第18章滚动轴承精.ppt

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1、第18章滚动轴承第1页，本讲稿共66页18-1概概述述2、各零件的作用：、各零件的作用：外圈：外圈：支撑零件或轴系；支撑零件或轴系；保持架保持架:将滚动体分开。将滚动体分开。内圈：内圈：支撑轴；支撑轴；滚动体：滚动体：滑动滑动滚动；滚动；1、滚动轴承的组成：、滚动轴承的组成：外圈、内圈、滚动体、保持架。外圈、内圈、滚动体、保持架。标准件 成批自动化生产一、构造一、构造滚动轴承滚动轴承 标准化标准化;。设计人员的主要任务是设计人员的主要任务是:熟悉标准，正确选用类型和型号进行组合熟悉标准，正确选用类型和型号进行组合 结构设计。结构设计。第2页，本讲稿共66页高硬度和高接触疲劳强度、耐磨性和冲击韧

2、性好高硬度和高接触疲劳强度、耐磨性和冲击韧性好用含铬合金钢制造，经热处理后硬度达：用含铬合金钢制造，经热处理后硬度达：6165HRC。工作工作表面需经磨削或抛光。表面需经磨削或抛光。保持架：低碳钢，保持架：低碳钢，3、滚动副的材料要求：、滚动副的材料要求：1、接触角接触角：滚滚动动体体与与套套圈圈接接触触处处的的法法线线与与轴轴承承径径向向平平面面的的夹夹角角，为为公公称接触角；称接触角；经经轴轴承承套套圈圈传传动动滚滚动动体体合合力力作作用用线线与与径径向向平平面面的的夹夹角角，为为实实际际接触角，决定了轴的受力性质接触角，决定了轴的受力性质Fa/Fr；2、极限转速极限转速：在一定载荷和润滑

3、条件下允许的最高转速；在一定载荷和润滑条件下允许的最高转速；3、角角偏偏差差：轴轴承承由由于于安安装装误误差差或或轴轴的的变变形形，引引起起中中心心线线发发生相对倾斜，生相对倾斜，其倾斜角称为其倾斜角称为角偏差。角偏差。；接触角接触角轴向承载能力轴向承载能力二、基本概念二、基本概念第3页，本讲稿共66页潘存云教授研制=0各类轴承的公称接触角各类轴承的公称接触角 轴承类型轴承类型公称接触角公称接触角向心轴承向心轴承主要承受径向载荷推力轴承推力轴承主要承受轴向载荷径向接触径向接触角接触角接触轴向接触轴向接触角接触角接触0 4545=9=9045 90e 名名 称称 代代 号号 f0Fa/C0rFa

4、/C0 XYXY判断系数判断系数e调心球轴承调心球轴承10000 1(Y1)0.65(Y2)(e)调心滚子轴承调心滚子轴承20000 1(Y1)0.67(Y2)(e)推力调心滚子轴承推力调心滚子轴承29000 11.211.2圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承30000 100.4(Y)(e)深沟球轴承深沟球轴承 60000角接触球轴承角接触球轴承0.1722.300.190.3451.990.220.6891.710.261.0301.550.281.380100.561.450.302.0701.310.343.4501.150.385.1701.040.426.8901.000.440.015 1

5、.47 0.380.029 1.40 0.400.058 1.30 0.430.087 1.23 0.460.120 1 0 0.44 1.19 0.470.170 1.12 0.500.290 1.02 0.550.440 1.00 0.560.580 1.00 0.56 100.410.870.68 100.350.571.1470000AC =2=2570000B=4070000C =1=15径向动载荷系数径向动载荷系数X与轴向动载系数与轴向动载系数Y第29页，本讲稿共66页四、轴向载荷四、轴向载荷Fa的计算的计算1、向心轴承（、向心轴承（6类）：类）：FaFA2、角接触轴承（角接触轴承

6、（7类、类、3类）：类）：注意：注意：不但有外界给的轴向力不但有外界给的轴向力FA，还有轴承内部产生的附加轴向，还有轴承内部产生的附加轴向力力FS1、FS2。轴向支反力轴向支反力Fa1、Fa2计算步骤：计算步骤：1）根据轴承的径向支反力）根据轴承的径向支反力Fr1、Fr2，计算计算FS1、FS2（大小、方向）大小、方向）2）判断轴系（内轴系）运动趋势，决定压紧端和放松端；）判断轴系（内轴系）运动趋势，决定压紧端和放松端；3）放松端的）放松端的Fa=FS，压紧端的，压紧端的Fa=除内部轴向力外，所有轴除内部轴向力外，所有轴向力的代数和；向力的代数和；第30页，本讲稿共66页潘存云教授研制1.1.

7、若若 FA+FS2 FS1压紧端压紧端 Fa1=FA+FS2 放松端放松端 Fa2=FS2 2.2.若若 FA+FS2 FS1 则有：则有：压紧端压紧端 Fa1=FA+FS2 放松端放松端 Fa2=FS2 2.2.若若 FA+FS2 FS1 ,则有：则有：放松端放松端 Fa1=FS1 压紧端压紧端 Fa2=FS1-FA结论与正装相同：结论与正装相同：放松端轴承的轴向载荷放松端轴承的轴向载荷=内部轴向力内部轴向力压紧端轴承的轴向载荷压紧端轴承的轴向载荷=其余轴向力的代数和其余轴向力的代数和本身除外第32页，本讲稿共66页五、计算轴承寿命五、计算轴承寿命步骤：步骤：1 1）计算）计算F Fr1r1

8、,F,Fr2r2 2)2)计算计算F FS1S1,F,FS2S2 3 3）确定运动趋势，判断压紧端和放松端确定运动趋势，判断压紧端和放松端 4 4）求）求F Fa1a1 ，F Fa2a25)5)计算计算P P1 1，P P2 2，P=max(PP=max(P1 1,P,P2 2)6)6)计算寿命计算寿命公式法计算公式法计算轴向支反力轴向支反力Fa1、Fa2Fa1=max=maxFS1,(,(FS2FA)Fa2=max=maxFS2,(,(FS1FA)第33页，本讲稿共66页六、滚动轴承尺寸选择的过程六、滚动轴承尺寸选择的过程 由力分析确定轴承所承受的由力分析确定轴承所承受的Fr与与Fa计算当量

9、动载荷计算当量动载荷P=fP(XFr+YFa)明确轴承的工作转速明确轴承的工作转速n与预计寿命与预计寿命L10计算轴承应满足的基本额定动载荷计算轴承应满足的基本额定动载荷潘存云教授研制由轴承样本（手册）查取合适的轴承由轴承样本（手册）查取合适的轴承第34页，本讲稿共66页18-6 18-6 滚动轴承的其它校核滚动轴承的其它校核 一、静强度校核一、静强度校核 P0=X0Fr+Y0FaC0S0P0式中式中 C0可由设计手册查取。可由设计手册查取。旋转条件旋转条件 载荷条件载荷条件 S0使用条件使用条件 S0滚动轴承的静强度安全系数滚动轴承的静强度安全系数 S0普通载荷普通载荷 12 高精度旋转场合

10、高精度旋转场合 1.52.5冲击载荷冲击载荷 23 振动冲击场合振动冲击场合 1.22.5普通载荷普通载荷 0.5 1.01.211.5 允许有变形量允许有变形量 0.31.0连续旋转轴承连续旋转轴承不常旋转及不常旋转及作摆动运动作摆动运动的轴承的轴承冲击及不冲击及不均匀载荷均匀载荷普通旋转普通旋转精度场合精度场合第35页，本讲稿共66页二、极限转速二、极限转速 其中：第36页，本讲稿共66页一、润滑一、润滑目的：降低摩擦阻力和减轻磨损、冷却、防锈、吸振目的：降低摩擦阻力和减轻磨损、冷却、防锈、吸振 分类：分类：18-7滚动轴承润滑、密封滚动轴承润滑、密封润滑脂润滑脂润滑油润滑油固体润滑剂固体

11、润滑剂 用于特殊场合用于特殊场合用速度因素用速度因素dn 值作为选择润滑剂的条件值作为选择润滑剂的条件:dn大，油润滑。大，油润滑。常用常用高速、高温高速、高温脂润滑优点：脂润滑优点：不容易流失、便于密封和维护，充填一不容易流失、便于密封和维护，充填一次，可运转较长时间。次，可运转较长时间。油润滑优点：油润滑优点：摩擦阻力小、能散热，可在摩擦阻力小、能散热，可在高速、高温高速、高温环环境下使用。境下使用。d 滚动轴承的内径，单位：滚动轴承的内径，单位：mm；n 轴承转速，单位：轴承转速，单位：r/min。第37页，本讲稿共66页二、密封二、密封目的：防止灰尘、水分进入轴承，阻止润滑剂流失。目的

12、：防止灰尘、水分进入轴承，阻止润滑剂流失。滚动轴承的密封方式的选择与滚动轴承的密封方式的选择与润滑的种类、工作环境、润滑的种类、工作环境、温度、密封表面的圆周速度温度、密封表面的圆周速度有关。有关。分类分类接触式接触式非接触式非接触式组合式密封组合式密封毛毡圈密封毛毡圈密封密封圈密封密封圈密封间隙密封间隙密封迷宫式密封迷宫式密封毛毡迷宫式密封毛毡迷宫式密封第38页，本讲稿共66页(b)(a)潘存云教授研制毛毡圈密封毛毡圈密封适用场合：适用场合：脂润滑，要求环境清洁，轴脂润滑，要求环境清洁，轴颈圆周轴速度颈圆周轴速度v45m/s，工作温度不超过工作温度不超过90适用场合：适用场合：脂或油润滑，轴

13、颈圆周轴速脂或油润滑，轴颈圆周轴速度度ve 名名 称称 代代 号号 f0Fa/C0rFa/C0 XYXY判断系数判断系数e调心球轴承调心球轴承10000 1(Y1)0.65(Y2)(e)调心滚子轴承调心滚子轴承20000 1(Y1)0.67(Y2)(e)推力调心滚子轴承推力调心滚子轴承29000 11.211.2圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承30000 100.4(Y)(e)深沟球轴承深沟球轴承 60000角接触球轴承角接触球轴承0.1722.300.190.3451.990.220.6891.710.261.0301.550.281.380100.561.450.302.0701.310.343.

14、4501.150.385.1701.040.426.8901.000.440.015 1.47 0.380.029 1.40 0.400.058 1.30 0.430.087 1.23 0.460.120 1 0 0.44 1.19 0.470.170 1.12 0.500.290 1.02 0.550.440 1.00 0.560.580 1.00 0.56 100.410.870.68 100.350.571.1470000AC =2=2570000B=4070000C =1=15表表13-5 径向动载荷系数径向动载荷系数X与轴向动载系数与轴向动载系数Y因为因为Fa未知，初选未知，初选e=

15、0.4 0.40第59页，本讲稿共66页Fd1=eFr1Fd2=eFr2于是于是Fa1=Fae+Fd2Fa2=Fd2=605.05NFa1/C0=1005.05/20000=0.0503Fa2/C0=605.05/20000=0.0303重新查表选取判断系数重新查表选取判断系数e内部轴向力内部轴向力:=0.4875.65=350.26N=0.41512.62=605.05N=400+605.05=1005.05N第60页，本讲稿共66页轴承类型轴承类型相对轴向载荷相对轴向载荷Fa/Fr e Fa/Fre 名名 称称 代代 号号 f0Fa/C0rFa/C0 XYXY判断系数判断系数e调心球轴承调

16、心球轴承10000 1(Y1)0.65(Y2)(e)调心滚子轴承调心滚子轴承20000 1(Y1)0.67(Y2)(e)推力调心滚子轴承推力调心滚子轴承29000 11.211.2圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承30000 100.4(Y)(e)深沟球轴承深沟球轴承 60000角接触球轴承角接触球轴承0.1722.300.190.3451.990.220.6891.710.261.0301.550.281.380100.561.450.302.0701.310.343.4501.150.385.1701.040.426.8901.000.440.015 1.47 0.380.029 1.40 0.40

17、0.058 1.30 0.430.087 1.23 0.460.120 1 0 0.44 1.19 0.470.170 1.12 0.500.290 1.02 0.550.440 1.00 0.560.580 1.00 0.56 100.410.870.68 100.350.571.1470000AC =2=2570000B=4070000C =1=15表表13-5 径向动载荷系数径向动载荷系数X与轴向动载系数与轴向动载系数Y 0.029 没有相同的值0.0503 0.40 0.058 0.43Fa/C0表中没有与计算结果相同的表中没有与计算结果相同的Fa1/C0值，采用线性插值法求值，采用线

18、性插值法求e0.058 0.43(0.029 0.4)线性插值的原理线性插值的原理角的正切值为对边比邻边0.0503 e1 第61页，本讲稿共66页重新查表选取判断系数重新查表选取判断系数e重新计算轴向力重新计算轴向力Fd1=e1Fr1=0.422875.65=369.52NFd2=e2Fr2=0.4011512.62=606.56Ne1=0.422e2=0.401Fa1=Fae+Fd2Fa2=Fd2=606.56NFa1/C0=1006.56/20000=0.05033Fa2/C0=606.56/20000=0.03033两次计算两次计算Fa2/C0结果相差不大，故取结果相差不大，故取重新计

19、算轴向力重新计算轴向力e1=0.422e2=0.401Fa1=1006.56NFa2=606.56N=400+606.56=1006.56N第62页，本讲稿共66页3.求轴承的当量载荷求轴承的当量载荷P1和和P2查下页表并插值可求得径向载荷系数查下页表并插值可求得径向载荷系数X和轴向载荷系数和轴向载荷系数Y第63页，本讲稿共66页轴承类型轴承类型相对轴向载荷相对轴向载荷Fa/Fr e Fa/Fre 名名 称称 代代 号号 f0Fa/C0rFa/C0 XYXY判断系数判断系数e调心球轴承调心球轴承10000 1(Y1)0.65(Y2)(e)调心滚子轴承调心滚子轴承20000 1(Y1)0.67(

20、Y2)(e)推力调心滚子轴承推力调心滚子轴承29000 11.211.2圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承30000 100.4(Y)(e)深沟球轴承深沟球轴承 60000角接触球轴承角接触球轴承0.1722.300.190.3451.990.220.6891.710.261.0301.550.281.380100.561.450.302.0701.310.343.4501.150.385.1701.040.426.8901.000.440.015 1.47 0.380.029 1.40 0.400.058 1.30 0.430.087 1.23 0.460.120 1 0 0.44 1.19 0.47

21、0.170 1.12 0.500.290 1.02 0.550.440 1.00 0.560.580 1.00 0.56 100.410.870.68 100.350.571.1470000AC =2=2570000B=4070000C =1=15表表13-5 径向动载荷系数径向动载荷系数X与轴向动载系数与轴向动载系数Y采用线性插值法求采用线性插值法求Y1对轴承对轴承1X1=0.44Y1=1.3271.30 0.43(1.40 0.4)1.40 0.40 1.30 0.43 表中没有e=0.422Y10.422轴承轴承2X2=1Y2=0第64页，本讲稿共66页轴承工作时有中等冲击载荷，查表取轴

22、承工作时有中等冲击载荷，查表取表表13-6 载荷系数载荷系数 载荷性质载荷性质 载荷系数载荷系数fP无冲击或轻微冲击无冲击或轻微冲击 1.01.2 中等冲击中等冲击 1.21.8强烈冲击强烈冲击 1.83.0应用举例应用举例电机、汽轮机、通风机、水泵等电机、汽轮机、通风机、水泵等机床、车辆、动力机械、起重机、造机床、车辆、动力机械、起重机、造纸机、选矿基、冶金机械、卷扬机等纸机、选矿基、冶金机械、卷扬机等碎石机、轧钢机、钻探机、振动筛等碎石机、轧钢机、钻探机、振动筛等1.21.8轴承的当量载荷轴承的当量载荷:P1=f p(X1Fr1+Y1Fa1)P2=f p(X2Fr2+Y2Fa2)=1.5(0.44875.65+1.3271006.56)=2581.49N=1.5(11512.62+0606.56)=2268.93Nf p=1.5第65页，本讲稿共66页4.验算轴承寿命验算轴承寿命 P1P2所以按轴承所以按轴承1的寿命计算的寿命计算所选轴承满足寿命要求。所选轴承满足寿命要求。第66页，本讲稿共66页