第10章轴承.ppt
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1、机械设计基础,第10章 轴 承,第10章 轴 承,10.1 滚动轴承 10.2 滑动轴承 10.3 滚动轴承与滑动轴承的比较及选用 10.4 基本技能训练减速器轴承组件拆装,第10章 轴 承,图10-1 滑动轴承,第10章 轴 承,图10-2 滚动轴承,10.1 滚动轴承,10.1.1 滚动轴承的构造、类型及特点 1.滚动轴承的构造,图10-3 滚动轴承的构造,10.1 滚动轴承,图10-4 滚动体的形状,10.1 滚动轴承,图10-5 滚动轴承的公称接触角,2.滚动轴承的类型,10.1 滚动轴承,1) 按所能承受载荷的方向或公称接触角的不同可分为向心轴承 和推力轴承(表10-1)。 向心轴承
2、又可分为径向接触轴承和向心角接触轴承。径向接触轴承的公称接触角0,主要承受径向载荷,有些可承受较小的轴向载荷;向心角接触轴承公称接触角的范围为045,能同时承受径向载荷和轴向载荷。 推力轴承又可分为推力角接触轴承和轴向接触轴承。推力角接触轴承的范围为4590,主要承受轴向载荷,也可以承受较小的径向载荷;轴向接触轴承的90,只能承受轴向载荷。,10.1 滚动轴承,表10-1 各类轴承的公称接触角,2) 按滚动体的种类可分为球轴承和滚子轴承。 3) 按工作时能否调心可分为调心轴承和非调心轴承。 4) 按安装轴承时其内、外圈可否分别安装,分为可分离轴承和不可分离轴承。 5) 按公差等级可分为0、6、
3、5、4、2级滚动轴承,其中2级精度最高,0级为普通级。,10.1 滚动轴承,6) 按运动方式可分为回转运动轴承和直线运动轴承。 3.滚动轴承的特点 1)滚动轴承具有摩擦阻力小、启动灵敏、效率高、旋转精度高、润滑和维修方便等优点,广泛应用于各种机械设备中。 2)滚动轴承类型较多,载荷、转速及工作温度的适应范围广,因而广泛应用。 3)滚动轴承已标准化,由专业轴承厂大批量生产,质量可靠、价格便宜,方便设计者根据需要直接选用设计。 4)滚动轴承承受冲击载荷能力较差,工作时有振动和噪声,高速、重载时,使用寿命较短。 5)滚动轴承一般径向尺寸较大且轴承不能剖分。,10.1 滚动轴承,表10-2 常用滚动轴
4、承的类型、代号及特性,10.1 滚动轴承,表10-2 常用滚动轴承的类型、代号及特性,10.1 滚动轴承,表10-2 常用滚动轴承的类型、代号及特性,10.1 滚动轴承,2.基本额定动载荷比:同尺寸系列各类轴承的基本额定动载荷与深沟球轴承的基本额定动载荷之比。 3.价格比是以深沟球轴承为基数1。 10.1.2 滚动轴承的代号 滚动轴承的类型很多,为了便于组织生产、设计和选用, GB/T 2721993规定了滚动轴承代号的结构及表示方法,滚动轴承代号由基本代号、前置代号和后置代号构成,其表达方式见表103。,表10-3 轴承代号的构成,1.基本代号 (1)类型代号 用数字或大写英文字母表示,见表
5、10-4。,10.1 滚动轴承,表10-4 一般滚动轴承类型代号,(2)尺寸系列代号 由轴承的宽(高)度系列代号和直径系列代号组合而成,见表10-5。,10.1 滚动轴承,表10-5 向心轴承、推力轴承尺寸系列代号,10.1 滚动轴承,图10-6 直径系列对比,10.1 滚动轴承,2.前置代号和后置代号,表10-6 轴承内径代号,(3)内径代号 表示轴承的内径尺寸,见表10-6。,10.1 滚动轴承,表10-7 前置、后置代号,10.1 滚动轴承,表10-8 后置代号的内部结构代号及含义, 加强型(即为内部结构设计改进),增大轴承承载能力的轴承。,表10-9 后置代号中的公差等级代号及其含义,
6、10.1 滚动轴承,表10-10 后置代号中的游隙代号及其含义(摘录),10.1 滚动轴承,表10-11 后置代号中的配置代号及其含义(摘录),3.滚动轴承代号示例 (0)2尺寸系列代号,宽度系列代号为0(省略),2为直径系列代号。 10.1.3 滚动轴承的失效和计算 1.滚动轴承的失效形式及计算准则 (1) 失效形式 滚动轴承的失效形式主要有三种:疲劳点蚀、塑性变形和磨损。,10.1 滚动轴承,1) 疲劳点蚀。 2) 塑性变形。 3) 磨损。 (2) 计算准则 1)一般转速的轴承,即10 r/minnnlim,应以疲劳强度计算为依据进行轴承的寿命计算。 2) 对于高速轴承,除疲劳点蚀外,其工
7、作表面的过热也是重要的失效形式,因此除需进行寿命计算外还应校验其极限转速。 3) 对于低速轴承,即n10r/min,可近似地认为轴承各元件是在静应力作用下工作的,其失效形式为塑性变形,应进行以不发生塑性变形为准则的静强度计算。,10.1 滚动轴承,2.滚动轴承的寿命计算 (1) 有关寿命计算的相关基本概念 1)轴承寿命。 2)基本额定寿命。 3)基本额定动载荷。 4)当量动载荷。,10.1 滚动轴承,表10-12 当量动载荷的载荷系数X、Y,10.1 滚动轴承,表10-12 当量动载荷的载荷系数X、Y,10.1 滚动轴承,2.e是判别轴向载荷Fa对当量动载荷P影响程度的系数。,表10-13 载
8、荷系数,(2) 滚动轴承的寿命计算 通过大量的实验证明,滚动轴承的载荷与寿命之间的关系曲线满足下面的函数式,10.1 滚动轴承,表10-14 温度系数,10.1 滚动轴承,表10-15 轴承预期寿命推荐值,3.向心角接触轴承轴向载荷计算 (1) 内部轴向力S的确定 向心角接触轴承包括向心角接触球轴承(70000型)和圆锥滚子轴承(30000型),在承受径向载荷时,由于接触角的作用,会产生派生的轴向力S,见表10-16。,10.1 滚动轴承,图10-7 角接触轴承轴向载荷分析 a)正装 b)反装,表10-16 角接触轴承的内部轴向力S,2.表中的Y值是表10-12中Fa/Fre时Y值。,10.1
9、 滚动轴承,(2) 轴向载荷的计算 确定向心角接触轴承的轴向载荷时,应同时考虑径向力引起的内部轴向力S和作用于轴上的其他轴向力Fa,根据整个轴上所有轴向力之间的平衡关系确定两轴承最终受到的轴向载荷Fa1和Fa2。,1)根据轴承的安装方式,确定内部轴向力的大小及方向。 2)判断全部轴向载荷合力的方向,确定被压紧的轴承(紧端)及被放松的轴承(松端)。 3)“紧端”轴承所受的实际轴向载荷,等于所有外部轴向力与“松端”轴承内部轴向力的代数和;“松端”轴承所受的实际轴向载荷,等于自身内部轴向力。,10.1 滚动轴承,4.滚动轴承的静强度计算,表10-17 静负荷的安全系数,5.滚动轴承的极限转速验算,1
10、0.1 滚动轴承,10.1.4 滚动轴承的选用 1.影响轴承承载能力的参数 (1) 游隙 内、外圈滚道与滚动体之间的间隙为游隙,即为当一个座圈固定时,另一座圈沿径向或轴向的最大移动量(通常用表示)。 (2) 极限转速 滚动轴承在一定载荷和润滑条件下,允许的最高转速称为极限转速。 (3) 偏位角 安装误差或轴的变形等都会引起轴承内外圈中心线发生相对倾斜,其倾斜角称为偏位角。,10.1 滚动轴承,(4) 接触角 由轴承结构类型决定的接触角称为公称接触角,如表10-1所列。,图10-8 滚动轴承偏位角,10.1 滚动轴承,图10-9 接触角的变化,10.1 滚动轴承,2.滚动轴承的选择 (1) 滚动
11、轴承类型的选择 各类轴承的基本特点已在表10-2中进行了说明。 1)轴承承受载荷。 2)转速条件。 3)安装调整性能。 4)调心性能。 5)经济性。 (2) 轴承尺寸的选择 在选定轴承的类型后,求出轴承的当量动载荷P(或当量静载荷PO),代入式(10-7)求出要求的基本额定动载荷C,然后查有关的轴承手册确定轴承的尺寸。 1)对于静止轴承、缓慢摆动或极低速动转的轴承(工作转速n10r/min),根据其失效形式可知选择轴承时应按静载荷计算。,10.1 滚动轴承,2)对于一般运转的轴承(10r/minnnlim),按寿命计算进行轴承尺寸的选择,使轴承寿命大于预期寿命。 3)当轴承的工作转速n在110
12、r/min之间时,其轴承尺寸的选择有两种方法:按n=10r/min选择轴承尺寸;一方面将实际的n值代入寿命计算公式中计算出C值,另一方面按静载荷强度计算公式计算出C0值。 4)对于转速较高又同时承受冲击载荷的轴承,除进行寿命计算外,还要进行轴承的静强度校核。 5)对于高速轴承,除进行寿命计算外还应检验极限转速。 (3) 公差等级的选择 对于同型号的轴承,其精度越高价格也越高,因此一般的机械传动中优先选用普通级(P0)精度的轴承。,10.1 滚动轴承,10.1.5 滚动轴承的组合设计 要保证机器正常运转,对滚动轴承来说,除要正确选择轴承的类型和尺寸外,还必须对滚动轴承装置进行正确设计,即合理解决
13、轴承的固定、装拆、配合、调整、润滑与密封等问题。 1.滚动轴承的轴向固定 (1) 内圈与轴的轴向固定方法 轴承内圈的固定一般根据轴向力的大小采用轴肩与轴用弹性挡圈、轴端挡圈、圆螺母结构(见图10-10 a、b、c)等进行紧固,图10-10d为紧定衬套与圆螺母结构,用于光轴上轴向力和转速都不大的调心轴承的紧固。,图10-10 轴承内圈常用的轴向紧固方法,10.1 滚动轴承,(2)滚动轴承外圈的固定方法 轴承外圈的紧固常采用机座凸台、孔用弹性挡圈、轴承端盖等形式固定,如图10-11所示。,图10-11 轴承外圈常用的轴向紧固方法,10.1 滚动轴承,图10-12 双支点单向固定支承,2.滚动轴承支
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