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機械設計 第九版 13章.ppt

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13-1 概述13-2 滾動軸承的主要類型和代號13-3 滾動軸承的類型選擇13-4 滾動軸承的工作情況13-5 滾動軸承尺寸的選擇13-6 軸承裝置的設計13-7 其他第十三章 滾動軸承概述 滾動軸承的作用:依靠主要元件間的滾動接觸來支承 轉動零件 滾動軸承的特點:旋轉精度高、啟動力矩小、標準 件,選用方便 滾動軸承的構成:內圈、外圈、滾動體、保持架等13-1概 述常用滾動體:球、圓柱滾子、圓錐滾子、球面滾子、 非對稱球面滾子、滾針保持架作用:均勻地隔開滾動體,防止滾動體接觸磨損保持架類型:低碳鋼板+沖壓 銅合金、鋁合金或塑料+切削內、外圈和滾動體材料:高碳鉻軸承鋼(如GCr15)或滲碳軸 承鋼(如G20Cr2Ni4A) 硬度:不低于60 HRC+工作溫度< 120℃,硬度不下降無內圈或外圈情況:軸頸或軸承座作為內圈或外圈,工作 表面應具備相應的硬度和粗糙度類型和代號1一、滾動軸承的分類α﹣接觸角:滾動體與外圈滾道接觸點法線與半徑方向夾角 β﹣載荷角:徑向載荷Fr與軸向載荷Fa合力與半徑方向夾角13-2滾動軸承的主要類型及其代號向心軸承推力軸承向心推力軸承按承受的外載荷類型分類常用滾動軸承的類型、主要性能和特點深溝球軸承 主要承受徑向載荷,也可同時承受小的軸向載荷。當量摩擦系數最小。在高轉速且有輕量化要求的場合,可用來承受單向或雙向的軸向載荷。工作中允許內、外圈軸線偏斜量≤8'~16',大量生產,價格最低。類型代號 6圓柱滾子軸承 有較大的徑向承載能力。外圈(或內圈)可以分離,故不能承受軸向載荷,滾子由內圈(或外圈)的擋邊軸向定位,工作時允許內、外圈有少量的軸向錯動。內外圈軸線的允許偏斜量很小(2'~4')。此類軸承還可以不帶外圈或內圈。類型代號 N推力球軸承 工作時必須加有一定的軸向載荷。軸線必須與軸承座底面垂直,載荷必須與軸線重合,以保證鋼球載荷的均勻分配。類型代號 5角接觸球軸承 可同時承受徑向載荷及軸向載荷,也可以單獨承受軸向載荷。能在較高轉速下正常工作由于一個軸承只能承受單向的軸向力,一般成對使用。承受軸向載荷的能力與接觸角α有關。接觸角大的,承受軸向載荷的能力也高。類型代號 7圓錐滾子軸承 可以同時承受徑向載荷及軸向載荷(30000型以徑向載荷為主,30000B型以軸向載荷為主)。外圈可分離,安裝時可調整軸承的游隙。一般成對使用。類型代號 3調心球軸承 外圈滾道表面是以軸承中點為中心的球面,能自動調心,允許內圈(軸)相對外圈(外殼)軸線偏斜量≤2°~3°,一般不宜承受純軸向載荷。類型和代號3前置代號 基本代號 后置代號   軸承的分 部件代號內 部 結 構 代 號密 封 與 防 塵 結 構 代 號保 持 架 及 其 材 料 代 號特 殊 軸 承 材 料 代 號公 差 等 級 代 號游 隙 代 號多 軸 承 配 置 代 號其 它 代 號五四三二一類 型 代 號尺寸系 列代號內 徑 代 號寬 度 系 列 代 號直 徑 系 列 代 號(二)滾動軸承的主要類型和代號 在常用的各類滾動軸承中,每一種類型又可做成幾種不同的結構、尺寸和公差等級,以便適應不同的技術要求。為了統一表征各類軸承的特點,便于組織生產和選用,GB/T 272-1993規定了軸承代號的表示方法。1.基本代號 1)軸承的內徑代號 位置:基本代號右起第一、二位數字 常用:內徑d =20~480 mm的軸承,內徑一般為5的倍數,這兩位數字表示軸承內徑尺寸被5除得的商數,如04表示d=20mm,12表示d=60mm等。 特例1:對于內徑為10、12、15和17的軸承,內徑代號依次為00、01、02和03。 特例2:對于d≥500 mm的特大型軸承和d<10 mm的微型軸承,內徑代號不在此列。 2)軸承的直徑系列 位置:基本代號右起第三位數字 直徑系列代號:7、8、9、 0、1、2、3、4和5,相同內 徑時的外徑尺寸遞增3)軸承的寬度系列 位置:基本代號右起第四位數字 寬度系列代號:8、0、1、2、3、4、5和6,依次遞增。 “0”的標注:多數軸承在代號中不標出,對于調心滾子 軸承和圓錐滾子軸承代號0應標出6深溝球軸承L直線軸承5推力球軸承U外球面球軸承4雙列深溝球軸承NA滾針軸承3圓錐滾子軸承N圓柱滾子軸承29推力調心滾子軸承9推力圓錐滾子軸承2調心滾子軸承8推力滾子軸承1調心球軸承7角接觸球軸承0雙列角接觸球軸承代號軸承類型代號軸承類型4)軸承類型代號用基本代號右起第五位數字(或字母)2.后置代號軸承內部結構常用代號 軸承類型 代 號 含 義 示 例 B α=40? 7210B 角接觸球軸承 C α=15? 7210C AC α=25? 7210AC圓錐滾子軸承 B 接觸角α加大 32310BE 加強型 N207E注:公差等級中0級最低,向右依次增高,2級最高。 公差等級代號 代 號 省略 /P6 /P6x /P5 /P4 /P2公差等級 0級 6級 6x級 5級 4級 2級示 例 。省略部分。 內圈的另一端,常以軸肩作為定位面。為了便于軸承拆卸,軸肩的高度應低于軸承內圈的厚度。潘存云教授研制拆卸軸承外圈軸向緊固的常用方法有:1)彈性擋圈→軸向力不大及轉速不高時2)彈性擋圈嵌入軸承外圈的止動槽內3)軸承蓋緊固→用于高轉速及很大軸向力時的各類軸承4)用螺紋環緊→轉速高、軸向載荷大,不便使用軸承蓋緊固螺釘(四)軸承游隙及軸上零件位置的調整墊片調整(操作簡單)圓螺母調整(操作復雜) 1)錐齒輪裝配,要調整軸向位置; 2)軸承裝在套杯中,套杯裝在外殼孔中; 3)通過增減墊片,可調整錐齒輪軸向位置。(六)滾動軸承的預緊定義:安裝時產生并保持一軸向力,消除軸向游隙意義:內外圈徑向及軸向相對移動量要比未預緊大大減少1)夾緊一對圓錐滾子軸承的外圈而預緊2)用彈簧預緊,可以得到穩定的預緊力3)軸承中間裝入長度不等的套筒而預緊,預緊力可由兩套筒的長度差控制長短4)磨窄外圈并夾緊(七)滾動軸承的潤滑d﹣滾動軸承內徑,mmn﹣軸承轉速,r/min1.脂潤滑適用:不便經常添加潤滑劑、不允許潤滑油流失而致污 染產品限制:較低的dn值所占容積:1/3~2/3內部空間錐入度:dn值大、載荷小→選錐入度較大→粘度小 反之,選錐入度較大滴點:工作溫度6×105 mm·r/min時優點:避免其他潤滑方法由于供油過多,油的內摩擦增大 而增高軸承的工作溫度。壓強圖流速圖3.固體潤滑用途:高溫中使用的軸承、真空環境中工作的軸承方法: 1)用粘結劑將固體潤滑劑粘結在滾道和保持架上 2)固體潤滑劑加入工程塑料和粉末冶金材料中,制成有自潤滑性能的軸承零件 3)電鍍、高頻濺射、離子鍍層、化學沉積→薄膜(八)滾動軸承的密封裝置氈圈油封(滑動速度4~5m/s,拋光軸7~8m/s)毛氈:工業常用工具,采用羊毛制成,加工粘合而成。 唇形密封圈(精車軸<10m/s,磨光軸<15m/s) 如果主要是為了封油,密封唇應對著軸承;如果主要是為了防止外物浸入,則密封唇應背著軸承(a); 如果兩個作用都要有,使用密封唇反向放置的兩個唇形密封圈(b)。密封環(含鉻的耐磨鑄鐵<100 m/s,錫青銅60~80 m/s)密封環靠缺口被壓攏后所具有的彈性而抵緊在靜止件的內孔壁上隙縫密封 在軸和軸承蓋的通孔壁之間留一個極窄的隙縫,半徑間隙通常為0.l~0.3 mm。這對使用脂潤滑的軸承來說,已具有一定的密封效果。如果在軸承蓋上車出環槽,在槽中填以潤滑脂,可以提高密封效果。甩油密封開出溝槽甩油環螺旋式送油槽曲路密封徑向軸向例題13-1 設某支承根據工作條件決定選用深溝球軸承。軸承徑向載荷Fr=5500 N,軸向載荷Fa=2700 N,軸承轉速n = 1250 r/min,裝軸承處的軸頸直徑可在50~60mm范圍內選擇,運轉時有輕微沖擊,預期計算壽命L'h=5000 h。試選擇其軸承型號。根據表13-5,深溝球軸承的最大e值為0. 44,故此時按照表13-6,fd=1.0~1.2,取fd=1.2,見下頁 按照表13-5,X=0.56,Y值需在已知型號和基本額定靜載荷C0后才能求出?,F暫選一近似中間值,取Y=1.5,則 根據式(13-6),求軸承應有的基本額定動載荷值 按照軸承樣本或設計手冊選擇C=61.8 kN的6310軸承 此軸承的基本額定靜載荷C0=38 kN。驗算如下: 相對軸向載荷為 低于預期計算壽命。因題中的軸徑尺寸允許取為50~60 mm,故可改用6311 按照軸承樣本或設計手冊選擇C=71.5 kN,C0=44.8 kN 6311可用 深溝球軸承的設計步驟1.計算軸向力與徑向力的比值Fa/Fr Fa/Fr大于0.22,初取X=0.56,Y=1.5 Fa/Fr小于0.22,初取X=1,Y=02.根據載荷情況取fd,計算當量動載荷P3.計算基本額定動載荷值C4.選擇軸承型號,然后確定C和C05.校核所選型號,先計算相對軸向載荷6.根據相對軸向載荷,確定e,再確定X和Y,最后算P7.計算使用壽命,看是否夠用,若不夠用重選型號,再校核例題13-2 設根據工作條件決定在軸的兩端正裝兩個角接觸球軸承,如圖13-34a所示。已知軸上齒輪受切向力Fte=2200N,徑向力Fre=900N,軸向力Fae=400N,齒輪分度圓直徑d=314 mm,齒輪轉速n=1440r/min,運轉中有中等沖擊載荷,軸承預期壽命L'h=15000 h。設初選兩個軸承型號均為7207C,試驗算軸承是否可達到預期壽命的要求。1.求兩軸承受到的徑向載荷Fr1和Fr2 將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面(圖13-34b)和水平面(圖13-34c)兩個平面力系。Fre的平衡Fae的平衡鉛垂面內徑向力計算水平面內徑向力計算鉛垂面和水平面內徑向力合成2.求兩軸承的計算軸向力Fa1和Fa27207C的C=30500,C0=20000先初取e=0. 4=400N3.求軸承當量動載荷P1和P24.驗算軸承壽命 因為P1<P2,所以按軸承2的受力大小驗算故所選軸承滿足壽命要求角接觸球軸承的校核步驟1.確定軸向力、徑向力、切向力,在鉛垂面和水平面內計算軸承的反力,然后以平方和開根號做合成。2.先初取e=0. 4,計算派生軸向力Fd1和Fd2,結合軸向力,判定軸的運動方向,確定哪個軸承放松,哪個軸承壓緊,再計算實際的軸向力Fa1和Fa2。3.根據軸承型號,確定C0 ,計算相對軸向載荷,再確定實際的e值,若與初取0. 4相差不大,則以實際的e值進行下面的計算,否則再取e重算。4.查表13-5的得到X和Y值,再確定fd,計算兩個軸承的當量動載荷,取較大P值計算實際壽命,看是否大于設計壽命。13-3某深溝球軸承需在徑向載荷Fr =7150 N作用下,以n=1 800 r/min的轉速工作3800 h。試求此軸承應有的基本額定動載荷C。
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