深沟球轴承设计

Ⅰ.编制说明:

1.沟道曲率半径必须满足Rimax<,Remax<,且Rimax1.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/T 276-1994 滚动轴承 深沟球轴承外形尺寸 2. GB/T 274-2000 滚动轴承 倒角尺寸 最大值 3. GB/T 7811—1999 滚动轴承 参数符号 4. GB/T 滚动轴承 向心轴承公差 5. GB/T 308-2002 滚动轴承 钢球

6. GB/T 6391-1995 滚动轴承 额定动载荷和额定寿命 7. GB/T 7811-1999 滚动轴承 参数符号 8. JB/T 10239-2001

滚动轴承 深沟球轴承卷边防尘盖 技术条件

9. JB/T 10239-2001 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. 轴承的基本(外形)尺寸的确定

依据型号算d,查GB(GB 276-1994,GB 274-2000) 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、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.

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1 Kw值 直径系列d(mm) d≤35 35＜d≤120 20＜d≤240 100 ~ ~ ~ 200 ~ ~ ~ 300 ~ ~ ~ 400 ~ ~ ~ 标准钢球直径Dw mm 见GB/T 308-2002 滚动轴承 钢球 2. 钢球与保持架中心圆直径Dwp

Dwp= (D+d) Dwp的取值精度为 3. 球数 Z:Z=

Φ+1

2sin1Dw/Dwp 表2 Φ角限制条件 (上限)

直径系列 Φ不大于 100 195° 200 194° 300 193° 400 192° 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=fi Dw 外圈沟道曲率半径Re=fe Dw 内圈沟道曲率系数 fi≈ 外圈沟道曲率系数 fe≈

表3 Ri及Re的公差 mm

Dw 超过 到 - 6 6 10 10 18 18 24 24 30 30 40 40 50 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 到 6 2 6 2 10 18 24 30 40 50 65 80 100 120 140 160 180 3 5 5 6 6 8 10 12 15 18 18 53 20 61 25 71 10 18 24 30 40 50 65 80 100 120 140 160 180 200 umin umax 13 13 18 20 20 20 23 28 30 36 41 48 表4 di与De的公差 mm

d 超过 到 — 30 ± 30 80 ± 80 120 ± 120 180 ± 180 250 ± 250 315 ± 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5 a的公差 mm

到 a的公差 d 超过 — 10 ± 10 18 ± 18 30 ± 30 50 ± 50 80 ± 80 120 ± 120 180 ± 180 250 ± 250 315 ± 315 400 ± 400 500 ± 4.套圈档边直径d2,D2(取值精度: 内圈档边直径d2= d2=di+Kd Dw 外圈档边直径D2= D2=De-Kd Dw 表6 Kd 值

直径系列 Kd *100 *200,300 d≤25 d>25 400 *100,200系列轴承,当D<32mm,采用带爪保持架时,Kd可取小到 表7 非引导挡边与引导挡边公差 mm

d2,D2 非引导挡边公差 引导挡边公差 超过 到 d2 d2 d2 d2 10 18 18 30 30 50 50 80 80 120 120 180 180 250 250 315 315 400 400 500 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

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=

(D2rsmax径)(D2max2r8max)

2标志中心圆直径Dk Dk=

(D2rsmax径)(D2max2r8max)

2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 超过 到 到 30 50 80 120 1 1 150 1 200 — — 30 50 80 120 150 200 3 7 10 3 7 10 — 1 — — — 1 — — 1 — — 2 2 3 2 3 — 3 4 — — — — 3 4 三.浪形保持架的设计 1. 保持架钢板厚度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9 S(Dw) 值

直径系列 Dw(mm) S(Dw) 100 4※ ※ 1 2 3 ※ 为非优先选用钢板厚度 2. 保持架宽度Bc(取值精度 Bc=Kc Dw

表11 Kc值

直径系列 Kc 100 200,300,400 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 Dc1=Dcp-Bc, Dc=Dcp+Bc 式中:Dcp=Dwp 表12

Dc1 Dc Dcp 公差 Dcp,的公差 mm

超过 到 10 18 ± 18 30 ± 30 50 ± ± 50 80 ± 80 120 ± 120 180 ± 180 250 ± ± 250 315 ± Dcp 4. 保持架兜窝的深度K(取值精度 K=+εc

表13 εc值、Rc、K的公差 mm

超过 到 Rc、K的公差 Dw εc值 — 6 6 10 10 14 14 18 18 24 24 32 32 40 40 50 50 60 5. 保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= sin cos-1

2(Rccossin10.85BcRcK)2Rc Dw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ε mm

Dw 超过 — 到 6 6 10 10 14 14 18 18 24 24 32 32 40 40 50 50 60 εmin εmax 1 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:

Dc1mind2maxεmax>+ε1 22D2minDcmaxεmax>+ε1 22保持架与内,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=Dcp sin

180 Z7. 兜孔中心与相邻铆钉孔中心间距离C1(取值精度,公差± C1=Dcp sin

90 Z8. 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的平面,因此,圆角rc应满足:

rc≤ Dcp sin

90DwSDw-(+S)cos sin-1 -– Z20.5DwS29. 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 铆钉头直径Dm 公称尺寸 公差 公称尺寸 公差 ± 1 1 2 ± 2 4 3 5 4 ± 7 5 8 5 4 0 3 4 0 最小杆端直径d1min 有效杆长l 铆钉头高度H 公称尺寸 公差 ± 2 ± 铆钉头对杆中心线同轴度 半圆铆钉头半径SR rmax 铆钉孔直径tc 公称尺寸 公差 1 公称尺寸 公差 1 2 2 2 3 4 4 5 两半保持架钢板厚2S 铆钉杆长度L 2 2 4 3 3 3 4 4 5 6 7 9 11 11 15 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==(D2-D22) Re2+

(若γ=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==(d22-d2) Ri2+

(若γ=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=[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=(πDw3 γ)/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)+dm2 e]/4} 若γ=cm3

则Wm=╳10-6{H2(3SR-H)/3+[d12(L-e)+dm2 e]/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,公差按表16) 表16 mm

D2 超过 到 D2公差 — 30 30 50 50 80 80 120 120 180 2)外圈密封槽顶宽b1 按表17选取(公差± 表17 mm

D 超过 到 b1公差 — 30 30 50 50 80 80 120 1 120 180 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18 mm

D 超过 到 — 30 30 50 50 80 80 120 120 180 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19 mm

D 超过 — 30 50 80 120 到 30 1 ± 50 1 ± 80 120 180 ε取值 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20 mm

D 超过 到 — 80 80 120 120 180 R1取值 8)外圈沟位置尺寸ae对两端面的对称度按表21确定 表21 mm

D 超过 到 — 30 ± 30 50 ± 50 80 ± 80 120 ± 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22 mm

d 超过 到 — 18 18 30 30 50 50 80 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:密封圈外径压缩量,按表23选取 表23 mm

D 超过 到 — 30 30 50 50 80 80 120 120 180 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24 mm

D 超过 到 Dm2的公差 — 30 30 50 50 80 80 120 120 180 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25 mm

D 超过 到 Rm1值 — 30 30 50 50 80 80 120 120 180 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26 mm

D 超过 到 Bm1公差 — 30 30 50 50 80 80 120 120 180 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)- (BkBs)2(dm3Dwp2) 2 式中Bk=K(保持架兜孔深),Bs=S(保持架钢板厚) dm3=d2+2 Bm5/3+ε1(ε1 按表27选取)

b. 当Δ<时

Bm5= B/2 -δm1- (BkBs)2(表27

d 超过 到 ε1取值 dm3Dwp2) 2

— 18

18 30 mm

30 50 50 80 80 120 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28 mm

超过 到 Bm6,Bm7公差 d — 18 18 30 30 50 50 80 80 120 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29 mm d 超过 到 δm4取值 dm1公差 — 18 18 30 30 50 50 80 80 120 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30 mm d 超过 到 δm5取值 dm3公差 — 18 18 30 30 50 50 80 80 120 ± ± ± ± ± 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:

接触唇压缩量参数) 表31 mm

d 超过 到 k值 dm4公差 — 18 18 30 30 50 50 80 80 120 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较高级精度确定. 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32 mm

D 超过 到 — 30 30 50 50 80 80 120 120 180 SH值 SH公差 3)钢骨架总厚度尺寸H(公差± H=2 SH

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33 mm

d 超过 到 δm6取值 dH公差 — 18 18 30 30 50 50 80 2 80 120 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,因而其外圆、内圈、保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34 mm

D 超过 到 DF公差 δF取值 — 30 30 50 50 80 80 120 120 180 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35 mm

d 超过 到 dF公差 — 18 18 30 30 50 50 80 80 120 3)防尘盖钢板厚SF,按表36选取 表36 mm

D 超过 到 SF取值 SF公差 — 50 50 80 80 120 120 180 4) 防尘盖卷边圆弧半径RF(取值精度 RF=3 b1/4-SF b1按表17选取

5) 防尘盖卷边处宽度BF(取值精度,公差 BF=

6) 防尘盖尺寸BF1(取值精度,公差± BF1=b-SF-δm1

7) 防尘盖翻边尺寸BF2(取值精度,公差± BF2= SF

8) 防尘盖尺寸DF1(取值精度,公差± DF1=DF-4(RF+SF)

9)防尘盖尺寸DF2(取值精度,公差± DF2=D2-2 SF

10)防尘盖尺寸DF3(取值精度,公差±

DF3=DF2-2 BF1

11)防尘盖卷边圆周等分开槽数NF(取值精度 NF=πDF/16 计算后按奇数圆整. 12)防尘盖卷边圆周等分开槽宽度hF hF=4SF

13)防尘盖卷边圆周等分开槽角度αF(公差±1°)

αF=360°/NF

14)防尘盖卷边圆周等分开槽圆弧半径RF1

RF1=hF/2

七．额定动载荷和额定静负荷

按GB/T 6391-1995 滚动轴承 额定动载荷和额定寿命 GB/T 4662-1993 滚动轴承 额定静负荷 1．径向基本额定动载荷 轴承的基本额定动载荷Cr为： 若Dw≤ mm Cr=fc Z (N) 若Dw> mm Cr= Z2/ (N) 附表2 深沟球轴承的fc系数

Dw/Dwp fc Dw/Dwp fc Dw/Dwp fc 2/

59 56 50 注：对于Dw/Dwp的中间值，其fc值可由线形内插值法求得。 2．径向基本额定静载荷 轴承的基本额定静载荷Cor为: Cor= Z Dw2 (N) 附录：

1． 锁量 ：=[1-cos(Φ/2-90)](Dwp-Dw);

八．实体保持架的设计

轴承工作时，通常保持架是由内圈挡边引导旋转；但高速轴承要求由外圈挡边引导旋转。

由内圈挡边引导旋转的保持架： dc=d2+ε2; Dc=dc+Dw; 由外圈挡边引导旋转的保持架： Dc=d2-ε2; dc=Dc-Dw;

式中：ε2—金属实体保持架内、外圆柱表面与内、外圈引导挡边间的保证间隙。 dc和Dc的公差，如系引导挡边为, 如系非引导挡边为。

表8 ε2 值 mm

挡边直径 d2和D2 ε2 超过 到 — 30 30 50 50 80 120 180 180 260 260 360 360 500 80 120 内挡边引导 外挡边引导 1 注：内挡边引导，以d2查表，外挡边引导以D2查表。 表9 dc和Dc的容许偏差 mm

保持架直径dc和Dc dc Dc dc dc 超过 到 — 30 30 50 50 80 80 120 120 180 180 260 260 360 360 — 内挡边引导 外挡边引导