9-滚动轴承设计

3．滚动轴承部件组合设计（包括轴承内外圈固定、间隙调整、轴承配合、轴承装拆、润滑与密封等）——重点型号（尺寸）选择——轴承寿命计算——重点类型选择本章的主要内容：2．滚动轴承选择难点：角接触轴承轴向载荷FA的确定1．滚动轴承的类型及代号——重点轴减速器轴承轴承的作用支承轴和轴上零件轴承分类滑动轴承滑动摩擦滚动轴承滚动摩擦，摩擦损失小。滑动轴承轴瓦轴颈轴承座滚动轴承齿轮轴齿轮轴滚动轴承二、滚动轴承的组成滚动体保持架内圈滚动体的种类：总成外圈缺点：抗冲击能力较差，高速时噪声大，工作寿命不及液体摩擦的滑动轴承，径向尺寸比滑动轴承大。二.滚动轴承的特点①摩擦系数小，启动力矩小，效率高；②轴向尺寸（宽度）较小；③某些滚动轴承能同时承受径向和轴向载荷，因此可使机器结构简化、紧凑；④径向间隙小，还可预紧方法消除间隙，因此运转精度高；⑤润滑简单，耗油量少，维护保养简便；⑥标准件，易于互换等优点，所以获得广泛应用。优点：一．滚动轴承的尺寸及性能参数§20-1滚动轴承的主要类型及代号轴承内径d——轴承内圈孔径，它与轴颈直径相同，是轴承公称直径；Dd轴承宽度B——轴承两端面之间的轴向距离。一）滚动轴承的主要尺寸轴承外径D——轴承外圈外径，它与轴承座孔直径相同；B三）滚动轴承的主要性能参数轴承的公称接触角α——滚动体与套圈接触处的法线与轴承的径向平面之间的夹角。反映轴承承受轴向载荷的能力，α越大，轴承承受轴向载荷的能力越强。轴承的极限转速nlim轴承的工作转速nα轴承内外圈轴线相对偏斜角θ——反映轴承自动调心的能力。调心轴承简图调心球轴承θ按轴承所能受的载荷方向或公称接触角的不同可分为以下几种二．滚动轴承分类ααα轴承类型公称接触角α向心轴承(主要承受径向负荷FR)推力轴承(主要承受轴向负荷FA)径向接触向心角接触推力角接触轴向接触α=0000α≤450450α900α=900图例三．滚动轴承的主要类型和特点类型代号：（10000）承载类型——主承径向负荷FR也能承受少量的双向轴向负荷FAFRFAFAFRFAFA1.调心球轴承承载类型——主承径向负荷FR，也能承受少量的双向轴向负荷FA特点——具有调心性能θ=20~302.调心滚子轴承特点—具有调心性能θ=0.50~20类型代号：（20000）承载类型——能承受较大的径向负荷FR和单向的轴向负荷FA。FRFA结构特点：内外圈可分离,公称接触角有120，260,α越大，承受轴向载荷的能力就越大。3.推力调心滚子轴承类型代号：（29000）承载类型——可承很大的轴向负荷FA和一定径向负荷FR特点——具有调心性能，θ=20~304.圆锥滚子轴承使用要求：成对使用类型代号：（30000）FAFRFRα正装（面对面安装）圆锥滚子轴承安装形式一：正装简图反装（背对背安装）圆锥滚子轴承安装形式二：反装简图5.推力球轴承51000——单向推力球轴承，只能受单向FA类型代号：（50000）52000——双向推力球轴承，能受双向FA52000结构特点：由紧圈松圈和滚动体组成，套圈与滚动体可分离。承载类型只能受轴向负荷FAFA51000松圈紧圈滚动体松圈松圈紧圈FAFA极限转速低6.深沟球轴承承载类型——能同时承受径向负荷FR与单向轴向负荷FAFRFAFAFRFA承载类型——主要承受径向负荷FR，也可同时承受少量双向轴向负荷FA类型代号：（60000）极限转速高7.角接触球轴承类型代号：（70000）结构特点：公称接触角有150，250，400α越大，承轴向载荷的能力就越大。使用要求：成对使用α深沟球轴承正装（面对面安装）角接触轴承安装形式一：正装简图反装（背对背安装）角接触轴承安装形式二：反装简图8.圆柱滚子轴承FR（N0000）（NN0000）承载类型——只能承受径向负荷FR，不能承受轴向负荷。结构特点：内外圈可分离类型代号：外圈无挡边圆柱滚子轴承双列圆柱滚子轴承FRN0000NN0000NA00009.滚针轴承类型代号：（NA0000）结构特点：内外圈可分离，可以没有保持架FR承载类型——只能承受径向负荷FR，不能承受轴向负荷。一）轴承代号组成——由基本代号、前置代号构成。三.滚动轴承的代号轴承代号前置代号后置代号×××××类型代号尺寸系列代号内径代号向心轴承推力轴承直径系列代号宽度系列代号高度系列代号结构形状、尺寸公差技术要求成套分轴承部件基本代号×××××类型代号尺寸系列代号内径代号向心轴承推力轴承直径系列代号宽度系列代号高度系列代号二.基本代号圆锥滚子轴承:3推力球轴承:5深沟球轴承:6角接触球轴承:7圆柱滚子轴承:N窄:0正常:1宽:2特低：7低：9正常：1（单向）正常：2（双向）轻：2中：3重：4特宽：3特宽：4特宽：5特宽：6d20mm的轴承d=10mm代号：00d=12mm代号：01d=15mm代号：02d=17mm代号：03d=20mm～480mm的轴承的商轴承内径代号5：dd为：22、28、32及d500mm以上轴承代号：/内径毫米表示特轻：0特轻：1调心球轴承:1调心滚子轴承:2推力调心滚子轴承:29滚针轴承:NA尺寸系列代号表示方法直径系列代号尺寸系列代号向心轴承宽度系列代号推力轴承高度系列代号0（窄）1（正常）2（宽）7（特低）9（低）1（正常）2（正常）2（轻）3（中）4（重）021222031323041424729212227393132374941424向心轴承中直径系列正常宽度系列如：尺寸系列代号为：13双向推力轴承轻直径系列正常高度系列如：尺寸系列代号为：222213d02031324DDDBBBB表示同一公称内径d的轴承，其外径D和宽度B的变化情况轴承尺寸系列的含义轻窄系列中窄系列中宽系列重宽系列三）后置代号后置代号12345678内部结构密封与防尘套圈变型保持架及材料轴承材料公差等级游隙配置其他C：角接触球轴承，α=150AC：角接触球轴承，α=250B：角接触球轴承，α=400B：圆锥滚子轴承，接触角加大E：加强型/P0：0级（省略不标）/P6：6级/P6X：6X级/P5：5级/P4：4级/P2：2级6（0）20633215E公差等级为0级加强型轴承内径d=75mm尺寸系列32,为特宽轻系列圆锥滚子轴承解答：轴承内径d=30mm尺寸系列（0）2,为窄轻系列深沟球轴承公差等级为0级例20-1试说明轴承代号6206、33215E、7312C及52412/P6的含义。7（0）312C/P551410/P6公差等级为6级轴承内径d=50mm尺寸系列14,为正常高度、重系列单向推力求轴承轴承内径d=60mm尺寸系列（0）3,为窄中系列角接触球轴承公差等级为5级α=150四.滚动轴承类型的选择承受轻、中及较小波动载荷的场合——承受重载及较大波动的载荷的场合—一）根据轴承所受的载荷选载荷的大小、性质载荷的方向深沟轴承（6类）圆柱滚子轴承（N类）及滚针轴承（NA类）纯径向负荷可选用纯轴向负荷——可选用推力轴承（5类）同时受径向负荷和轴向负荷时径向负荷为主——可用深沟球轴承（6类）径向负荷，轴向负荷都很大角接触球轴承（7类）圆锥滚子轴承（3类）可用推力调心滚子轴承（29类）也可用圆柱滚子N类（或深沟球轴承6类）与推力轴承（5类）联合使用。轴向负荷很大径向负荷较小球轴承滚子轴承转速较高、负荷较小或要求旋转精度较高时——转速较低、负荷较大或有冲击载荷时——二）轴承的转速当两轴承座孔同心度难以保证，或轴受载后挠曲变形较大时，应选用调心球轴承或调心滚子轴承。三）调心性能的要求四）安装和拆卸方便一般，球轴承价格最低，滚子轴承比球轴承价格高。轴承精度愈高，则价格愈高，选择轴承时，在满足工作要求的前提下，应使成本最低。当轴承座不是剖分式而必须沿轴向安装和拆卸轴承时，应优先选用内外圈可分离的轴承五）考虑经济性球轴承滚子轴承§20-2滚动轴承的主要失效形式及计算准则一．滚动轴承的受力及应力分析（以深沟球轴承为例）FR当深沟球轴承承受径向力FR时，由于各接触点存在着弹性变形，使内圈沿FR方向下移一距离δ。只有下半圈滚动体受载，上半圈动体不受载。沿FR作用线上滚动体受载最大（FQ），而邻近的滚动体受载逐渐减小（FQFQ1FQ2)FQ2FQFQ1FQ1FQ2一）受力分析向心轴承载荷的分布二）轴承工作时元件上应力的变化滚动体——当滚动体进入承载区后，所受负荷就由零逐渐增大到最大，然后，再逐渐减小到直至零。因此，对滚动体某一点而言，它的应力是周期性不稳定变化的。转动的内圈——其上各点的受载情况类似于滚动体。因此，旋转圈上任一点的应力是周期性不稳定变化的。固定的外圈——各点所受应力随位置不同而大小不同，对位于承载区内的任一点，当每个滚动体滚过一次便受载一次，而所受负荷和应力的最大值是不变的，承受稳定的脉动循环应力。滚动轴承工作时，一般是内圈转动，外圈固定。Ht0Ht0Ht0通过承载区时间通过非承载区时间通过承载区时间通过非承载区时间滚动体应力的变化内圈应力的变化外圈应力的变化1．疲劳点蚀滚动轴承工作时，由于它的内圈、外圈和滚动体上任意点的接触应力都是变化的，工作一定时间后，其接触表面就可能发生疲劳点蚀。点蚀发生后，噪声和振动加剧，发热严重，致使轴承失效。一般在安装、润滑和密封正常的情况下，疲劳点蚀是滚动轴承的主要失效形式。二.滚动轴承的失效形式及计算准则一）失效形式2．塑性变形转速很低或间歇往复摆动的轴承，一般不会发生疲劳点蚀，但在很大的静载荷或冲击载荷作用下，会使套圈滚道和滚动体接触处的局部应力超过材料的屈服极限，以致表面出现塑性变形（凹坑），运转精度降低，并会出现振动和噪声而不能正常工作3．磨损在润滑不良和密封不严的情况下，轴承工作时易发生磨损。转速愈高，磨损愈严重。轴承磨损后会降低旋转精度，甚至失效。对一般工作条件下的回转滚动轴承——经常发生点蚀，主要进行寿命计算，必要时进行静强度校核；对于不转动、摆动或转速低（n≦10r/min）的轴承，要求控制塑性变形，只需进行静强度计算；对于高速轴承——由于发热而常常造成的粘着磨损、烧伤，除进行寿命计算外，还需校验极限转速。二）计算准则§20-3滚动轴承的寿命计算是指轴承中任一滚动体或内、外圈滚道上出现疲劳点蚀前所经历的总转数或一定转速下工作的小时数。一.轴承寿命的几个概念L/（×106r）05101550100破坏卛指一批同型号的轴承，在相同的条件下运转，90%的轴承不发生疲劳点蚀时运转的总转数定义为轴承的基本额定寿命，用L10表示，单位为106转（或用一定转速下所能运转的总工作小时数Lh表示，单位为小时）。设计时，根据具体工作要求规定的轴承寿命，通常取机器的中修或大修期限作为轴承的预期寿命，用L′h表示。10L10轴承的寿命轴承的基本额定寿命轴承的预期使用寿命二.轴承寿命计算的基本公式一)滚动轴承的疲劳曲线,即:载荷—寿命曲线（P-L曲线）P/NL/(×106r)L1L2P1P21C滚动轴承的疲劳曲线曲线方程:PεL10=Cε×106=常数疲劳曲线是表征轴承载荷P与基本额定寿命L之间关系的载荷—寿命曲线（P-L曲线）.二)滚动轴承寿命计算的基本公式由疲劳曲线方程可得寿命计算公式:C＿＿基本额定动载荷标准规定为：基本额定寿命为106转,可靠度为90%时轴承能承受的载荷值.rPCL610以总转数(r)为单位的寿命计算公式:rPCL610h60106小时PCfnLth实际计算时，用小时数表示轴承寿命:n____轴承的工作转速,r/min;式中:Lh____按小时数计算的轴承的基本额定寿命,h;P____轴承的当量动载荷,N;对向心轴承为基本径向额定动载荷，以Cr表示对推力轴承为基本轴向额定动载荷，以Ca表示C____轴承的基本额定动载荷,NCr（或Ca）值根据轴承型号查机械设计手册ft____温度系数,是对轴承工作温度高于120℃时的基本额定动载荷C值进行修正的系数，ft可查表14-10。轴承工作温度温度系数ft125150175300350200225250≼12010.950.800