第十三章 滚动轴承.ppt

1、第十三章 滚动轴承,第一节 滚动轴承的类型及代号 滚动轴承的基本组成： 外圈、 内圈、 滚动体、 保持架,一、 滚动轴承的分类 1按承载分 向心轴承：主要承受径向载荷 推力轴承：只能承受轴向载荷 向心推力轴承：能同时承受径向和轴向载荷 2按滚动体分 短圆柱球轴承 圆柱滚子 长圆柱滚子轴承 圆锥滚子 滚针球面滚子 3按列数分：单列、双列、多列,二、结构特性和能力特性1接触角 滚动体与外圈滚道 接触点（线）的法线与轴承径向平面间的夹角。 公称角越大，轴承的轴向承载力越大。按接触角分 =00 径向接触轴承 00900 角接触轴承=900 轴向接触轴承 向心轴承 00450 推力轴承 450900,2

2、游隙 内外圈相对位移的最大量 轴向游隙径向游隙 游隙影响润滑、载荷分布、振动、噪声和寿命 游隙大小的调整： 1）由轴承制造厂制造时确定，使用时不调 2）安装轴承时调整,3角偏差调心轴承4基本额定动载荷比反映承载能力5极限转速比反映极限转速,三、滚动轴承的常用类型 深沟球轴承 6 分析：结构简图、运动简图、受力方向、承载能力、极限转速、内外圈是否可分离、应用要求 圆柱滚子轴承 N 角接触球轴承 7 圆锥滚子轴承 3 球面球轴承1、球面滚子轴承2、 推力球轴承5,四、滚动轴承的代号 前置代号 基本代号 后置代号,直径系列： 7、 8、9、 0、1、 2、 3、 4、 5 超特轻、 超轻、 特轻、

3、轻、 中、重、特重 宽度系列： 8、 0、 1、 2、 3、4、5、6 特窄、窄、 正常、 宽、 特宽 高度系列：7、 9、 1、2特低、 低、 正常,后置代号：用字母或数字等表示轴承的结构、公差及材料的特殊要求等。例：内部结构代号C（=150）、AC（=250）、B（=400）； 轴承公差等级/P2、/P4、/P5、/P6、/P6x和/P0。6x级适用于圆锥滚子轴承；0级为普通级，不标出。轴承径向游隙分为1组、2组、0组、3组、4组和5组。0组为常用游隙组，不标出；其他为/C1、/C2、/C3、/C4、/C5。 前置代号：用字母表示轴承的分部件。,62303 72211AC/P6 N308/

4、P5 59220 33315/P6x 6210-ZN/P5 3,第二节 滚动轴承的选择 类型选择、型号选择、精度选择一、类型选择的原则1根据轴承承受载荷的大小、性质、方向（1）载荷小、平稳球轴承（2）载荷大、冲击滚子轴承（3）仅受径向载荷径向接触轴承（4）仅受轴向载荷推力轴承（5）同时承受径向和轴向载荷FrFx深沟球轴承FrFx角接触向心轴承FrFx向心轴承与推力轴承组合,2根据轴承的转速（1）n工作n极限（2）n球极n滚子极（3）n推力极限最低 （4）系列轻，n极限高 （5）n青铜保极n实体保极n冲压保极（6）工作转速高时可选用高速滚动轴承。,3根据对轴承的刚度要求 K滚子K球 径向刚度以多

5、列圆柱滚子轴承为高，轴向刚度以推力轴承为高。 4按调心性能要求 角偏差要小于允许值， 圆柱滚子轴承和滚针轴承允许角偏差很小， 轴刚度小、跨度大、支点多，要用调心轴承（成对）,5按拆装工艺性要求经常装拆时，用内外圈可分离的轴承；长轴上安装时可用内孔为1：12的圆锥孔的轴承6特殊要求7经济性要求,二、精度选择1）一般传动用0级（普通级）2）精度要求高时，选P6、P6x（圆锥滚子轴承）、P5级三、型号选择1）初步选择 根据轴颈直径初选； 直径系列为2、3，宽度系列为0的轴承代号。2）最后确定： 轴承寿命计算和静强度计算,第三节 滚动轴承的动载荷计算和静强度计算 一、滚动轴承的失效形式及计算准则1失效

6、形式 疲劳点蚀：绝大多数 永久变形：低速重载、冲击载荷下2计算准则： 一般速度运转的轴承，主要进行寿命计算； 不动、摆动、低速的轴承，应进行静强度计算； 高速轴承，除寿命计算外，校核极限转速。,二、寿命计算1概念1）轴承寿命滚动轴承任一滚动体或内外套圈出现疲劳点蚀前的总转数，或在一定转速下的工作小时数。轴承寿命具有离散性。,2）基本额定寿命 一批相同的轴承在相同的工作条件下运转，其中10%的轴承点蚀失效时，运转的转数，或在一定转速下的工作小时数L10。 例：某轴承额定寿命为5000小时，运转了5000小时是否点蚀？,3）基本额定动载荷C 寿命与载荷有关 基本额定寿命为106转时，轴承能承受的载

7、荷C. C大，承载力大。 对于径向接触轴承，C指径向载荷Cr对于角接触球轴承和圆锥滚子轴承，C指套圈滚道半圈受载的载荷的径向分量Cr对于轴向接触轴承，C指轴向载荷Ca,4）基本额定静载荷C0 指承受最大载荷的滚动体与滚道接触中心处的接触应力达到一定值的静载荷。径向轴承用C0r,2寿命计算公式 PL=常数当P=C,L=106，有C106=常数 所以 L=(C/P)106 r 如果以一定转速n(r/min)下的工作小时计，则Lh=(C/P)106/（60n） h 式中n转速，r/min寿命指数，球轴承=3；滚子轴承=10/3 P当量动载荷 如果在高温下工作，基本额定动载荷C修正为ftC ft温度系

8、数,例：6307轴承C=56.8KN， 若P=14.2KN, L=(C/P)106 =(56.8/14.2)3106 =64106r 如果n=480r/min, L=64106/(60480)=2222 h,3当量动载荷PP=fP（xFr+yFa） 式中Fr轴承承受的径向载荷Fa轴承承受的轴向载荷fP载荷系数x径向载荷系数y轴向载荷系数,1）x、yx、y 与轴承类型、接触角、列数有关 与Fa /Fr是否大于e有关 Fa /Fre 单列 x=1,y=0 Fa /Fre 单列 x0 见表13-5e轴向载荷影响系数（判断系数）对于6类、7类中=150的轴承，e按Fa/C0查表13-5定对于7类中=2

9、50的轴承，e=0.63=400的轴承，e=1.14对于3类轴承e查附表,2）轴承所受的径向载荷Fr求支反力（总合力）3）轴承所受的轴向载荷Fa同样由求支反力入手 (1)对于6类等轴承，由外加轴向力和轴系固方式决定 相当固定支承一端轴承承受轴向力。,例：某齿轮箱低速轴A、B两支点均采用6310深沟球轴承，轴系两端单向固定，设轴上斜齿轮的三个分力Ft=Fr=Fa=5KN，轴的转速n=160r/min，其他尺寸如图所示，工作时有中等冲击，试求两支承中受载较大轴承的寿命。,解：1）求A、B两支承的径向载荷 （1）在铅直面（V面）上，求FVA和FVB。（2）在水平面（H面）上，求FHA和FHB。 FH

10、A=FHB= Ft/2=2.5kN （3）求径向载荷FrA和FrB。,2）求A、B两轴承的轴向载荷FaA和FaB。 由于采用两端单向固定支承，轴向载荷由B轴承承受。 FaB=5000N； FaA=0 无论径向载荷还是轴向载荷都是B轴承大，所以计算B轴承的寿命。变为下例。 例：已知FrB=5590N、FaB=5000N、采用6310滚动轴承，n=160r/min,中等冲击。求LhB,解：1）求当量动载荷 PB= fP（xBFrB+yBFaB） FaB =5000N 查6310的C=61.8KN,C0=38.0KN FaB / C0=5000/38000=0.132。插值查e=0.315 FaB

11、/FrB=5000/5590=0.8950.315 xB=0.56，yB=1.4 取fP =1.5 PB=1.5(0.565590+1.45000)=15196N 2）LhB=(C/PB)106/（60n） =(61800/15196)3106/(60160)=7006 h,（2）对于3类、7类等轴承 派生轴向力Fd 方向由外圈宽边指向窄边 大小 7类C Fd=eFr 7类AC Fd=0.68Fr7类B Fd=1.14Fr 3类 Fd=Fr/(2Y) Y按附表上Fa /Fre的值, 轴向载荷的求法 （）计算Fd1、 Fd2并确定方向 （）判定“紧端”和“松端”说明：外加轴向力为Fae若Fae+

12、 Fd2Fd1“2松”、“1紧”若Fae+ Fd2Fd1“2紧”、“1松”（）“松端”轴承的轴向载荷Fa松= Fd松“紧端”轴承的轴向载荷Fa紧= Fd松FaeFae 与Fd松同向时取“+”，反向时取“-”,例：根据工作条件决定在轴的两端反装两个角接触球轴承。经计算已知Fr1=875.65N，Fr2=1512.62N，轴向力Fae=400N，齿轮转速n=520r/min，运转中有中等冲击载荷，轴承预期计算寿命Lh=15000h，轴颈的直径d=35mm，试选择两轴承。,1. 初选轴承型号7207C 2查手册知7207C轴承的C=30500N，C0=20000N3计算两轴承的径向载荷，已知Fr1=

13、875.65N，Fr2=1512.62N4计算两轴承的轴向载荷 1）计算派生轴向力 70000C轴承的Fd=eFr，e为判断系数 其值由Fa/ C0的大小来确定，两轴承的Fa未知，初取e=0.4 Fd1=0.4Fr1=0.4875.65=350.26N Fd2=0.4Fr2=0.41512.62=605.05N 2）画出派生轴向力,3）判断紧端和松端 Fd2+ Fae=605.05+400=1005.05 Fd1 1轴承为紧端，2轴承为松端。 4）计算轴向载荷 Fa2= Fd2=605.05NFa1= Fd2+ Fae=1005.05N 5）检验 Fa1/ C0=1005.05/20000=0

14、.0503 Fa2/ C0=605.05/20000=0.0303 查表13-5插值得e1=0.422，e2=0.401,重算Fd1=0.422Fr1=0.422875.65=369.52N Fd2=0.401Fr2=0.4011512.62=606.56N Fa2= Fd2=606.56NFa1= Fd2+ Fae=606.56+400=1006.56N Fa1/ C0=1006.56/20000=0.05033 Fa2/ C0=606.56/20000=0.03033 6）确定 e1=0.422，e2=0.401， Fa1=1006.56N，Fa2=606.56N,5计算两轴承的当量动载荷

15、 1）计算Fa/ Fr，确定系数X、Y Fa1/ Fr1=1006.56/875.65=1.149e， X1=0.44，Y1=1.327 Fa2/ Fr2=606.56/1512.62=0.401=e，X2=1，Y2=0 2）计算当量动载荷 取fP=1.5 P1=fP（X1Fr1+ Y1 Fa1） =1.5（0.44875.65+1.3271006.56）=2581.49N P2=fP（X2Fr2+ Y2 Fa2） =1.5（11512.62+0606.56）=2268.93N,6验算轴承寿命 因P1 P2，验算1轴承即可 Lh1=(C/P1)106/（60n）= (30500/2581.49

16、)3106/（60520）=52860.78hLh 所选轴承可满足要求,例：已知如图，设fP =1.2 ， 求PA、PB 解：1）FrA=2F/3FrB=F/32）FdA=0.68FrA=0.453FFdB=0.68FrB=0.227F3)A为“松端”，B为“紧端” 4）FaA=FdA=0.453FFaB=FdA+Fde=0.453F,5) 求PA 、PB FaA/ FrA=0.68e=0.63 xA=0.41, yA=0.87 PA= fP（xAFrA+yAFaA）=1.2(0.410.667F+0.870.453F) =0.801FFaB/ FrB=0.453/0.334=1.36e=0.

17、63 xB=0.41, yB=0.87 PA= fP（xBFrB+yBFaB）=1.2(0.410.334F+0.870.453F) =0.637F,三、滚动轴承的静强度计算 目的：防止过大的塑性变形 适合场合： 摆动、不动、n10r/min、冲击、重载低速 方法：限制当量静载荷，使C0S0 P0S0静强度安全系数P0当量静载荷P0=X0Fr+Y0FaP0=Fr 较大值 式中X0径向静载荷系数Y0轴向静载荷系数,1在设计齿轮轴时，采用45钢，两支点用深沟球轴承支承，验算时发现刚度不够，这时应 。 A把球轴承换成滚子轴承； B.把滚动轴承换成滑动轴承； C.把轴的材料换成合金钢；D.把轴的直径加

18、大。 2转速一定的深沟球轴承，当量动载荷P增大为2P，其寿命由L10 。 A下降为0.2 L10；B.上升为2 L10； C.下降为0.125 L10；D.不变。 3在基本额定动载荷作用下， 滚动轴承可以工作 转而不发生点蚀失效，其可靠度为 。,4安装于某轴单支点上的代号为7318B/DF的一对滚动轴承，其类型名称为 角接触球轴承 ；内径尺寸d= mm；公称接触角= ；直径系列为 ；精度等级为 ；游隙组别符合标准规定的 ；轴承套圈（能否） 分离，安装时（要不要） 调整轴承游隙；安装形式为 。该轴承与3318比较， 承载能力高； 极限转速高。,5下列轴承中， 轴承不能作为轴向预紧轴承使用。 A推

19、力球；B.圆柱滚子；C.角接触球；D.圆锥滚子。 6以下各滚动轴承中， 轴承公差等级最高的是 ；承受径向载荷能力最大的是 ；承受轴向载荷能力最大的是 ；允许极限转速最高的是 ；允许极限转速最低的是 ；套圈可分离的有 ；能同时承受径向载荷和轴向载荷的有 ；受径向载荷时会产生派生轴向力的有 。 AN207/P4；B.6207/P2；C.5207/P6；D.3207；E.7207AC。,7有一轴采用一对角接触球轴承支承，以轴承内圈与轴为隔离体，其受力简图如图所示，已知Fr=1000N，Fr=2000N，A=8000N，派生轴向力S与径向载荷的关系为S=0.4 Fr，则轴承、所受的轴向载荷Fa= N，

20、Fa= N。 8某轴两端装有两个数0207E的 圆锥滚子轴承，已知轴承所受载 荷：径向力R1=3200N，R2=1600N， 轴向外载荷FA1=1000N，FA2=200N 载荷平稳（fP=1）。问：1）每个轴承的轴向载荷各为多少？2）每个轴承上的当量动载荷各为多少？3）哪个轴承的寿命较短？ 附e=0.37,X=10.4,Y=1.60,解：Fd1= Fr1/2Y=3200/（21.6）=1000N向左 ：Fd2= Fr2/2Y=1600/（21.6）=500N向右 Fae= FA1- FA2=800N向右 ； Fd2+ FAe=500+800=1300 Fd1 轴承1为“紧端”，轴承2为“松端” Fa1= Fd2+ Fae=1300N，Fa2= Fd2=500N Fa1/ Fr1=1300/3200=0.41e，X1=0.4，Y1=1.6 Fa2/ Fr2=500/1600=0.31 P2，轴承1寿命短,