十四章滚动轴承ppt课件.ppt
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1、机械设计,第十四章,滚 动 轴 承,第一节 概述 第二节 滚动轴承的类型和代号 第三节 滚动轴承的类型选择 第四节 滚动轴承的工作情况分析、失效形式与计算准则 第五节 滚动轴承的寿命计算 第六节 滚动轴承的静强度计算 第七节 滚动轴承的极限转速 第八节 滚动轴承的组合设计,返回章目录,第一节 概述,滚动轴承是利用滚动摩擦原理设计而成的支承零件,在各种机器中被广泛使用。,各种滚动轴承产品,起动及运转时摩擦力矩小,起动灵活,效率高 润滑简便,易于维护 旋转精度高 可应用的范围广泛(F、n、精度等) 标准化、使用成本低 抗冲击能力较差,噪声大 径向尺寸大,轴承无法剖分,安装受限,一、滚动轴承的特点(
2、与滑动轴承相比),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,三、滚动轴承的材料,滚动轴承内、外圈与滚动体均采用硬度高、抗疲劳性强、耐磨性好的高碳铬轴承钢制造,如GCr15、GCr15SiMn等,热处理后硬度应达到6065HRC。保持架多用低碳钢板冲压形成,也可用有色金属(如黄铜)、塑料等材料。,滚动轴承是标准件,由专业化工厂大量生产供应市场,类型和尺寸系列很多。设计时,一般只需根据具体的工作条件,正确选择轴承的类型、尺寸和公差等级,并合理地进行轴承组合结构设计。,第二节 滚动轴承的类型和代号,一、滚动轴承的主要类型 按滚动体的种类分 球轴承 滚子轴承 按能承受的载荷
3、方向或公称接触角分,指轴承的径向平面(垂直于轴线)与滚动体和滚道接触点的公法线之间的夹角,径向接触轴承 (0) 角接触向心轴承 (0 45),向心轴承 (主要承受径向载荷),推力轴承 (主要承受轴向载荷),角接触推力轴承 (45 90) 轴向接触轴承 (90),按轴承所能承受的载荷方向或公称接触角、滚动体的种类综合分类,常用的滚动轴承的类型和特点,深沟球轴承,圆柱滚子轴承,角接触球轴承,圆锥滚子轴承,主要用于承受径向载荷,也可承受一定的轴向载荷。此类轴承摩擦系数小,极限转速高。 结构简单、使用方便,是生产批量大、制造成本低、使用极为普遍的一类轴承,只能承受径向载荷,且径向承载能力大。内、外圈可
4、分离,装拆比较方便,极限转速较高。,可以同时承受径向载荷和轴向载荷,也可以承受纯轴向载荷,其轴向载荷能力由接触角决定,并随接触角增大而增大,极限转速较高。通常成对使用。,主要承受以径向载荷为主的径向与轴向联合载荷。轴承内、外圈可分离,装拆方便,成对使用。,调心球轴承,推力球轴承,主要承受径向载荷,能承受少量的轴向载荷,不宜承受纯轴向载荷,极限转速高。外圈滚道为内球面形,具有自动调心的性能,可以补偿轴的两支点不同心产生的角度偏差,主要用于承受径向载荷,同时也能承受一定的轴向载荷。有高的径向载荷能力,特别适用于重载或振动载荷下工作,但不能承受纯轴向载荷。调心性能良好,能补偿同轴度误差,只能承受径向
5、载荷,且径向承载能力大。与其它类型的轴承相比,在内径相同的条件下,其外径尺寸最小。内、外圈可分离,极限转速低,分离型轴承,只能承受轴向载荷。高速时离心力大,滚动体与保持架摩擦发热严重,寿命较低,故其极限转速很低 单向推力球轴承只能承受一个方向的轴向载荷。 双向推力球轴承能承受两个方向的轴向载荷。,调心滚子轴承,滚针轴承,二、滚动轴承的代号,用数字或字母表示 1调心球轴承 3圆锥滚子轴承 5推力球轴承 6深沟球轴承 7角接触球轴承 N圆柱滚子轴承,内径尺寸 代号 10 00 12 01 15 02 17 03 20500 d/5 22、28、32及500以上 /内径,后置代号 用于表示轴承的结构
6、、公差及材料的特殊要求,用字母或数字表示;如:接触角为15、25 和40 的角接触球轴承,分别用C、AC和B表示内部结构的不同。,又如:轴承的公差等级分别为2级、4级、5级、6x级、6级和0级,共6个级别,依次由高级到低级,其代号分别为:/P2、/P4、/P5、/P6x、/P6和/P0。,前置代号 前置代号用字母表示。代号及其含义可参阅GB/T2721993。,第三节 滚动轴承的类型选择,载荷性质、大小和方向,载荷大或冲击大选滚子轴承(线接触);,轴向载荷不大时,可用深沟球轴承,载荷小或冲击小选球轴承(点接触) ;,方向:,纯径向载荷选深沟球轴承(6)、圆柱滚子轴承(N),纯轴向载荷选推力轴承
7、(5 或 8 ),性质、大小:,联合载荷一般选用角接触球轴承或圆锥滚子轴承,安装与调整,轴刚性差、轴承座孔同轴度差或多点支承 选调心轴承( “1” 类 或 “2” 类 );,轴承的转速,转速高选球轴承;,转速低选滚子轴承;,轴承的调心性,经济性,安装拆卸较频繁选用分离型结构的轴承,如圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承、滚针轴承和推力轴承等,各种推力轴承的极限转速均低于向心轴承。,球轴承的价格低于滚子轴承,应优先选用球轴承,不同公差等级的轴承,价格相差悬殊,选用高精度轴承必须慎重,第四节 滚动轴承的工作情况分析、失效形式与计算准则,1. 载荷分析,一、滚动轴承的工作情况分析,向心轴承载荷的分布,当轴承承
8、受径向载荷Fr时,各滚动体所受的载荷不相等,位于上半圈的滚动体不受载,位于下半圈的滚动体受载,其大小取决于滚动体与套圈接触变形量的大小。,2轴承工作时轴承元件的应力分析,各元件中应力变化情况,轴承工作时,由于滚动体受变载荷,所以轴承内、外圈滚道与滚动体接触表面接触点受到的都是脉动循环变化的接触应力。,二、滚动轴承的失效形式与计算准则,滚动体表面、套圈滚道都可能发生点蚀。,疲劳点蚀 最主要的失效形式,防止点蚀破坏,是计算滚动轴承的主要目的。,接触应力过大,元件表面出现较大塑性变形。,塑性变形 低速轴承的主要失效形式,原因是载荷过大或冲击载荷作用。,磨损、胶合、保持架断裂等,使用维护不当而引起的,
9、属于非正常失效。,1失效形式,2计算准则,对一般转速(n 10 r/min)的轴承,疲劳点蚀是其主要的失效形式,轴承应进行寿命校核计算; 对静止或极慢转速(n10 r/min)的轴承,轴承的承载能力取决于所允许的塑性变形,应进行静强度计算; 对高速轴承,为防止由发热引起胶合,除进行寿命计算外,还应进行极限转速校核计算。 对于磨粒磨损失效,目前尚无统一、有效的计算方法。,第五节 滚动轴承的寿命计算,一、基本概念与寿命计算公式,1滚动轴承的基本额定寿命,滚动轴承的寿命 指轴承的一个套圈或滚动体材料出现第一个疲劳扩展迹象之前,一个套圈相对另一个套圈旋转的转数。 滚动轴承的可靠度 指一组在相同条件下运
10、转、近于相同的滚动轴承期望达到或超过规定寿命的百分率,对单个滚动轴承是指该轴承达到或超过规定寿命的概率。,滚动轴承的基本额定寿命 指单个滚动轴承或一组在相同条件下运转、近于相同的滚动轴承,其可靠度为90%时的寿命,用L10表示(单位为106 r)。,2滚动轴承的基本额定动载荷,滚动轴承的基本额定动载荷,就是使轴承的基本额定寿命恰好为106 r时,轴承所能承受的载荷值,用C表示。,3滚动轴承的当量动载荷,一假想载荷,与C 同类型,它对轴承的作用与实际载荷的作用等效,用 P 表示。,寿命指数,球轴承=3,滚子轴承 10/3,载荷P 与基本额定寿命 L10 的关系: P L10=C1 = Const
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