新机械设计教程滚动轴承Word格式文档下载.docx
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内、外圈、滚动体;
GCr15、GCr15-SiMn等轴承钢,热处理后硬度:
HRC60~65
保持架:
低碳钢、铜合金或塑料、聚四氟乙烯
三、滚动轴承的特点
优点:
1)f小起动力矩小,η高;
2)运转精度高(可用预紧方法消除游隙);
3)轴向尺寸小;
4)某些轴能同时承受Fr和Fa,使机器结构紧凑;
5)润滑方便、简单、易于密封和维护;
6)互换性好(标准零件)
缺点:
1)承受冲击载荷能力差;
2)高速时噪音、振动较大;
3)高速重载寿命较低;
4)径向尺寸较大(相对于滑动轴承)
应用:
广泛应用于中速、中载和一般工作条件下运转的机械设备。
13—2滚动轴承的类型与选择
一、滚动轴承的主要类型与特点
接触角——如图13-4所示,外圈与滚动体接触处的法线与垂直于轴线的平面的夹角。
类型——按承载方向:
向心轴承——,主要承受径向载荷,可受一定Fa,如深沟球、圆柱滚柱轴承等,1、4、6、N、NA、2调心滚子等
推力轴承——(如图13-4d)5(推力球),8(推力圆柱滚子)
向心推力轴承——:
—向心角接触轴子(0、3、7)
—推力角接触轴承,2(推力调心滚子轴承)
按滚动体形状:
球~——承载能力低,极限转速高
滚子~——承载能力高,极限转速低
常用滚动轴承的类型与特性见表13—1
注意代号结构特点:
承受载荷的大小,方向,极限转速高低,是否有调心性能等
特别注意最常用几种
①深沟球轴承(向心球轴承)——6(0)主要承受径向载,也可受一定双向轴向载荷,f小精度高,结构简单,价格低,最常用。
②调心球轴承(111)(调心滚子(2、3))——主要承受径向载荷,也可承受较小的双向轴向力,能自动调心,适于轴的刚性较差的场合。
③圆柱滚子轴承——N
(2)只能承受径向载荷,不能承受轴向载荷,承载能力大,支承刚性好,外圈或内圈可以分离,或不带内外圈,适于要求径向尺寸较小的场合。
④角接触球轴承——7(6)能同时承受径向载荷和单向轴向力,接触角,越大,承载Fa能力越高,为承受双向轴向力应成对使用,对称安装。
⑤圆锥滚子轴承——3(7)能同时承受径向载荷和单向Fa,越大,承受Fa能力越大,承载能力高于角接触球轴承,但极限转速稍低,外圈可分离,一般应成对使用,对称安装,但安装调整比较麻烦。
⑥推力球轴承——5(8)单向推力球轴承51000—只能受单向Fa;
双向推力球轴承52000—能承受双向Fa。
不能受Fr,且极限nj转速较低,高速时,由于离心力较大,钢球与保持架磨损发热较严重。
⑦滚针轴承,↑Fr,承载能力较高
∴高速时用深沟球轴承或角接触球轴承代替。
另:
注意优化选用深沟球轴承!
二、滚动轴承的代号
滚动轴承类型和尺寸规格繁多,为便于设计和选用,标准规定了用代号表示滚动轴承的类型、尺寸、结构特点及公差等级等。
国家标准:
GB/T272-93(向ISO靠)(替代GB272-88),滚动轴承代号的构成见表13-2
前置代号(字母)
基本代号(数字、字母)
后置代号(字母+数字)
五
四
三
二
一
∣
轴
承
分
部
件
代
号
类
型
宽
度
系
列
直
径
内
结
构
密
封
与
防
尘
保
持
架
及
材
料
特
殊
公
差
等
级
游
隙
多
配
置
其
它
1、基本代号——表示轴承的内径、尺寸系列和类型,最多为五位
(1)轴承类型——基本代号右起五位用数字或字母表示(尺寸系列代号如有省略,则为第4位,)或基本代号左起第一位。
见表13-1,重点:
6—深沟球~;
3—圆锥滚子~;
5—推力球~;
7—角接触球~;
1—调心球;
N—圆柱滚子~。
(2)尺寸系列——表示轴承在结构、内径相同的条件下具有不同的外径和宽度,基本代号右起三、四位。
宽度系列——右起第四位——某些宽度系列(主要为0系列和和正常系列)代号可省略,详见表13-1中带()的代号。
直径系列——右起第三位——相同内径,不同直径系列轴承的尺寸对比如图13-5所示。
组合见表13-3
(3)轴承的内径——基本代号右起一二位数字。
a)d=10,12,15,17mm时
代号00010203
b)内径d=20~480mm,且为5的倍数时
代号=d/5或d=代号×
5(mm)
(c)d<
10mm,或d>
500mm,及d=22,28,32mm时
代号/内径尺寸(mm)
2、前置代号——表示轴承的分部件,用字母表示。
L——可分离轴承的可分离内圈或外圈如LN207
K——轴承的滚动体与保持架组件K81107
R——不带可分离内圈或外圈的轴承,如RNU207
NU——表示内圈无档边的圆柱滚子轴承
WS、GS——分别为推力圆柱滚子轴承的轴圈和座圈,如WS81107、GS81107。
3、后置代号——反映轴承的结构、公差、游隙及材料的特殊要求等,共8组代号。
(1)内部结构代号——反映同一类轴承的不同内部结构
例:
C、AC、B——代表角接触球轴承的接触角,和,E代表增大承载能力进行结构改进的增强型等,如7210B,7210AC,NU207E
(2)密封、防尘与外部形状变化代号
—RS——一面有骨架式橡胶密封圈(接触式)
—RZ——一面有骨架式橡胶密封圈(非接触式)
—Z——一面有防尘盖例:
6210-2RS
—FS——一面有毡圈密封
字母前加数字2,则说明是两面有~
R、N、NR——轴承外圈带有止动挡边、止动槽、止动槽并带止动环,例:
6210N
(3)轴承的公差等级
精度高————————————→低
公差等级24566X0
代号新标准/P2、/P4、/P5、/P6、/P6X、/P0
旧标准BCDEXEG——普通级可省略
(4)轴承的径向游隙
游隙小————————→大
游隙组别1,2,0,3,4,5
代号/C1、/C2、/C3、/C4、/C5
C1、C2——小游隙组;
0——不标(基本游隙);
C3、C4、C5——大游隙组
(5)保持架代号
表示保持架在标准规定的结构材料外,其他不同结构型式与材料。
A、B分别表示外圈引导和内圈引导
J——钢板冲压
Q——青铜实体
M——黄铜实体保持架
N——工程塑料
其他在配置、振动、噪声、摩擦力矩、工作温度、润滑等方面的特殊要求的代号表示见标准GB/T272-93,或厂家的说明。
例13-1,试说明下列轴承代号的含义,见P502
三、滚动轴承类型的选择
应根据轴承的工作载荷(大小、方向和性质)、转速高低、支承刚性、安装精度、结合各类轴承的特性和应用经验进行综合分析,确定合适的轴承。
几条基本原则:
1)n高,载荷小,要求旋转精度高→采用球轴承
n低,载荷大,或有冲击载荷时→采用滚子轴承——但滚子轴承对轴线偏斜较敏感。
2)主要受径向载荷Fr时→用向心轴承
主要受轴向载荷Fa,n不高时用推力轴承
同时受Fr和Fa均较大时——可采用角接触球轴承7类(n较高时)或圆锥滚子轴承3类(n较低时)
Fr较大,Fa较小时——深沟球~
Fa较大,Fr较小时——深沟球~+推力球轴承组合,或推力角接触轴承。
3)要求n<
nlim——极限转速
6、7、N——极限转速较高
推力轴承——极限转速较低,∴只受Fa而n较高时——不用推力轴承而宁可用6\7两类,球轴承极限转速高于滚子轴承,轻系列极限转速高于中或重系列轴承。
4)当轴的刚性较差或轴承孔不同心时宜用调心轴承,如图13-6
5)为便于装拆和间隙调整,可选用内、外圈不分离的轴承。
6)6、7两点轴承一般应成对使用,对称安装。
7)施转精度较高时,应选用较高的公差等级和较小的游隙
转速较高时,应选用较高的公差等级和较大的游隙
公差等级越高,轴承价格越贵
滚子轴承价格高于球轴承,深沟球轴承价格最低
8)优先考虑用普通公差等级的深沟球轴承。
13—3滚动轴承的受力分析、失效形式及计算准则
一、滚动轴承的载荷分布
1、滚动轴承受轴向载荷Fa(A)
中心轴向力Fa作用下——Fa由各滚动体平均分担
2、向心轴承受径向载荷R
如图13-7所示,上半圈滚动体不受力,下半圈滚动体受力,且根据变形协调条件,在R作用线下方滚动体变形和受力最小,滚动体所受的最大接触载荷为
(深沟球轴承)
Z——滚动体数(13-1)
(圆柱滚子轴承)
由于游隙的存在,受载滚动体小于半圈,而作用一定的轴向载荷,则可使承载区扩大。
3、角接触轴承同时受R和A
(1)角接触轴承的派生轴向力S
由于滚动体与滚道接触点的法线与轴承中心平面有接触角
承载区流动体i→法向力QiRi——径向分力ΣRi=R——外载
Si——轴向分力ΣSi=S——派生轴向力。
派生轴向力S≈1.25Rtgα——或接表13-4(13-2)
S方向——沿轴承外圈宽边指向窄边,通过内圈作用于轴上,有使内、外圈分离的趋势。
∴要成对使用、对称安装。
(2)轴向载荷对载荷分布的影响
如图13-8所示,受R作用时,派生轴向力S迫使轴颈(连同轴承内圈和滚动体)向左移动,并与轴向力A平衡
①当只有下面+滚动体受载时
或
而——载荷角,A与R的合力F与径向平面的夹角如图13-8
∴,
②受载滚动体增多时,在同样R作用下,派生轴向力S↑
∵各滚动体法向力Qi方向各不相同,其径向分力Ri(方向不同)向量之和与R平衡,但;
而Qi→(产生)Si方向均相同,∴S是Si的代数和
∴在同样的径向载荷R作用下由多个滚动体接触分别派生的轴向力的合力S大于只有一个滚动体受载时派生的轴向力
设受载滚动体个数为n,则
(13-4)
∴(13-5)
、——多个滚动体受载的条件
结论:
1)角接触轴承及圆锥滚子轴承必须在径向载荷R和轴向载荷A的联合作用下工作,或成对使用对称安装。
2)为使更多的滚动体受载应使
3)R不变时,A由最小值(一个滚动体受载)逐渐增大(即角增大),则受载滚动体数↑
当时,下半圈滚动体受载
当时,开始使全部滚动体受载。
如图13-9
4)实际工作时,至少达到下半圈滚动体受载,∴安装这类轴承不能有较大的轴向窜动量。
或应成对使用,对称安装。
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