深沟球轴承设计计算.docx
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深沟球轴承设计计算
深沟球轴承设计计算
Ⅰ.编制说明:
1.沟道曲率半径必需知足Rimax<,Remax<,且Rimax 2.外圈沟道直径De的名义尺寸一概加上轴承大体组径向游隙的平均值,即De=di+2Dw+U,U=(Umin+Umax)/2(见附表3),以提高装配率。 Ⅱ.适用范围: 1.密封深沟球和带防尘盖深沟球轴承设计纳入本设计方式.适用于100,200,300系列轴承外径30~180mm的带单面或双面密封的接触式、非接触式密封深沟球轴承和带防尘盖的深沟球轴承. 2.密封设计之外圈带密封槽、内圈光挡边的接触式密封球轴承为基础,非接触式密封球轴承的代号,在接触式密封球轴承代号后加: K,以资区别.例: 180204表示接触式密封球轴承,180204K表示非接触式密封球轴承. Ⅲ.引用标准: 1.GB/T276-1994转动轴承深沟球轴承外形尺寸 2.GB/T274-2000滚动轴承倒角尺寸最大值 3.GB/T7811—1999转动轴承参数符号 4.GB/T转动轴承向心轴承公差 5.GB/T308-2002转动轴承钢球 6.GB/T6391-1995转动轴承额定动载荷和额定寿命 7.GB/T7811-1999转动轴承参数符号 8.JB/T10239-2001滚动轴承深沟球轴承卷边防尘盖技术条件 9.JB/T10239-2001滚动轴承零件冲压保持架技术条件 10.CSBTS滚动轴承零件深沟和角接触球轴承套圈公差 11.CSBTS深沟和角接触球轴承套圈沟形公差 12.CSBTS深沟及角接触球轴承套圈沟道圆形偏差 设计轴承型号: 6020 一.轴承的大体(外形)尺寸的肯定 依据型号算d,查GB(GB276-1994,GB274-2000)可知D、B、r 1.轴承公称内径d=(mm) 2.轴承公称外径D=(mm) 3.轴承公称宽度T=(mm) 4.轴承单向最小倒角rsmin=(mm) 二、转动体直径的设计 1.钢球直径Dw按下式计算: Dw=Kw(D-d) Kw分档取值见表1,Dw的取值精度为. 计算出Dw后,应从表2当选取接近计算值的标准钢球尺寸. 表1Kw值 直径系列d(mm) 100 200 300 400 d≤35 ~ ~ ~ ~ 35<d≤120 ~ ~ ~ ~ 20<d≤240 ~ ~ ~ ~ 标准钢球直径Dwmm见GB/T308-2002转动轴承钢球 2.钢球与维持架中心圆直径Dwp Dwp=(D+d)Dwp的取值精度为 3.球数Z: Z= +1 表2Φ角限制条件(上限) 直径系列 100 200 300 400 Φ不大于 195° 194° 193° 192° 4.实取填球角Φ: Φ=2(Z-1)Sin-1(Dw/Dwp) 三.套圈的设计 1.沟道曲率半径R(Ri,Re) 内圈沟道曲率半径Ri=fiDw 外圈沟道曲率半径Re=feDw 内圈沟道曲率系数fi≈ 外圈沟道曲率系数fe≈ 表3Ri及Re的公差mm Dw 超过 - 6 10 18 24 30 40 50 到 6 10 18 24 30 40 50 60 公差 2.沟道直径di,De 内圈沟道径di=Dwp-Dw 外圈沟道径De=di+2Dw+u 式中大体组径向游隙平均值u=(umin+umax)/2按GB4604-84规定 附表3圆柱孔深沟球轴承大体组径向游隙值μm Dw 超过 2 6 10 18 24 30 40 50 65 80 100 120 140 160 180 到 6 10 18 24 30 40 50 65 80 100 120 140 160 180 200 umin 2 2 3 5 5 6 6 8 10 12 15 18 18 20 25 umax 13 13 18 20 20 20 23 28 30 36 41 48 53 61 71 表4di与De的公差mm d 超过 — 30 80 120 180 250 315 到 30 80 120 180 250 315 500 di及De的公差 ± ± ± ± ± ± ± 3.沟位置a(取值精度: a=B/2 内圈沟位置ai与外圈沟位置ae取相同值,即ai=ae=a 表5a的公差mm d 超过 — 10 18 30 50 80 120 180 250 315 400 到 10 18 30 50 80 120 180 250 315 400 500 a的公差 ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± 4.套圈档边直径d2,D2(取值精度: 内圈档边直径d2=d2=di+KdDw 外圈档边直径D2=D2=De-KdDw 表6Kd值 直径系列 *100 *200,300 400 Kd d≤25 d>25 *100,200系列轴承,当D<32mm,采用带爪维持架时,Kd可取小到 表7非引导挡边与引导挡边公差mm d2,D2 超过 10 18 30 50 80 120 180 250 315 400 到 18 30 50 80 120 180 250 315 400 500 非引导挡边公差 d2 d2 引导挡边公差 d2 d2 5.装配倒角r及非装配倒角r3,r8的尺寸及其公差,按照最单向倒角rsmin的尺寸按附表6选取. 6.标志,标志尺寸(取值精度 轴承通常在外圈端面上标志,内圈不标志. 为区分基准面,可在内圈非基准端面上标志””或”-”等标识符号, 以资区别. 标志面有效宽度hw hw= 标志中心圆直径Dk Dk= 对400系列轴承式中r8改成r3 标志字体高按照hw按表8选取,同一内径和尺寸系列的轴承,标志中心圆直径与字体高应一致. 表8标志标准字体高mm 标志中心圆直径Dk 标志面有 效宽度hw 超过 — 30 50 80 120 150 200 超过 到 到 30 50 80 120 150 200 — 1 1 — — 1 1 — 3 1 1 — 3 7 — 2 2 — 7 10 — — — 2 3 3 10 — — — — 3 3 4 4 三.浪形维持架的设计 1.维持架钢板厚度S(取值精度 S=S(Dw)计算出S后,按表10选用最接近计算值的标准厚度. 表9S(Dw)值 直径系列 100 200 300400 Dw(mm) 4 4 5 45 S(Dw) + + 表10浪形维持架用冷轧钢板的标准厚度mm ※ ※ 1 2 3 ※为非优先选用钢板厚度 2.维持架宽度Bc(取值精度 Bc=KcDw 表11Kc值 直径系列 100 200,300,400 Kc 注: 考虑到维持架碰套及套料问题,个别小型号轴承的KC值可适当减小. 3.维持架内径Dc1及外径Dc(取值精度 Dc1=Dcp-Bc,Dc=Dcp+Bc式中: Dcp=Dwp 表12Dcp,的公差mm Dc1DcDcp 超过 10 18 30 50 80 120 180 250 到 18 30 50 80 120 180 250 315 公差 ± ± ± ± ± ± ± ± Dcp ± ± 4.维持架兜窝的深度K(取值精度 K=+εc 表13εc值、Rc、K的公差mm Dw 超过 — 6 10 14 18 24 32 40 50 到 6 10 14 18 24 32 40 50 60 Rc、K的公差 εc值 5.维持架球兜内球面半径Rc(取值精度 Rc=Kmax若工艺条件允许,也可制造圆形兜孔Rc=K. 按上式试算得的维持架尺寸Bc,Rc,K值必然使维持架在轴承内产生径向窜动,其径向窜动量ε可按下式计算(ε及表14的εmax、εmin仅供复核参考) ε=sincos-1 计算εmax时,Rc,K取最大值;计算εmin是,Rc,K取最小值;而Dw,Bc用公称尺寸. 计算得的εmin及εmax不得超过表14的规定. 表14维持架径向窜动量εmm Dw 超过 — 6 10 14 18 24 32 40 50 到 6 10 14 18 24 32 40 50 60 εmin εmax 1 2 如超出εmax时,可适当减小K,Rc,但减小后应知足 2K≥Dw+εc 必需保证维持架不与套圈碰套,验算时应考虑: > +ε1 > +ε1 维持架与内,外圈档边之间的间隙 当Dw≤10mm时,ε1≥ 当Dw>10mm时,ε1≥ 6.相邻两球兜(或铆钉孔)中间距离C(取值精度,公差± C=Dcpsin 7.兜孔中心与相邻铆钉孔中心间距离C1(取值精度,公差± C1=Dcpsin 8.维持架兜孔之间的平面与球兜必需圆角相交,圆角半径rc应尽可能取大,可是为了便于铆合维持架,在维持架铆钉大头的周围必需保证宽度不小于的平面,因此,圆角rc应知足: rc≤Dcpsin -( +S)cossin-1 - – 9.浪形维持架用半圆头铆钉的选取: 半圆头铆钉尺寸及公差按表15选取 表15浪形维持架用半圆头铆钉尺寸及公差mm 铆钉杆直径dm 公称尺寸 1 2 3 4 5 公差 ± ± ± 铆钉头直径Dm 公称尺寸 4 8 公差 0 0 最小杆端直径d1min 5 有效杆长l 1 2 3 4 5 7 铆钉头高度H 公称尺寸 2 4 公差 ± ± 铆钉头对杆中心线同轴度 半圆铆钉头半径SR 2 4 rmax 铆钉孔直径tc 公称尺寸 1 2 3 4 5 公差 两半保持架钢板厚2S 1 2 2 2 3 3 3 4 4 5 6 7 铆钉杆长度L 公称尺寸 4 9 11 11 15 公差 注: 铆钉杆长度允许各生产厂按照铆钉杆材料硬软情况适当加以调整. 四.深沟球轴承零件质量计算 1.外圈质量 We=γ╳Ve╳10-6(kg)10-6(kg)γ-材料密度(下同) Ve==(D2-D22)Re2+ (若γ=cm3)尺寸代号见图01,对400系列,r8改成r3. 2.内圈质量 Wi=γ╳Vi╳10-6(kg) Vi==(d22-d2)Ri2+ (若γ=cm3)尺寸代号见图02,对400系列,r8改成r3. 3.浪形维持架质量 半维持架质量Wc=[Dcp+Z(Rc+S/2)](Dc-Dc1)S╳10-6(kg) (若γ=cm3)尺寸代号见图07 4.钢球质量 Ww=(πDw3γ)/6 若材料密度γ=g/cm3 则Ww=╳10-6╳(πDw3)/6=╳10-6╳Dw3(kg) 5.铆钉质量 Wm=γ╳10-6{πH2(3SR-H)/3+π[d12(L-e)+dm2e]/4} 若γ=cm3 则Wm=╳10-6{H2(3SR-H)/3+[d12(L-e)+dm2e]/4}(kg) 尺寸代号见图09 五.深沟球轴承产品图的绘制 轴承产品装配图及零件图应按轴承专业标准JB/CQ107-88,”转动轴承产品图样格式”的规定绘制. 六.密封深沟球轴承优化设计 密封深沟球轴承系深沟球轴承(开式)的变型产品,其主要的不同点在于带有密封圈(分为接触试和非接触试两种),因此在外圈上要设置密封槽,并相应提高相关尺寸形位的技术要求,其余则完全与深沟球轴承(开式)相同.轴承套圈上不标志,在密封圈外侧面模压标志. 1.外圈设计 除密封槽尺寸,挡边直径D2公差和沟位置ae公差外,其余尺寸与深沟球尺寸完全相同. 1)外圈挡边直径D2(取值精度,公差按表16) 表16mm D2 超过 — 30 50 80 120 到 30 50 80 120 180 D2公差 2)外圈密封槽顶宽b1按表17选取(公差± 表17mm D 超过 — 30 50 80 120 到 30 50 80 120 180 b1公差 1 3)外圈密封槽位置b按表18选取后用下式计算(取值精度,公差按表18) b=b1+SH+δm1+δm2 SH: 密封圈骨架钢板厚度; δm1: 密封圈胶面到轴承端面距离; δm2: 密封圈骨架挂胶厚度参数; 表18mm D 超过 — 30 50 80 120 到 30 50 80 120 180 SH取值 δm1取值 δm2取值 b公差 4)外圈密封槽止口直径D3(取值精度,公差按表19) D3=D2+2δm2+ε+SH 表19mm D 超过 — 30 50 80 120 到 30 50 80 120 180 ε取值 1 1 D3公差 ± ± ± ± ± 5)外圈密封槽底直径D4(取值精度,公差同D3) D4=D3+ 6)外圈密封槽压坡角α α=45°,当止口厚度H≥时(H=b-b1-(D4-D3)/2) α=30°,当止口厚度H<时(使H= 7)密封槽顶圆弧半径R1按表20选取 表20mm D 超过 — 80 120 到 80 120 180 R1取值 8)外圈沟位置尺寸ae对两头面的对称度按表21肯定 表21mm D 超过 — 30 50 80 120 到 30 50 80 120 180 ae,ai对两端面的对称度 ± ± ± ± ± 2.内圈设计 除内圈沟位置尺寸ai和内圈挡边直径d2公差外,其余各部尺寸与深沟球轴承完全相同.接触试、非接触试密封轴承的内圈相同. 1)内圈沟位置尺寸ai对两头面的对称度与同型号外圈ae的对称度相同,见表21. 2)内圈挡边直径d2(公差按表22) 表22mm d 超过 — 18 30 50 80 到 18 30 50 80 120 d2的公差 3.密封圈设计 除接触唇部尺寸外,接触式和非接触试各部尺寸相同. 1)密封圈外径Dm1(取值精度,公差按表23) Dm1=D4+δm3 δm3: 密封圈外径紧缩量,按表23选取 表23mm D 超过 — 30 50 80 120 到 30 50 80 120 180 δm3取值 Dm1的公差 ± ± ± ± ± 2)密封圈装配引导直径Dm2(取值精度,公差按表24) Dm2= 表24mm D 超过 — 30 50 80 120 到 30 50 80 120 180 Dm2的公差 3)密封圈骨架定位直径Dm3(取值精度,公差同Dm1) Dm3=D2-SH 4)密封圈肩部直径Dm4(取值精度,公差同Dm2) Dm4=Dm3+2(SH+δm2) 5)密封圈装配减压槽圆弧半径Rm1按表25选取 表25mm D 超过 — 30 50 80 120 到 30 50 80 120 180 Rm1值 6)密封圈台肩圆弧半径Rm2: Rm2≤ 7)密封圈总厚度Bm1(取值精度,公差按表26) Bm1=b1+SH+δm2 表26mm D 超过 — 30 50 80 120 到 30 50 80 120 180 Bm1公差 8)密封圈外径唇部厚度Bm2(公差按表18中的b的公差值,但取负号) Bm2=b1 9)密封圈外径唇顶厚度Bm3(取值精度,公差+ Bm3=Bm2/2 10)密封圈骨架挂胶厚度Bm4 Bm4=δm2 11)密封圈内径处唇厚Bm5(取值精度,公差同Bm1) a.当Δ≥时,Bm5=Bm1 Δ=Xm-XB=(B/2-Bm1-δm1)- 式中Bk=K(维持架兜孔深),Bs=S(维持架钢板厚) dm3=d2+2Bm5/3+ε1(ε1按表27选取) b.当Δ<时 Bm5=B/2-δm1- 表27mm d 超过 — 18 30 50 80 到 18 30 50 80 120 ε1取值 12)密封圈内径处内唇,外唇尺寸Bm6,Bm7(取值精度,公差按表28) Bm6=Bm7=Bm5/3 表28mm d 超过 — 18 30 50 80 到 18 30 50 80 120 Bm6,Bm7公差 13)密封圈内径dm1(取值精度,公差按表29) dm1=d2++δm4 δm4: 密封间隙参数 表29mm d 超过 — 18 30 50 80 到 18 30 50 80 120 δm4取值 dm1公差 14)密封圈内径处减压槽直径dm2(取值精度,公差同dm1) dm2=dm1+(2×Bm5)/3 15)密封圈内径处润滑脂引导斜坡直径dm3(取值精度,公差按表30) dm3=dm2+δm5 δm5: 润滑脂引导斜坡直径参数 表30mm d 超过 — 18 30 50 80 到 18 30 50 80 120 δm5取值 dm3公差 ± ± ± ± ± 16)密封圈内径处润滑脂引导斜坡角度β(公差±1°) β=45° 17)标志、标志尺寸(取值精度 密封轴承通常在密封圈上以模塑方式标志,并在密封圈模压成型时一次完成. 标志中心圆直径Dk Dk=(Dm4+dm1)/2 标志面宽度hw hw=(Dm4-dm1)/2 标志字高可参考表8规定作适当放大. 18)接触式密封轴承接触唇内径dm4(取值精度,公差按表31,dm4=d2/(1+k)k: 接触唇紧缩量参数) 表31mm d 超过 — 18 30 50 80 到 18 30 50 80 120 k值 dm4公差 19)密封圈接触唇减压圆弧半径Rm3(取值精度 Rm3=(dm2-dm4)/8 4.密封圈骨架 密封圈钢骨架采用08或10钢板制造,其厚度公差按GB708较高级精度肯定. 1)骨架定位尺寸DH(取值精度,公差同Dm1) DH=Dm3 2)钢骨架板厚SH(按表32选取) 表32mm D 超过 — 30 50 80 120 到 30 50 80 120 180 SH值 SH公差 3)钢骨架总厚度尺寸H(公差± H=2SH 3)钢骨架内径尺寸dH(取值精度,公差按表33) dH=dm2+δm6 δm6: 骨架内径胶厚参数 表33mm d 超过 — 18 30 50 80 到 18 30 50 80 120 δm6取值 2 dH公差 5.带防尘盖深沟球轴承系深沟球轴承另一种变型,其与密封深沟球轴承的不同处在于以防尘盖置换了密封圈,因此其外圆、内圈、维持架和钢球均与相应的密封深沟球轴承相同. 1)防尘盖外径尺寸DF(取值精度,公差按表34) DF=D3-δF 表34mm D 超过 — 30 50 80 120 到 30 50 80 120 180 DF公差 δF取值 2)防尘盖内径尺寸dF(取值精度,公差按表35) dF=d2++δm4(δm4按表29选取) 表35mm d
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