机械设计滚动轴承

三、轴向载荷对载荷分布的影响 1、派生轴向力 3类 和 7类 型轴承，α≠0，存在派生轴向力 派生轴向力：由径向力Fr产生的轴向分力。 F’Ni Fri Fdi α
Fd Fdi
α Fri
Fr Fr Fa
Fri＝FNicosα Fr＝∑Fri
Fdi＝FNisinα =Fritgα Fd ＝∑Fdi
FNi
F’ 轴承： 受径向力Fr； 轴向力 Fa：Fd1 Fd2 Fae 1、Fd2+Fae=Fd1 Fa1 =Fae +Fd2 =Fd1 2、Fd2+Fae>Fd1 平衡： Fd2+Fae=Fd1+F’ Ⅰ轴承压紧: Fa1=Fd1+F’=Fae+Fd2 除Fd1各力代数和 Ⅱ轴承放松: Fa2=Fd2 自身派生轴向力 Fa2 =Fd1－Fae =Fd2
正 装
反 装
§ 3
滚动轴承尺寸选择
主要内容
• 基本额定寿命、基本额定动载荷的概念 • 滚动轴承的寿命计算 • 滚动轴承的当量动载荷计算 • 角接触、圆锥滚子轴承的轴向载荷 Fa 的计算 • 滚动轴承的静载荷计算
一、失效形式及基本额定寿命 1、失效形式 —— 点蚀、磨损、烧伤 设计准则 :
滚动点蚀
材料：低碳钢、铜合金、铝合金、塑料
四、滚动体形状
五、滚动轴承的类型及其代号 1、类型 承载性质 分 类
向心轴承： 径向载荷 推力轴承： 轴向载荷 向心推力轴承： 径向＋轴向载荷
滚动体形状 ： 球、柱、锥、滚针
向心轴承 -径向载荷
推力轴承 -轴向载荷
向心推力轴承 （角接触轴承） 径向+轴向载荷
滚动轴承的类型代号（表13-1） ：
圆柱滚子轴承——内圈无挡边 NU0000（32000）
圆柱滚子轴承——内圈有单挡边 代号：NJ0000 （42000）
⑩ 滚 针 轴 承
代号：NA0000
2、滚动轴承代号(GB/T272-1993)
基本代号
——
00000
（5位数字）
1）内径代号 — 右起第1、2位数字
00 01 内径 d =(内径代号)×5（mm） 02 03
Fa=1.7Frtgα
要点
1、轴承元件工作时承受变应力作用； 2、因α≠0， Fr产生派生轴向力Fd ； 2、 Fr相同的情况下, Fa越大，承载滚动体数越多, Fd越大； 3、 Fd的方向：迫使轴承内外圈分离的趋势； 4、 Fd 的大小：表13-7； 5、3类、7类型轴承应成对使用，原因是使两轴 承的Fd 相反，避免轴的窜动； 6、3类、7类型轴承安装方式：正装、反装
塑性变形（低速n<10rpm,重载）。 疲劳寿命准则； 静强度准则（低速轴承）。
2、轴承寿命 轴承寿命 —— 单一轴承，点蚀前总的相对转数 3、基本额定寿命 一批同型号轴承，相同条件下运转，10%轴承发生 点蚀前总的相对转数。 对单个轴承，其达到基本额定寿命的概率为10％。 转数 —— L10 小时 —— Lh (106 r) (小时）
2）判断轴承的松紧端； 3）松端：Fa——自身派生轴向力 紧端：Fa——除自身派生轴向力外其余各轴向力的 代数和
Fre
Fd2 Fr2 Fre F r2Fae Fr1 Fra bibliotekre Fr Fa
Fd1
Fr1 Fa
Fae
Fae
五、滚动轴承的静载荷
1、基本额定静载荷—— C0
塑变演示
滚动体与滚道接触中心处的接触应力达最大值时的载 荷，称为基本额定静载荷。 2、当量静载荷 P0 = X0 Fr + Y0 Fa X0 ——静载荷的径向载荷系数 Y0 ——静载荷的轴向载荷系数 按静强度选择轴承： C0 ≥S0 P0 S0 静强度安全系数 表13-8
10 ⎛ f t C ⎞ Lh = ⎟ ⎜ 60 n ⎝ P ⎠
6
ε
ε
h
基本额定动载荷：
P C= ft
60 nL 10
6
' h
公式的用途： 1、计算轴承的寿命； 2、已知预期寿命，选轴承的型号。
三、滚动轴承的当量动载荷 特定载荷及条件下，实验→C 实际载荷——实验载荷 实际载荷→→与C的载荷条件相一致的载荷 1、承受纯径向载荷的轴承
求解方法： 疲劳曲线σ－N。 疲劳曲线方程： PεL10 = Cε×1=常数 L10 =（C/P）ε（106转） ε——指数 球:ε=3，滚子:ε=10/3 C : 由样本、手册可查。
10 Lh = 60 n
6
σ
N
(1,C) (L10,P)
⎛C ⎞ ⎜ ⎟ ⎝P⎠
ε
h
载荷 — 寿命实验曲线
当温度t>120℃时，硬度↓→C↓→→温度系数ft 轴承寿命：
— — — —
d=10 d=12 d=15 d=17
mm mm mm mm
2）直径系列代号 — 右起第3位数字 代表滚动体直径大小，含义： 0、1 2 3 4 —— —— —— —— 特轻系列 轻系列 中系列 重系列
3）宽度系列 —— 右起第四位 代号 0 —— 正常系列；可省略 （调心滚子、圆锥滚子轴承不省） 4）类型代号 —— 右起第五位（表13-1） 常用：6、7、3、5、N、1
上半圈：非承载区 --- 不受力 下半圈：承载区
承载区
二、载荷及应力的变化 1、滚动体及转动圈应力变化
运动内圈受力
滚动体：工作时，公转＋自转 转动圈（内圈）：随轴一起转动，应力同滚动体
承载区
非承载区
2、固定圈 固定圈（外圈）：静止不动 上半圈：非承载区 --- 不受力 下半圈：承载区某一点受力 最下点→→σmax →→ 固定
六、滚动轴承的性能特点 性能：取决于滚动体类型、接触形式！ 同尺寸情况下，可归纳： 承载能力： 极限转速及 回转精度： 抗冲击性： 自位性： 滚子＞球 调心轴承＞滚子＞球， 1、2类最好 滚子＞球； 多列＞单列 球＞滚子＞滚针（推力轴承除外） 6类最高，7、N类较高
七、滚动轴承的类型选择 选型 滚动轴承→→标准件→→→ 1、轴承的载荷 滚子---载荷↑、球---载荷↓ 载荷大小 载荷性质 载荷方向 滚动体大---载荷↑、滚动体小---载荷↓ —— 冲击载荷→→优选滚子轴承 —— 径向力、轴向力 类型 尺寸
§2 滚动轴承的工作情况
• 滚动体、转动圈及固定圈的载荷及 应力的变化； • 派生轴向力的概念及方向判断； • 轴向载荷对载荷分布的影响。
一、轴承元件的载荷分布 承受轴向载荷 向心轴承 推力轴承 承受径向载荷 承受轴向载荷
力不动 载荷均布
力摆动
承载区 载荷非均布 非承载区 载荷均布 非承载区
1、轴承承受轴向载荷 —各滚动体受力相等 2、轴承承受径向载荷 载荷→变形→
纯径向力→→ 6类、N类（NU类、NJ类） 载 荷 方 向 纯轴向力→→ 5类 径向力+小轴向力→→ 6类、3类 、 7类 （小接触角） 径向力+大轴向力→→ （大接触角）7类、3类 或向心轴承+推力轴承 2、转速 n工＜nlim 滚动体形状： 滚动体尺寸： 保 持 架： 润 滑 方式： 球优先； 高速时选超轻、特轻、轻； 实体保持架； 高速时油雾润滑。
前置代号
——轴承的分部件（字母表示）L——可分离套圈
代号举例： 例 1：
6
2 15
游隙代号：0组 精度等级：0级 内部结构代号：正常结构 内径代号：d=15X5=75mm 直径系列代号：轻系列 宽度系列代号：正常宽度系列 深沟球轴承
代号举例： 例 2：
3 3 1 06 E
游隙代号：0组 精度等级：0级 内部结构代号：加强 内径代号：d=6×5=30mm 直径系列代号：特轻系列 宽度系列代号：特宽度系列 圆锥滚子轴承
滚动 轴承
Rolling Bearing
本章要点
1、滚动轴承的主要类型及代号； 2、滚动轴承的工作情况分析； 3、滚动轴承的 寿命计算； 4、滚动轴承装置的设计。
§ 1 概述
一、滚动轴承特点 摩擦阻力小，起动容易，标准部件，互换性好 二、滚动轴承构造
三、滚动轴承材料 内圈(inner ring)：一般转动； 外圈(outer ring)：一般不动； 滚动体(rolling element)： 保持架(cage)作用： 材料：轴承铬钢
⑦ 深 沟 球 轴 承
代号：60000 (0000) 特点：内外圈不可分离 载荷：径向力、少量双向轴向力
⑧ 角 接 触 球 轴 承
代号：70000 (6000) 特点：成对使用 载荷：径向力、单向轴向力
⑨圆柱滚子轴承——外圈无挡边 代号：N0000 （2000）
特点：内外圈可分离 载荷：径向力
④ 圆 锥 滚 子 轴 承
代号：30000 （7000） 特点：内外圈可分离 成对使用 载荷：较大径向力、单向轴向力
⑤ 推 力 球 轴 承
代号：51000（8000）
载荷：单向轴向力
⑥ 双 向 推 力 球 轴 承
代号：52000（38000） 载荷：双向轴向力 特点：高速离心力大，磨损、发热严重
不一致
当量动载荷
P = fP Fr fp —— 载荷系数 2、承受纯轴向载荷的轴承 fp —— 载荷系数 P = fP Fa 3、承受径向、轴向载荷的轴承 P = fP （X Fr + YFa） X ——径向载荷系数 Y —— 轴向载荷系数
四、角接触、圆锥滚子轴承的轴向载荷 Fa 的计算 轴——受外载荷：Fre、Fae Fre 轴承： Fr 受径向力Fr； Fa 轴向力： Fa= Fae Fae Fr1 Fa Fae Fre F r2 轴承： 受径向力Fr； 轴向力： Fa= Fae
① 调 心 球 轴 承
调 心 球 轴 承
代号：10000（1000） 特点：自动调心
调不平行