深沟球轴承设计.docx
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深沟球轴承设计
深沟球轴承设计计算
Ⅰ.编制说明:
1.沟道曲率半径必须满足Rimax<0.52Dw,Remax<0.53Dw,且Rimax 2.外圈沟道直径De的名义尺寸一律加上轴承基本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法.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.密封设计以外圈带密封槽、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滚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滚动轴承参数符号 4.GB/T307.1-1994滚动轴承向心轴承公差 5.GB/T308-2002滚动轴承钢球 6.GB/T6391-1995滚动轴承额定动载荷和额定寿命 7.GB/T7811-1999滚动轴承参数符号 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.CSBTSTC98.56-1999滚动轴承零件深沟和角接触球轴承套圈公差 11.CSBTSTC98.58-1999深沟和角接触球轴承套圈沟形公差 12.CSBTSTC98.64-1999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.轴承的基本(外形)尺寸的确定 依据型号算d,查GB(GB276-1994,GB274-2000)可知D、B、r 1.轴承公称径d=100.0(mm) 2.轴承公称外径D=150.0(mm) 3.轴承公称宽度T=24.0(mm) 4.轴承单向最小倒角rsmin=1.5(mm) 二、滚动体直径的设计 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0.001. 计算出Dw后,应从表2中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 0.24~0.30 0.24~0.31 0.25~0.32 0.28~0.32 35<d≤120 0.30~0.32 0.30~0.32 0.30~0.33 0.30~0.32 20<d≤240 0.29~0.32 0.28~0.32 0.29~0.32 0.25~0.30 标准钢球直径Dwmm见GB/T308-2002滚动轴承钢球 2.钢球与保持架中心圆直径Dwp Dwp=0.5(D+d)Dwp的取值精度为0.01 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) 圈沟道曲率半径Ri=fiDw 外圈沟道曲率半径Re=feDw 圈沟道曲率系数fi≈0.515 外圈沟道曲率系数fe≈0.525 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 0.03 0.04 0.06 0.09 0.12 0.14 0.18 0.22 2.沟道直径di,De 圈沟道径di=Dwp-Dw 外圈沟道径De=di+2Dw+u 式中基本组径向游隙平均值u=(umin+umax)/2按GB4604-84规定 附表3圆柱孔深沟球轴承基本组径向游隙值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 ±0.015 ±0.02 ±0.025 ±0.03 ±0.04 ±0.05 ±0.06 3.沟位置a(取值精度0.1): a=B/2 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 ±0.015 ±0.02 ±0.025 ±0.03 ±0.04 ±0.045 ±0.05 ±0.06 ±0.065 ±0.07 ±0.08 4.套圈档边直径d2,D2(取值精度0.1): 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 0.35 d≤250.35 0.4 d>250.4 *100,200系列轴承,当D<32mm,采用带爪保持架时,Kd可取小到0.30 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 -0.18 -0.21 -0.25 -0.3 -0.35 -0.4 -0.46 -0.52 -0.57 -0.63 d2 0.18 0.21 0.25 0.3 0.35 0.4 0.46 0.52 0.57 0.63 引导挡边公差 d2 -0.035 -0.045 -0.05 -0.06 -0.07 -0.08 -0.09 -0.1 -0.12 -0.12 d2 0.035 0.045 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.12 0.12 5.装配倒角r及非装配倒角r3,r8的尺寸及其公差,根据最单向倒角rsmin的尺寸按附表6选取. 6.标志,标志尺寸(取值精度0.1) 轴承通常在外圈端面上标志,圈不标志. 为区分基准面,可在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改为r3 标志字体高根据hw按表8选取,同一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 — 0.8 1.2 0.7 0.7 0.7 1 1 — — 1.2 1.8 0.7 0.7 1 1 1-1.5 1-1.5 — 1.8 3 1 1 1-1.5 1-1.5 1.5-2 1.5-2 — 3 7 — 1.5 1.5 2 2 2.5 — 7 10 — — — 2 2.5 3 3 10 — — — — 3 3 4 4 三.浪形保持架的设计 1.保持架钢板厚度S(取值精度0.1) 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) -1.25 -0.04 +0.15 +0.4 表10浪形保持架用冷轧钢板的标准厚度mm 0.5 0.6※ 0.7 0.8※ 1 1.2 1.5 2 2.5 3 3.5 ※为非优先选用钢板厚度 2.保持架宽度Bc(取值精度0.1) Bc=KcDw 表11Kc值 直径系列 100 200,300,400 Kc 0.48 0.45 注: 考虑到保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.保持架径Dc1及外径Dc(取值精度0.1) Dc1=Dcp-Bc,Dc=Dcp+Bc式中: Dcp=Dwp 表12Dcp,Dc1.Dc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 Dc1.Dc ±0.055 ±0.065 ±0.08 ±0.095 ±0.11 ±0.125 ±0.145 ±0.16 Dcp ±0.025 ±0.05 4.保持架兜窝的深度K(取值精度0.01) K=0.5Dw+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 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.1 0.1 0.12 0.14 εc值 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.1 0.1 0.12 0.14 5.保持架球兜球面半径Rc(取值精度0.01) Rc=Kmax若工艺条件允许,也可制造圆形兜孔Rc=K. 按上式试算得的保持架尺寸Bc,Rc,K值必然使保持架在轴承产生径向窜动,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=0.85Bc-Dwsincos-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保持架径向窜动量εmm Dw 超过 — 6 10 14 18 24 32 40 50 到 6 10 14 18 24 32 40 50 60 εmin 0.2 0.2 0.3 0.3 0.4 0.4 0.6 0.6 0.7 εmax 0.6 0.7 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 如超出εmax时,可适当减小K,Rc,但减小后应满足 2K≥Dw+εc 必须保证保持架不与套圈碰套,验算时应考虑: > +ε1 > +ε1 保持架与,外圈档边之间的间隙 当Dw≤10mm时,ε1≥0.2 当Dw>10mm时,ε1≥0.4 6.相邻两球兜(或铆钉孔)中间距离C(取值精度0.01,公差±0.025) C=Dcpsin 7.兜孔中心与相邻铆钉孔中心间距离C1(取值精度0.01,公差±0.025) C1=Dcpsin 8.保持架兜孔之间的平面与球兜必须圆角相交,圆角半径rc应尽可能取大,但是为了便于铆合保持架,在保持架铆钉大头的周围必须保证宽度不小于0.3mm的平面,因此,圆角rc应满足: rc≤Dcpsin -( +S)cossin-1 - –0.3 9.浪形保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浪形保持架用半圆头铆钉尺寸及公差mm 铆钉杆直径dm 公称尺寸 0.8 1 1.2 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 公差 ±0.03 ±0.04 ±0.05 铆钉头直径Dm 公称尺寸 1.2 1.6 1.9 2.4 3.2 4 4.8 5.6 6.4 7.2 8 公差 0-0.2 0-0.3 最小杆端直径d1min 0.74 0.93 1.13 1.41 1.9 2.37 2.87 3.37 3.87 4.5 5 有效杆长l 1 1.4 2 3 4 5 7 铆钉头高度H 公称尺寸 0.6 0.8 0.95 1.2 1.6 2 2.4 2.8 3.2 3.6 4 公差 ±0.1 ±0.15 铆钉头对杆中心线同轴度 0.05 0.1 半圆铆钉头半径SR 0.6 0.8 0.95 1.2 1.6 2 2.4 2.8 3.2 3.6 4 rmax 0.2 0.3 铆钉孔直径tc 公称尺寸 0.8 1 1.2 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 公差 0.150.08 0.20.1 两半保持架钢板厚2S 1 1.4 1.4 2 2 2.4 2 2.4 3 3 3 4 4 5 6 7 铆钉杆长度L 公称尺寸 2.8 3.2 3.2 4 4.2 4.8 4.8 4.8 6.7 7.3 7.8 8.8 9 11 11 15 公差 0.2 注: 铆钉杆长度允许各生产厂根据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==0.785(D2-D22)B-1.349Dr2-2.245r82D2-1.345DeRe2+0.6176Re3 (若γ=7.8g/cm3)尺寸代号见图01,对400系列,r8改为r3. 2.圈质量 Wi=γ╳Vi╳10-6(kg) Vi==0.785(d22-d2)B-1.349dr2-2.245r82D2-1.345diRi2+0.6176Ri3 (若γ=7.8g/cm3)尺寸代号见图02,对400系列,r8改为r3. 3.浪形保持架质量 半保持架质量Wc=10.35[Dcp+0.36388Z(Rc+S/2)](Dc-Dc1)S╳10-6(kg) (若γ=7.8g/cm3)尺寸代号见图07 4.钢球质量 Ww=(πDw3γ)/6 若材料密度γ=7.8g/cm3 则Ww=7.8╳10-6╳(πDw3)/6=4.08╳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=7.8g/cm3 则Wm=24.5╳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,”滚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),因而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0.1,公差按表16) 表16mm D2 超过 — 30 50 80 120 到 30 50 80 120 180 D2公差 0.084 0.1 0.12 0.14 0.16 2)外圈密封槽顶宽b1按表17选取(公差±0.03) 表17mm D 超过 — 30 50 80 120 到 30 50 80 120 180 b1公差 0.7 0.8 0.9 1 1.2 3)外圈密封槽位置b按表18选取后用下式计算(取值精度0.1,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 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 δm1取值 0.2 0.2 0.3 0.3 0.5 δm2取值 0.1 0.2 0.2 0.2 0.2 b公差 0.084 0.1 0.12 0.14 0.16 4)外圈密封槽止口直径D3(取值精度0.1,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 1.2 1.4 1.6 D3公差 ±0.042 ±0.05 ±0.06 ±0.07 ±0.08 5)外圈密封槽底直径D4(取值精度0.1,公差同D3) D4=D3+b1-0.1 6)外圈密封槽压坡角α α=45°,当止口厚度H≥0.5mm时(H=b-b1-(D4-D3)/2) α=30°,当止口厚度H<0.5mm时(使H=0.5mm) 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 0.3 0.4 0.5 8)外圈沟位置尺寸ae对两端面的对称度按表21确定 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 ±0.02 ±0.025 ±0.03 ±0.035 ±0.04 2.圈设计 除圈沟位置尺寸ai和圈挡边直径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圈相同. 1)圈沟位置尺寸ai对两端面的对称度与同型号外圈ae的对称度相同,见表21. 2)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 -0.011 -0.013 -0.016 -0.019 -0.022 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0.01,公差按表23) Dm1=D4+δm3 δm3: 密封圈外径压缩量,按表23选取 表23mm D 超过 — 30 50 80 120 到 30 50 80 120 180 δm3取值 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 Dm1的公差 ±0.042 ±0.05 ±0.06 ±0.07 ±0.08 2)密封圈装配引导直径Dm2(取值精度0.1,公差按表24) Dm2=D3-0.3 表24mm D 超过 — 30 50 80 120 到 30 50 80 120 180 Dm2的公差 0.13 0.16 0.19 0.22 0.25 3)密封圈骨架定位直径Dm3(取值精度0.1,公差同Dm1) Dm3=D2-SH 4)密封圈肩部直径Dm4(取值精度0.1,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 0.2 0.25 0.25 0.3 0.35 6)密封圈台肩圆弧半径Rm2: Rm2≤0.2 7)密封圈总厚度Bm1(取值精度0.1,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 -0.07 -0.084 -0.1 -0.12 -0.14 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0.01,公差+0.1) Bm3=Bm2/2 10)密封圈骨架挂胶厚度Bm4 Bm4=δm2 11)密封圈径处唇厚Bm5(取值精度0.1,公差同Bm1) a.当Δ≥0.3时,Bm5=Bm1 Δ=Xm-XB=(B/2-Bm1-δm1)- 式中Bk=K(保持架兜孔深),Bs=S(保持架钢板厚) dm3=d2+2Bm5/3+ε1(ε1按表27选取) b.当Δ<0.3时 Bm5=B/2-δm1- -0.3 表27mm d 超过 — 18 30
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