)，工作時(shí)必須加一定的軸向載荷。高速時(shí)離心力大，鋼球與保持架摩擦，發(fā)熱嚴(yán)重，壽命降低，故極限轉(zhuǎn)速很低。工作時(shí)必須保持軸線與軸承座底面垂直，載荷必須與軸線重合，以保證鋼球載荷的均勻分配。該類軸承可分為單列推力球軸承和雙列推力球軸承。單列推力球軸承只能承受單方向的推力，而雙列推力球軸承可以承受雙向推力。,三、滾動(dòng)軸承類型的選擇,工作載荷、轉(zhuǎn)速、支承剛性、安裝精度,1） n高，載荷小，旋轉(zhuǎn)精度高 球軸承,n低，載荷大，或沖擊載荷 滾子軸承,1、考慮軸承的轉(zhuǎn)速 一般來講，球軸承比滾子軸承能適應(yīng)更高的轉(zhuǎn)速，輕

6、系列的軸承比重系列的軸承能適應(yīng)更高的轉(zhuǎn)速；此外，各類推力軸承的極限轉(zhuǎn)速很低，不易用于高轉(zhuǎn)速的情況。,2） 要求nnlim極限轉(zhuǎn)速,6、7、Nnlim較高,5nlim較低,角接觸球軸承7類（n較高時(shí)）,2）同時(shí)受Fr和Fa均較大時(shí),圓錐滾子軸承3類（n較低時(shí)）,Fr較大，F(xiàn)a較小時(shí),Fa較大，F(xiàn)r較小時(shí),深溝球軸承,深溝球軸承+推力球軸承 推力角接觸軸承,1）主要受Fr 向心軸承,主要受Fa，n不高時(shí)推力軸承,2、考慮軸承的承受載荷情況,3、考慮對(duì)軸承尺寸的限制 當(dāng)對(duì)軸承的徑向尺寸嚴(yán)格限制時(shí)，可選用滾針軸承；,5、便于裝拆和間隙調(diào)整內(nèi)、外圈不分離的軸承,6、 3、7兩類軸承應(yīng)成對(duì)使用，對(duì)稱安裝,

7、7、旋轉(zhuǎn)精度較高時(shí)較高的公差等級(jí)和較小的游隙,8、優(yōu)先考慮用普通公差等級(jí)的深溝球軸承,4、軸的剛性較差，軸承孔不同心調(diào)心軸承,前置代號(hào) （字母）,基本代號(hào)（數(shù)字、字母）,后置代號(hào) (字母+數(shù)字),五 四 三 二 一, 軸承分部件代號(hào), 內(nèi)徑代號(hào), 寬度系列代號(hào), 直徑系列代號(hào), 類型代號(hào), 其他代號(hào), 公差等級(jí)代號(hào), 特殊軸承材料代號(hào), 保持架及材料代號(hào), 密封與防塵代號(hào), 內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號(hào), 游隙代號(hào),183 滾動(dòng)軸承的代號(hào),一、滾動(dòng)軸承的代號(hào),1、基本代號(hào),（1）軸承類型,深溝球軸承,圓錐滾子軸承,角接觸球軸承,調(diào)心球軸承,圓柱滾子軸承,推力球軸承,基本代號(hào)右起五位,（2）尺寸系列,基本代號(hào)右

8、起三、四位,寬度系列右起第四位,0系列（正常寬度）可省略,有時(shí)1系列也可省略,數(shù)字 0 9,1,3,5,6,7,N,尺寸系列,直徑系列右起第三位,數(shù)字 0 9,（3）軸承的內(nèi)徑右起一二位數(shù)字,a) d=10, 12, 15, 17mm 時(shí),代號(hào) 00 01 02 03,b) d= 20 480mm 時(shí),d=代號(hào)5(mm),c) d10mm，d500mm，d=22，28，32mm 時(shí),代號(hào) = 內(nèi)徑尺寸,直徑代號(hào) / 內(nèi)徑代號(hào),2、前置代號(hào),表示軸承的分部件，用字母表示,尺寸系列,2、前置代號(hào),表示軸承的分部件，用字母表示,L、K、R、WS、GS,L：可分離軸承的可分離內(nèi)圈或外圈， LN 207

9、,R：不帶可分離內(nèi)圈或外圈的軸承， RN U 207,K：滾子和保持架組件， K 81107,WS、GS：分別為推力圓柱滾子軸承的軸圈、座圈 WS 81107 GS81107,3、后置代號(hào),軸承的結(jié)構(gòu)、公差、游隙及材料的特殊要求等,（1）內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號(hào),C、AC、B代表角接觸球軸承的接觸角,（2）密封、防塵與外部形狀變化代號(hào),（3）軸承的公差等級(jí),精度高 低,代號(hào) /P2、/P4、/P5、/P6、/P6X、/P0,公差等級(jí) 2 4 5 6 6X 0,普通級(jí)可省略,（4）軸承的徑向游隙,（5）保持架代號(hào),注：,滾動(dòng)軸承代號(hào)比較復(fù)雜，上述代號(hào)僅為最常用的、最有規(guī)律的部分。具體應(yīng)用時(shí),若遇到看不懂的代

10、號(hào)時(shí),應(yīng)查閱GB/T272-93。,6308,6-深溝球軸承,3-中系列,08-內(nèi)徑d=40mm, 公差等級(jí)為“0”級(jí),游隙組為“0”組;,N105/P5,N-圓柱滾子軸承,1-特輕系列,05-內(nèi)徑d=20mm,公差等級(jí)為5級(jí),游隙組為“0”組;,7214C/P4,30213,6203,滾動(dòng)軸承代號(hào)舉例說明：,184 滾動(dòng)軸承的受力分析、失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則,一、滾動(dòng)軸承的載荷分布,1、受軸向載荷Fa,各滾動(dòng)體平均分擔(dān),2、受徑向載荷Fr,上半圈滾動(dòng)體不受力 下半圈滾動(dòng)體受力,F05Fr/Z 點(diǎn)接觸,F05Fr/Z 線接觸,3、角接觸軸承同時(shí)受 Fr 和 Fa,（1）角接觸軸承的派生軸向力FS,

11、FS1.25Fr tan,FS方向有使內(nèi)、外圈分離的趨勢。 要成對(duì)使用、對(duì)稱安裝,三、軸承工作時(shí)軸承元件上載荷與應(yīng)力的變化,滾動(dòng)體不穩(wěn)定脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力,固定套圈穩(wěn)定的脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力,四、滾動(dòng)軸承的失效形式和計(jì)算準(zhǔn)則,.主要失效形式：,1）疲勞點(diǎn)蝕,安裝潤滑和維護(hù)良好,滾動(dòng)軸承的正常失效形式是滾動(dòng)體或內(nèi)外滾道上的點(diǎn)蝕破壞。這是在安裝、潤滑、維護(hù)良好的條件下，由于大量重復(fù)地承受變化應(yīng)力所致。除了點(diǎn)蝕以外，軸承還可能發(fā)生其它多種的失效形式。例如，潤滑油不足時(shí)軸承燒傷；潤滑油不清潔而使?jié)L動(dòng)體和滾道過度磨損；裝配不當(dāng)而使軸承卡死、脹破內(nèi)圈、擠碎內(nèi)外圈和保持架等,2）塑性變形,轉(zhuǎn)速很低或作間歇擺動(dòng),3）磨

12、損與膠合,潤滑不良、 密封不嚴(yán)、 多塵條件,.計(jì)算準(zhǔn)則：,）.一般軸承疲勞壽命計(jì)算（針對(duì)點(diǎn)蝕）；靜強(qiáng)度計(jì)算,）.低速或擺動(dòng)軸承只進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算,）.高速軸承進(jìn)行疲勞壽命計(jì)算、校驗(yàn)極限轉(zhuǎn)速。,.基本性能參數(shù),）.基本額定動(dòng)負(fù)荷（，）,）.基本額定靜負(fù)荷（，）,）.極限轉(zhuǎn)速（）,18 5 滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算,滾動(dòng)軸承的壽命,滾動(dòng)軸承的壽命是指軸承的滾動(dòng)體或套圈首次出現(xiàn)點(diǎn)蝕之前，軸承的轉(zhuǎn)數(shù)或相應(yīng)的運(yùn)轉(zhuǎn)小時(shí)數(shù)。,與一般結(jié)構(gòu)的疲勞壽命一樣，滾動(dòng)軸承的疲勞壽命的離散性也是相當(dāng)大,一、基本額定壽命L10和 基本額定動(dòng)負(fù)荷C,1、基本額定壽命L10,同一批軸承在相同工作條件下工作，其中90%的軸承在產(chǎn)生疲勞點(diǎn)

13、蝕前所能運(yùn)轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)L10（以106為單位）或一定轉(zhuǎn)速下的工作時(shí)數(shù) Lh,2、基本額定動(dòng)載荷C,依實(shí)驗(yàn)與理論分析相結(jié)合而得,使軸承的基本額定壽命恰好為100萬（106）轉(zhuǎn)時(shí)，軸承所能承受的載荷值，用字母C表示。,滾動(dòng)軸承的基本額定動(dòng)載荷是在一定的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下確定的，如載荷條件為：向心軸承僅受純徑向載荷Cr，推力軸承僅受純軸向載荷Ca,二、滾動(dòng)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷P（實(shí)際載荷）,1對(duì)只能承受徑向載荷Fr的軸承（N、NA軸承）,P = Fr,3同時(shí)受徑向載荷Fr和軸向載荷Fa的軸承,2對(duì)只能承受軸向載荷Fa的軸承（5和8）,P = Fa,P = X Fr +Y Fa,軸承在許多應(yīng)用場合常常同時(shí)承受徑向載

14、荷Fr和軸向載荷Fa。因此，在進(jìn)行滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算時(shí)，應(yīng)該把滾動(dòng)軸承實(shí)際承受的載荷轉(zhuǎn)換為與確定基本額定動(dòng)載荷的載荷條件相一致。按這一原則轉(zhuǎn)換的載荷稱為滾動(dòng)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷,X徑向載荷系數(shù) Y軸向載荷系數(shù) 表18.7,引入載荷系數(shù) fd表18.8,P = fd Fr P = fd Fa P = fd ( X Fr + Y Fa ),考慮在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)出現(xiàn)附加載荷，如沖擊力、不平衡力的作用、慣性力以及軸撓曲或軸承座變形產(chǎn)生的附加力等原因,三、滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算公式,載荷與壽命的關(guān)系,=3 球軸承 = 10/3 滾子軸承,壽命指數(shù),代入一組數(shù)據(jù)求解,P=C L10=1（106r）,或,當(dāng)工作t12

15、0時(shí)，因金屬組織硬度和潤滑條件等的變化，軸承的基本額定動(dòng)載荷C有所下降,引入溫度系數(shù) f t,當(dāng)P、n已知，預(yù)期壽命為Lh ， 則要求選取的軸承的額定動(dòng)載荷為,選軸承型號(hào)和尺寸,例:一農(nóng)用水泵，決定選用深溝球軸承，軸頸直徑d=35mm，轉(zhuǎn)速n=2900r/min，已知軸承承受的徑向載荷Fr=1810N,外部軸向載荷Fa=740N，預(yù)期壽命為6000h，載荷系數(shù) fd=1.2.試選擇軸承的型號(hào)。,四、角接觸球軸承和圓錐滾子軸承的軸向載荷Fa的計(jì)算,1）派生軸向力大小方向,a)正裝（面對(duì)面）,適合于傳動(dòng)零件 位于兩支承之間,b)反裝（背靠背）,適合于傳動(dòng)零件 處于外伸端,開始,開始,當(dāng)軸承受徑向載

16、荷Frc時(shí), 軸承各產(chǎn)生徑向反力Fr1,Fr2,開始,當(dāng)軸承受徑向載荷Frc時(shí), 軸承各產(chǎn)生徑向反力Fr1,Fr2,同時(shí)產(chǎn)生派生軸向力FS1,FS2,開始,當(dāng)軸承受徑向載荷Frc時(shí), 軸承各產(chǎn)生徑向反力Fr1,Fr2,同時(shí)產(chǎn)生派生軸向力FS1,FS2,一般FS1 FS2, 若FS1FS2,軸向力在平均分配后達(dá)到平衡. 則: Fa1=Fa2 = FS2,開始,當(dāng)軸承受徑向載荷Frc時(shí), 軸承各產(chǎn)生徑向反力Fr1,Fr2,同時(shí)產(chǎn)生派生軸向力FS1,FS2,一般FS1 FS2, 若FS1FS2,軸向力在平均分配后達(dá)到平衡. 則: Fa1=Fa2 = FS2,軸上又受到軸向力FA時(shí),以軸為平衡體,左上

17、圖,FA+FS2 FS1,Fa1=FA+FS2,Fa2=FS2,FA+FS2FS1,Fa1=FS1,Fa2=FS1-FA,開始,當(dāng)軸承受徑向載荷Frc時(shí), 軸承各產(chǎn)生徑向反力Fr1,Fr2,同時(shí)產(chǎn)生派生軸向力FS1,FS2,一般FS1 FS2, 若FS1FS2,軸向力在平均分配后達(dá)到平衡. 則: Fa1=Fa2 = FS2,軸上又受到軸向力FA時(shí),以軸為平衡體,左下圖,FA+FS1FS2,Fa1=FS1,Fa2=FA+FS1,FA+FS1FS2,Fa1=FS2-FA,Fa2=FS2,結(jié)論：實(shí)際軸向力Fa的計(jì)算方法,1）分析軸上派生軸向力和外加軸向載荷，判定被“壓緊”和“放松”的軸承。,2）“壓

18、緊”端軸承的軸向力等于除本身派生軸向力外，軸上其他所有軸向力代數(shù)和。,3）“放松”端軸承的軸向力等于本身的派生軸向力,例1:某減速器軸上裝有一對(duì)30312軸承，已查出C=101000N，判斷系數(shù)e=0.30，x=0.4，y=2，軸的轉(zhuǎn)速n=10000rpm，受力如圖，已求出兩軸承的徑向支反力Fr1=6000N，F(xiàn)r2=8000N，齒輪的軸向力FA=1000N，載荷系數(shù)fd=1，試求軸承壽命為多少小時(shí)？,例2.圓錐滾子軸承，受力情況如圖，求其當(dāng)量動(dòng)載荷各為多少?,五、不穩(wěn)定載荷和轉(zhuǎn)速下的軸承壽命計(jì)算,載荷P和轉(zhuǎn)速n變化時(shí)，根據(jù)疲勞累積假說求平均當(dāng)量轉(zhuǎn)速nm和平均當(dāng)量動(dòng)載荷Pm 求軸承壽命,Pi為

19、當(dāng)量動(dòng)載荷, ni為相應(yīng)的轉(zhuǎn)速 , ai為每種工況下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間占總運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的百分比 i=1k,六、修正額定壽命,3_運(yùn)轉(zhuǎn)條件壽命修正系數(shù),2_特殊軸承性能壽命修正系數(shù),1_為計(jì)算不同可靠度時(shí)軸承的壽命，引入的壽命修正系數(shù),186 滾動(dòng)軸承的靜載荷與極限轉(zhuǎn)速,一、滾動(dòng)軸承的靜載荷,1、基本額定靜載荷C0: 指軸承最大載荷滾動(dòng)體與滾道接觸中心引起以下接觸應(yīng)力時(shí)所相當(dāng)?shù)募傧霃较蜉d荷或中心軸向載荷,當(dāng)軸承轉(zhuǎn)速很低或作間歇擺動(dòng)時(shí)，軸承的失效形式為塑性變形,、當(dāng)量靜載荷:,1）的向心軸承,P= Fr,P = Fa,P0 = MAX（X Fr +Y Fa）， Fr,4）的推力軸承,）的向心軸承,3）的推力軸承

20、,P0 = 2.7 Fr +Fa,3、按靜載選擇軸承的條件,二、滾動(dòng)軸承的極限轉(zhuǎn)速N0,軸承實(shí)際許用轉(zhuǎn)速為：,滾動(dòng)軸承的極限轉(zhuǎn)速N0：指軸承在一定工作條件下，達(dá)到所能承受最高熱平衡溫度時(shí)的轉(zhuǎn)速,f1：載荷系數(shù) f2：載荷分布系數(shù),189 滾動(dòng)軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),一、滾動(dòng)軸承支承的結(jié)構(gòu)型式,1、兩端固定支承,3、7類軸承在大端軸向固定,2、一端雙向固定，一端游動(dòng),3、兩端游動(dòng)人字齒輪高速主動(dòng)軸,低速齒輪軸必須兩端固定,二、滾動(dòng)軸承的軸向固定,內(nèi)圈與軸：,5）開口圓錐 緊定套+圓螺 母和止動(dòng)墊圈,1）軸肩,2）軸用彈性擋圈,3）軸端檔圈 +緊固螺釘,4）圓螺母 +止動(dòng)墊圈,外圈與座孔：,1）孔用彈性擋圈,2）軸承外圈止動(dòng)槽 內(nèi)嵌入止動(dòng)環(huán)固定,3）軸承端蓋,4）軸承座孔凸肩,5）螺紋環(huán),6）軸承套環(huán),三、支承的剛度和座孔的同心度,提高支承剛度的措施：,1）增加軸承座孔的壁厚,2）減小軸承支點(diǎn)相對(duì)于箱體孔壁