軸承的選擇與設(shè)計概要課件

1、軸承的選擇與設(shè)計軸承的選擇與設(shè)計6 滾動軸承類型的選擇1. 載荷條件 軸承承受載荷的大小、方向和性質(zhì)是選擇軸承類型主要依據(jù)。如載荷小而平穩(wěn)時，可選球軸承；載荷大又有沖擊時，宜選滾子軸承；如軸承僅受徑向載荷時，選徑向接觸球軸承或圓柱滾子軸承； 只受軸向載荷時，宜選推力軸承； 軸承同時受徑向和軸向載荷時，選用角接觸軸承。軸向載荷越大，應(yīng)選擇接觸角越大的軸承，必要時也可選用徑向軸承和推力軸承的組合結(jié)構(gòu)。應(yīng)該注意推力軸承不能承受徑向載荷，圓柱滾子軸承不能承受軸向載荷。 6 滾動軸承類型的選擇1. 載荷條件 2. 軸承的轉(zhuǎn)速 若軸承的尺寸和精度相同，則球軸承的極限轉(zhuǎn)速比滾子軸承高，所以當轉(zhuǎn)速較高且旋轉(zhuǎn)精

2、度要求較高時，應(yīng)選用球軸承. 推力軸承的極限轉(zhuǎn)速低。當工作轉(zhuǎn)速較高，而軸向載荷不大時，可采用角接觸球軸承或深溝球軸承。 對高速回轉(zhuǎn)的軸承，為減小滾動體施加于外圈滾道的離心力，宜選用外徑和滾動體直徑較小的軸承。一般應(yīng)保證軸承在低于極限轉(zhuǎn)速條件下工作。 若工作轉(zhuǎn)速超過軸承的極限轉(zhuǎn)速，可通過提高軸承的公差等級、適當加大其徑向游隙等措施來滿足要求。 2. 軸承的轉(zhuǎn)速 對高速回轉(zhuǎn)的軸承，為減小滾動體3. 調(diào)心性能 軸承內(nèi)、外圈軸線間的偏移角應(yīng)控制在極限值之內(nèi)，否則會增加軸承的附加載荷而降低其壽命。 對于剛度差或安裝精度差的軸系，軸承內(nèi)、外圈軸線間的偏位角較大，宜選用調(diào)心類軸承。 如調(diào)心球軸承（1類）、調(diào)

3、心滾子軸承（2類）等。 4. 允許的空間 當軸向尺寸受到限制時，宜選用窄或特窄的軸承。 當徑向尺寸受到限制時，宜選用滾動體較小的軸承。 如要求徑向尺寸小而徑向載荷又很大時，可選用滾針軸承。3. 調(diào)心性能6. 經(jīng)濟性 在滿足使用要求的情況下應(yīng)盡量選用價格低廉的軸承。一般情況下球軸承的價格低于滾子軸承。軸承的精度等級越高，其價格也越高。 5. 裝調(diào)性能 圓錐滾子軸承（3類）和圓柱滾子軸承（N類）的內(nèi)外圈可分離，裝拆比較方便。5. 裝調(diào)性能 在同尺寸和同精度的軸承中深溝球軸承的價格最低。 同型號、尺寸，不同公差等級的深溝球軸承的價格比約為P0P6P5P4P211.52710。 如無特殊要求，應(yīng)盡量選

4、用普通級精度軸承，只有對旋轉(zhuǎn)精度有較高要求時，才選用精度較高的軸承。 除此之外，還可能有其他各種各樣的要求，如軸承裝置整體設(shè)計的要求等。因此設(shè)計時要全面分析比較，選出最合適的軸承。 在同尺寸和同精度的軸承中深溝球軸承的價格最低一、滾動軸承內(nèi)、外圈的軸向定位 157 滾動軸承的組合設(shè)計 正確選用軸承類型和型號之后，為了保證軸與軸上旋轉(zhuǎn)零件正常運行，還應(yīng)解決軸承組合的結(jié)構(gòu)問題，其中包括，軸承組合的軸向固定，軸承與相關(guān)零件的配合，間隙調(diào)整、裝拆、潤滑等一系列問題。表15-9 滾動軸承內(nèi)圈的軸向固定方法 表15-10 滾動軸承外圈的軸向固定方法 一、滾動軸承內(nèi)、外圈的軸向定位 157 滾動軸承的組合設(shè)

5、 (a)彈性擋圈和軸肩 (b)軸端端蓋和軸肩 (c)圓螺母和軸肩 (d)圓螺母和止推墊圈1.滾動軸承內(nèi)圈軸向緊固常用方法。 (a)彈性擋圈和軸肩 (b)軸端端蓋和軸肩1.滾動軸承內(nèi)圈(a) 彈性擋圈緊固 (b) 止動環(huán)緊固2.滾動軸承外圈軸向緊固常用方法(c) 端蓋緊固 (d) 螺紋環(huán)緊固(a) 彈性擋圈緊固 (b) 止動環(huán)緊固2.滾動軸承外二、軸系的固定1、兩端單向固定 正常的滾動軸承支承應(yīng)使軸能正常傳遞載荷而不發(fā)生軸向竄動及軸受熱膨脹后卡死等現(xiàn)象。常用的滾動軸承支承結(jié)構(gòu)型式有三種： 軸的兩個軸承分別限制一個方向的軸向移動，這種固定方式稱為兩端單向固定?？紤]到軸受熱伸長，對于深溝球軸承可在軸

6、承蓋與外圈端面之間，留出熱補償間隙 c0203 mm。間隙量的大小可用一組墊片來調(diào)整。這種支承結(jié)構(gòu)簡單，安裝調(diào)整方便，它適用于工作溫度變化不大的短軸。二、軸系的固定1、兩端單向固定 正常的滾動軸承支承應(yīng)軸承的選擇與設(shè)計概要課件軸承的選擇與設(shè)計概要課件2、一端雙向固定，一端游動 一端支承的軸承，內(nèi)、外圈雙向固定，另一端支承的軸承可以軸向游動。雙向固定端的軸承可承受雙向軸向載荷，游動端的軸承端面與軸承蓋之間留有較大的間隙。以適應(yīng)軸的伸縮量，這種支承結(jié)構(gòu)適用于軸的溫度變化大和跨距較大的場合。2、一端雙向固定，一端游動 一端支承的軸承，內(nèi)、外圈軸承的選擇與設(shè)計概要課件3、兩端游動 兩端游動支承結(jié)構(gòu)的軸

7、承，分別不對軸作精確的軸向定位。兩軸承的內(nèi)、外圈雙向固定，以保證軸能作雙向游動。兩端采用圓柱滾子軸承支承，適用于人字齒輪主動軸。但與其嚙合的另一軸系必須兩端固定。 3、兩端游動 兩端游動支承結(jié)構(gòu)的軸承，分別不對軸作精確的1、滾動軸承與軸和座孔的配合軸承內(nèi)圈與軸 js6，j6，k6，m6，n6 G7，H7，JS7，J7軸承外圈與軸承座孔基孔制：松 緊基軸制：松 緊 滾動軸承配合是指內(nèi)圈與軸頸、外圈與外殼孔的配合。內(nèi)孔與軸的配合采用基孔制，外徑與外殼孔的配合采用基軸制。三、配合1、滾動軸承與軸和座孔的配合軸承內(nèi)圈與軸 js6，j6，k5）與空心軸配合的軸承應(yīng)取較緊的配合。 滾動軸承配合的選擇原則：

8、1）轉(zhuǎn)動圈比不動圈配合松一些2）高速、重載、有沖擊、振動時，配合應(yīng)緊一些，載荷平穩(wěn)時，配合應(yīng)松一些3）旋轉(zhuǎn)精度要求高時，配合應(yīng)緊一些4）常拆卸的軸承或游動套圈應(yīng)取較松的配合5）與空心軸配合的軸承應(yīng)取較緊的配合。 滾動軸承配合的選擇原四. 滾動軸承的安裝與拆卸 軸承內(nèi)圈與軸頸配合較緊，對于小尺寸的軸承，一般可用壓力直接將軸承的內(nèi)圈壓入軸頸。對于尺寸較大的軸承，可先將軸承放在溫度為80-100的熱油中加熱，使內(nèi)孔脹大，然后用壓力機裝在軸頸上。拆卸軸承時應(yīng)使用專用工具。為便于拆卸，設(shè)計時軸肩高度不能大于內(nèi)圈高度。 四. 滾動軸承的安裝與拆卸滾動軸承的裝拆要求：1）壓力應(yīng)直接加于配合較緊的套圈上2）不

9、允許通過滾動體傳遞裝拆力3）要均勻施加裝拆力滾動軸承的裝拆要求：1）壓力應(yīng)直接加于配合較緊的套圈上2）不 滾動軸承失效形式、壽命 計算和靜強度計算 一 、滾動軸承的失效形式及設(shè)計準則(1)疲勞破壞(點蝕)(2)塑性變形疲勞接觸應(yīng)力極低、較大靜強度計算(3)磨損 潤滑不良，雜質(zhì)、灰塵的侵入暫無公式壽命計算 滾動軸承失效形式、壽命 計算和靜強度計算 一 、滾動1. 疲勞點蝕 安裝潤滑和維護良好1. 疲勞點蝕 安裝潤滑和維護良好2. 塑性變形 轉(zhuǎn)速很低或作間歇擺動 2. 塑性變形 轉(zhuǎn)速很低或作間歇擺動 3. 磨損潤滑不良、密封不嚴、多塵條件 3. 磨損潤滑不良、二、軸承的壽命計算 軸承中任一元件出現(xiàn)

10、疲勞點蝕前,一個套圈相對另一套圈的轉(zhuǎn)數(shù)或工作小時數(shù)。 指一批相同的軸承,在相同工作條件下，有90的軸承沒有發(fā)生疲勞點蝕前的轉(zhuǎn)數(shù)或總工作小時數(shù)。1.軸承壽命： 含義：一批軸承中有90的壽命將比其基本額定壽命長；一個軸承在基本額定壽命期內(nèi)正常工作的概率有90，失效率為有102.基本額定壽命10：（一）壽命計算中的基本概念二、軸承的壽命計算 軸承中任一元件出現(xiàn)疲勞點蝕 額定動載荷：當軸承額定壽命為10轉(zhuǎn)時，軸承能承受的最大載荷，用C表示。3. 滾動軸承的額定動載荷C =Cr徑向載荷或分量Ca軸向載荷（二） 滾動軸承壽命的計算公式軸承壽命曲線：CC1234=25.6L10 額定動載荷：當軸承額定壽命為

11、10轉(zhuǎn)時，軸承能承受的式中：n轉(zhuǎn)速 rmin 壽命指數(shù)（球軸承;滾子軸承10/3）當量動載荷 假定的載荷與實際載荷相當高溫下軸承C值將減小，引入溫度系數(shù)ft 表1413（轉(zhuǎn)）(h)（三） 當量動載荷軸承壽命計算公式 PfP（X Fr YFa ）式中：n轉(zhuǎn)速 rmin（轉(zhuǎn)）(h)（三） 當量動載荷X、Y徑向、軸向載荷系數(shù) 查表(15-14)P 載荷系數(shù)，查表(15-12 ) Fr 、 Fa 軸承的徑向、軸向力（注意區(qū)別軸上載荷） 查判斷系數(shù)e 深溝球軸承按f0Fa /C0r f0 =14.7 查e角接觸球軸承按Fa /C0 查 e (軸承的額定靜載荷）判 Fa/Fr 與 e 的關(guān)系定X、Y Fa

12、/Fr e 軸向力較小,可忽略不計,只計 fP 即：X=1 , Y=0 軸向力較大,要計 即：X1, Y0Fa/Fr eX、Y徑向、軸向載荷系數(shù) 查表(15-14)只能承受純徑向載荷的軸承（N、NA類）：PfP Fr 設(shè)計軸承的基本方法： 由工作條件定軸承類型0000 由結(jié)構(gòu)定軸承直徑 00 初選型號 查C、C0 驗算壽命： 計算軸承載荷查e、X、Y 計算P計算Lh 分析軸承是否合格只能承受純軸向載荷的軸承（5類）：PfP Fa只能承受純徑向載荷的軸承（N、NA類）：PfP Fr 設(shè)例：已知齒輪軸采用一對6211軸承，已知軸承載荷1=3500，F(xiàn)a1=1606，R2=2500，F(xiàn)a2=fP1.

13、2，試求P1、P2。解：查得：C0=29200查e ：求X、Y:f0Fa1/C0 =14.71606/29200 = 0.8085e1在0.26-0.28之間,插值得 e1 = 0.27Fa1/R1 = 1606/3500 = 0.459e X1=0.56, Y1=1.7Fa2=0 X2=1, Y2=0例：已知齒輪軸采用一對6211軸承，已知軸承解：查得：C0 求: P1=fP(X1R1+Y1Fa1)=1.2(0.563500+1.71606) =5628 P2=fPR2=1.22500=3000 P1P2 軸承危險，計算1的壽命 求: P1=fP(X1R1+Y1Fa1)=1.2(三. 軸承的

14、軸向載荷Fa 1.徑向軸承 (6 、 1 、 2類)Fae1212FaeFd 2.角接觸軸承 (3、7類) 一端固定、一端游動 Fa1= Fae , Fa2=0Fae指向者受力Fa 1=0 , Fa 2= Fae(1)派生軸向力F d ，在作用下Fd內(nèi)外圈分離 成對使用 Fd的大小查表 兩端固定固定端受力三. 軸承的軸向載荷Fa 1.徑向軸承 (6 、 1 、 (2)安裝型式（成對使用） 角接觸軸承應(yīng)成對使用以抵消派生軸向力和避免軸產(chǎn)生軸向竄動 正安裝（ X 型、面對面） 兩軸承外圈的窄邊相對d面對面 跨距減少 反安裝（ O型、背對背） 兩軸承外圈的寬邊相對d背對背 跨距增大Fd1Fd2Fd1

15、Fd2說明：軸承支點（壓力中心）偏移，但為方便計 算，仍取軸承寬度中點為支點(2)安裝型式（成對使用） 角接觸軸承應(yīng)成對使用以抵消派軸承的選擇與設(shè)計概要課件 (3)角接觸軸承的軸向載荷Fa1、 Fa2軸向載荷軸上外載荷FaeFa？ 軸承的派生軸向力Fd分析： Fd1 +Fae與 Fd2比較 FaeFd1Fd2S2當Fd1+FaeFd2當Fd1+FaeFd2 Fa1= Fa2=右邊壓緊S2 Fd1+FaeFd2+S2 Fd1 Fd2S2Fd1FaeFd1+FaeS1Fd2左邊壓緊S1 Fa1 Fa2Fd1S1Fd2FaeFd2S1FaeFd1Fd2 (3)角接觸軸承的軸向載荷Fa1、 Fa2軸向

16、載荷軸上外FaeFd1Fd2當Fd1+FaeFd2當Fd1 +Fae Fd2 右邊壓緊左邊壓緊計算軸向載荷的方法: 畫安裝簡圖標明軸承的派生軸向力Fd方向 計算Fd1、Fd2 根據(jù)Fd1、Fae、Fd2三者的關(guān)系判斷壓緊、放松端 壓緊端=除本身的派生軸向力外其余軸向力之和 放松端=本身的派生軸向力Fd2Fd1Fae21R2R1右邊壓緊左邊壓緊判斷壓緊、放松端時要注意正、反裝FaeFd1Fd2當Fd1+FaeFd2當Fd1 +F例:一對反裝7312AC軸承,R15000N,R28000N，F(xiàn)ae2000N，由1軸承指向2軸承，求Fa1、Fa2。解：畫安裝簡圖 Fd2 與 Fae同向求Fd1，F(xiàn)d2 求Fa1 ， Fa2 Fd2Fae544020007440N Fd13400N Fa1 Fd2Fae7440NFa12Fd25440NFd10.68R10.6850003400NFd20.68R20.6880005440NFd1Fd2Fae12R1R2軸承1被壓緊軸承2被放松例:一對反裝7312AC軸承,R15000N,R280四. 軸承壽命計算步驟 求R1、R2 例:接上題,如果n960r/min,fP1.2, 求軸承壽命。求Fa1、Fa2求P1、P2求Lh(C)解：查得7212AC軸承的C42800N，e0.68Fa1R1744050001.4