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、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.轴承公称内径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）

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≈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

内圈沟道径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

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

±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）:

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

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,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改为r3

标志字体高根据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

—

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.保持架内径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.保持架球兜内球面半径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=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

保持架与内,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.内圈质量

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.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对两端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

-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）密封圈内径处唇厚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