第四篇滚动轴承.

第四篇轴系零、部件第十三章滚动轴承第四篇轴系零、部件滚动轴承主要依靠主要元件间的滚动接触来支承转动零件的。§13-1概述第四篇轴系零、部件一、构造内圈：与轴径接触。外圈：安装在轴承座孔内。滚动体：使相对运动间的滑动摩擦变为滚动摩擦。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。第四篇轴系零、部件第四篇轴系零、部件第四篇轴系零、部件二、材料保持架：低碳钢、铜合金或塑料、聚四氟乙烯内、外圈和滚动体：一般用高碳铬轴承钢或渗碳轴承钢。如：GCr15、GCr15-SiMn等，热处理后硬度不低于60HRC。第四篇轴系零、部件三、滚动轴承优缺点优点：1）起动力矩小，有利于在负载下起动；2）运转精度高（可用预紧方法消除游隙）；3）轴向尺寸小，结构紧凑；4）某些轴能同时承受Fr和Fa，使机器组合结构简单；5）润滑方便、简单、易于密封和维护；6）不需要用有色金属；7）标准化程度高，成批生产，成本较低。第四篇轴系零、部件缺点：1）承受冲击载荷能力差；2）高速重载寿命较低；3）高速时噪音、振动较大；4）径向尺寸较大（相对于滑动轴承）应用：广泛应用于中速、中载和一般工作条件下运转的机械设备。三、滚动轴承优缺点第四篇轴系零、部件－接触角一、滚动轴承的主要类型、性能与特点按可承受的载荷方向不同，滚动轴承分为三类：能同时承受径向力和较大的轴向力主要用来承受轴向力主要用来承受径向力向心轴承向心推力轴承推力轴承RFAFRFAF§13-2滚动轴承的主要类型及选择第四篇轴系零、部件◆按轴承的结构形式不同分类：深沟球轴承圆柱滚子轴承推力球轴承角接触球轴承圆锥滚子轴承12调心球轴承第四篇轴系零、部件设计：潘存云调心滚子轴承20000C设计：潘存云圆锥滚子轴承30000推力球轴承50000a)单向设计：潘存云b)双向深沟球轴承60000设计：潘存云角接触球轴承70000圆柱滚子轴承N0000滚针轴承a)NA0000b)RNA0000设计：潘存云调心球轴承10000第四篇轴系零、部件（一）轴承的载荷大小：滚子轴承＞球轴承方向：二、滚动轴承类型的选择深沟球轴承圆柱滚子轴承推力球轴承角接触球轴承圆锥滚子轴承第四篇轴系零、部件（二）轴承的转速考虑因素：1）球轴承极限转速＞滚子轴承极限转速2）在内径相同时，外径越小更适用于高速转动3）保持架的材料和结构4）推力轴承的极限转速均很低5）转速不合适时，选精度高（三）轴承的调心性能当轴的刚性较差或轴承孔不同心时应用调心轴承。第四篇轴系零、部件（四）轴承的安装和拆卸为便于装拆和间隙调整，可选用内、外圈分离的轴承。错误的施力正确的施力（五）市场性与经济性优先选用容易购买的轴承。球轴承比滚子轴承便宜。第四篇轴系零、部件前置代号——表示轴承的分部件。基本代号——表示轴承的类型与尺寸等主要特征。后置代号——表示轴承的精度与材料的特征。轴承代号由三部分组成：前置代号、基本代号、后置代号§13-3滚动轴承的代号第四篇轴系零、部件30213后置代号：公差等级为0级，游隙为0组内径代号：d=13×5=65mm直径系列代号：2(轻)系列宽度系列代号：0正常宽度，0不可省略类型代号：圆锥滚子轴承30213的含义第四篇轴系零、部件7(0)312AC/P6后置代号：公称接触角α=25˚内径代号：d=12×5=60mm直径系列代号：3(中)系列宽度系列代号：0(窄)系列，0不标，类型代号：角接触球轴承后置代号：公差等级6级7312AC/P6的含义第四篇轴系零、部件轴承代号示例6308：6─深沟球轴承，3─中系列，08─内径d=40mm，公差等级为0级，游隙组为0组；N105/P5：N─圆柱滚子轴承，1─特轻系列，05─内径d=25mm，公差等级为5级，游隙组为0组；7214AC/P4：7─角接触球轴承，2─轻系列，14─内径d=70mm，公差等级为4级，游隙组为0组，公称接触角α=25°；6103：6─深沟球轴承，1─特轻系列，03─内径d=17mm，公差等级为0级，游隙组为0组；第四篇轴系零、部件注：滚动轴承代号比较复杂，上述代号仅为最常用的、最有规律的部分。具体应用时，若遇到看不懂的代号时，应查阅GB/T272-93。第四篇轴系零、部件一、轴承工作时轴承元件上的载荷分布受纯轴向载荷时，各滚动体受力相同；受纯径向载荷Fr时，通常上半圈滚动体不受力；下半圈各滚动体受力大小方向均不同。§13-4滚动轴承的工作情况Fmax第四篇轴系零、部件二、轴承元件上的应力变化（内圈转动，外圈不转动为例）1．滚动体：周期性不稳定变应力2．外圈：脉动循环变应力3．内圈：周期性不稳定变应力内圈（滚动体）固定套圈第四篇轴系零、部件三、轴向载荷对载荷分布的影响接触角：向心推力轴承滚动体与外圈接触处的法线与半径方向的夹角。载荷角：轴承实际承受的径向载荷R与轴向载荷A的合力与半径方向的夹角。Fa第四篇轴系零、部件tanrdaFFF说明由于滚动体与滚道接触点的法线与轴承中心平面有接触角α.角接触轴承中会产生附加轴向力Fd。角接触轴承中的附加轴向力Fd的方向：由轴承外圈的宽边指向窄边，通过内圈作用于轴上。由于角接触轴承产生附加轴向力，故应成对使用。●当一个滚动体受载时tanrdaFFF●当多个滚动体受载时第四篇轴系零、部件§13-5滚动轴承尺寸的选择一、滚动轴承的失效形式及基本额定寿命主要失效形式有：1）疲劳点蚀是最常见的失效形式。2）塑性变形3）磨粒磨损、粘着磨损（胶合）点蚀多尘条件下工作的轴承，易产生磨粒磨损。润滑不良的高速轴承，易产生粘着磨损（胶合）。更多的失效磨损胶合第四篇轴系零、部件滚动轴承的寿命：是指轴承中任一元件出现点蚀之前，轴承的转数或相应的运转小时数。基本额定寿命：一组在相同条件下（常规运转条件）运转的近于相同的轴承（常用材料和加工质量），将其可靠度为90％时的寿命作为标准寿命，用L10（r）或L10h（h）表示。二、基本额定动载荷C基本额定动载荷：使轴承的基本额定寿命恰好为106转时，轴承所能承受的载荷值，用字母C表示。第四篇轴系零、部件三、滚动轴承寿命的计算公式基本额定寿命计算式)10(610rPCL　　hhLhPCnL)(6010610。为轴承的工作转速　　　载荷；为轴承所承受的当量动　　　（滚子轴承）；（球轴承）；其中：min)/(3103rnPC10常数LPN10606hLnPCC第四篇轴系零、部件四、滚动轴承的当量动载荷在进行轴承寿命计算时，应把作用在轴承上的实际载荷转换为与确定基本额定动载荷的载荷条件相一致当量动载荷（用字母P表示）。各类轴承的当量动载荷可按下式计算：arYFXFP式中：Fr与Fa分别为轴承实际承受的径向载荷与轴向载荷X、Y分别为轴承的径向动载荷系数与轴向动载荷系数第四篇轴系零、部件为了计及实际载荷波动的影响，可对当量动载荷乘上一个载荷系数fp。)(arPYFXFfP：　　即载荷性质载荷系数fp举例无冲击或轻微冲击1.0～1.2电机、汽轮机、通风机、水泵等中等冲击或中等惯性力1.2～1.8机床、车辆、动力机械、起重机、造纸机、选矿机、冶金机械、卷扬机械等强大冲击1.8～3.0碎石机、轧钢机、钻探机、振动筛等第四篇轴系零、部件例1'某球轴承(Cr=73.2KN),常温下工作,只受径向力Fr=6100N，轴的转速n=960r/min,冲击载荷系数fp=1.2，问:该轴承的基本额定寿命是多少？解：N732061002.1rpFfPh10736.1)732073200(9606010)(601043310PCnLh第四篇轴系零、部件载荷作用中心：各滚动体的载荷矢量与轴中心线的交点。轴向载荷计算:要同时考虑由径向力引起的附加轴向力和作用于轴上的其他工作轴向力。五、角接触轴承和圆锥滚子轴承的径向载荷Fr与轴向载荷Fa的计算第四篇轴系零、部件1.两种安装形式★正装（面对面）五、角接触轴承和圆锥滚子轴承的径向载荷Fr与轴向载荷Fa的计算第四篇轴系零、部件1.两种安装形式★反装（背靠背）五、角接触轴承和圆锥滚子轴承的径向载荷Fr与轴向载荷Fa的计算第四篇轴系零、部件由力的平衡关系进行计算：①若Fae＋Fd2＞Fd1时，相当于轴承1被“压紧”，产生一附加轴向力Fs1，轴承2被“放松”。轴承1的轴向力为Fa1＝Fs1+Fd1=Fae+Fd2轴承2的轴向力为Fa2＝Fd2第四篇轴系零、部件由力的平衡关系进行计算：②若Fae＋Fd2＜Fd1时，相当于轴承2被“压紧”，产生一附加轴向力Fs2，轴承1被“放松”。轴承1的轴向力为Fa1＝Fd1轴承2的轴向力为Fd1＝Fs2+Fd2+Fae→Fa2＝Fd1-Fae第四篇轴系零、部件总结：1）先通过派生轴向力及外加轴向载荷的计算与分析，判断轴承的压紧或放松状态；2）压紧的轴承的轴向力等于除本身内部轴向力外，所有轴向力之代数和；3）放松的轴承的轴向力等于其本身的内部轴向力。例2'如图所示，一轴上装有一对7210型角接触球轴承支承，Fre=700N，Fae=100N，Fd=0.4Fr，求Fa1、Fa2一轴上装有一对6205轴承支承，Fre=3000N，Fae=500N，如图所示。轴的转速n=960r/min，冲击载荷系数fp=1.2，试分析图中哪个轴承寿命低，是多少？例3'例4'如图所示，根据工作条件决定在轴上反装一对7310型角接触球轴承支承，Fr1=1500N，Fr2=1830N，Fae=340N，Fd=0.4Fr，求Fa1、Fa2如图所示的支承结构，采用角接触球轴承，附加轴向力为Fd=0.7Fr，轴上装有一标准斜齿圆柱齿轮，齿轮参数为mn=4，Z=30，β=10º，输入功率P=5KW，轴的转速为1000r/min，主动轴。试求：（1）齿轮所受力的大小和方向。（2）支反力的大小。（3）轴承所受的轴向载荷Fa1和Fa2。300100啮合点nIII例5'作业：1'.有一支承采用36000型轴承支承（Fd=0.4Fr）。已知：Fre＝2000N，Fae=1000N，结构尺寸如图，试计算轴承的轴向载荷？100100FreFae100ІІІ2'.有一支承采用36000型轴承支承（Fd=0.4Fr）。已知：Fre＝2000N，Fae=1000N，结构尺寸如图，试计算轴承的轴向载荷？100200FreFae第四篇轴系零、部件七、滚动轴承的静载荷对于在工作载荷下基本不旋转或缓慢旋转或缓慢摆动的轴承，其失效形式不是疲劳点蚀，而是因滚动接触面上的接触应力过大而产生的过大的塑性变形。在国家标准中，对每一种规格的滚动轴承规定了一个不应超过得载荷界限—基本额定静载荷，用C0表示。基本额定静载荷（径向C0r，轴向C0a）：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静载荷或中心轴向静载荷。当量静载荷同时受径向载荷和轴向载荷的轴承，应按当量静载荷进行分析计算。计算方法如下：P0=X0Fr+Y0Fa式中：X0、Y0分别为当量静载荷的径向载荷系数和轴向载荷系数，可查取。第四篇轴系零、部件按轴承静承载能力选择轴承的公式为：0000PSCC式中：S0为静强度安全系数，可由设计手册查取。第四篇轴系零、部件一、支承部分的刚性和同心性二、轴承的配置§13-6轴承装置的设计通过轴承与轴和轴承座之间的联接固定，使轴系在机器中有确定的位置。要求：1）使轴上的载荷能可靠的传到机架上去，防止轴沿轴向串动。2）受热膨胀时，轴能自由伸缩。典型的轴系固定方法主要有三种：第四篇轴系零、部件1.双支点各单向固定最常用，结构简单，安装调整方便。适于普通工作温度下较短轴（跨距l≤400mm）的支承。一端轴承的固定只限制轴沿一个方向的串动，另一端轴承的固定限制另一方向的串动，两端轴承的固定共同限制轴的双向串动。靠外圈端面与轴承端盖间留有间隙补偿轴的受热伸长，间隙的大小或轴承内轴向游隙的大小靠端盖与轴承座端面间调整垫片条调节。第四篇轴系零、部件两端单向固定两端固定支承C=0.2~0.3mm预留补偿间隙设计：潘存云第四篇轴系零、部件两端固定