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滚动轴承工作过程中滚动体与滚道之间的运动分析?

时间:2026-04-18 浏览量:112

  滚动轴承中的滚动体是承受载荷与传递运动的主要零件,在轴承转动过程中滚动体在承受载荷的情况下始终与滚道接触,如轴承内圈转动时,滚动体在载荷区域与内、外滚道面同时接触,在无载荷区域,滚动体将处于自由状态,所以滚动体与滚道之间的摩擦主要发生在轴承载荷区域内。在载荷区域内滚动体与内、外圈滚道之间的相互运动的摩擦运动速度见图1.

图片1

图1.滚动体与内、外圈滚道接触处的相对运动

  图1中Og是轴承的中心、A点是滚动体与内圈滚道的接触点、B点是滚动体与外滚道的接触点,根据纯滚动的原理;滚动体与内、外滚道接触点的运行速度分别为ʋi及ʋe,这也即为滚动体与内、外滚道及滚动体自身摩擦、磨损的速度项。

  由于滚动体的运动是有自转与公转组成,同时还存在由载荷引起的“偏转陀螺”式转动,因此整个滚动体表面都会与内、外滚道发生运动摩擦。

  内圈(旋转套圈)与滚动体之间由于存在相对转动的速度差异,内圈滚道表面也是以循环形式不断交替地与滚动体接触,因此内圈(旋转套圈)滚道面与滚动体会发生全圆周方位的运动摩擦。

  外圈(静止套圈)仅与滚动体在载荷区域内接触,因此外圈(静止套圈)滚道面与滚动体之间仅在载荷区域发生运动摩擦。

  滚动体与内、外滚道面之间的摩擦随载荷的大小、接触形式的变化而变化,这些摩擦痕迹可以判断轴承的运行及载荷情况,这些接触摩擦区域也是滚动体、套圈容易发生疲劳损坏的部位。


滚动轴承 通用技术规则(GB/T307.3)

  1.范围  GB/T 307的本部分规定了滚动轴承的通用技术规则。  本部分适用于一般用途的滚动轴承。对于特殊用途的轴承,应另行制定补充技术条件。  2.规范性引用文件  下列文件中条款通过GB/T 307的本部分引用而成为本部分的条款。  GB/T 271滚动轴承分类  GB/T 272滚动轴承代号方法  GB/T 273.1滚动轴承圆锥滚子轴承外形尺寸总方案(GB/T 273.1—2003,ISO 355—1977,Rolling bearings—Metric tapered roller bearings—Boundary dimensions and series designations,MOD)  GB/T 273.2滚动轴承推力轴承外形尺寸总方案(GB/T 273.2—1998,eqv ISO 104:1994)  GB/T 273.3滚动轴承向心轴承外形尺寸总方案(GB/T 273.3—1999,eqv ISO 15:1998)  GB/T 274滚动轴承倒角尺寸(GB/T 273—2000,idt ISO 582:1995)  GB/T 275滚动轴承与轴和外壳的配合  GB/T 305滚动轴承外圈上的止动槽和止动环尺寸和公差(GB/T 305—1998,eqv ISO 464:1995)  GB/T 307.1滚动轴承向心轴承公差(GB/T 307.1—2005,ISO 492:2002,MOD)  GB/T 307.2滚动轴承测量和检验的原则及方法(GB/T 307.2—2005,ISO 1132--2:2001,Rolling bearings—Tolerances—Part 2:Measuring and gauging principles and methods,MOD)  GB/T 307.4滚动轴承推力轴承公差(GB/T 307.4—2002,ISO 199:1997,IDT)  GB/T 308滚动轴承钢球(GB/T 308—2002,ISO 3290:1998,NEQ)  GB/T 309滚动轴承滚针(GB/T 309—2000,neq ISO 3096:1996)  GB/T 4604滚动轴承径向游隙(GB/T 4604—1993,eqv ISO 5753:1991)  GB/T 4661滚动轴承圆柱滚子  GB/T 4662滚动轴承额定静载荷(GB/T 4662—2003,ISO 76:1987,IDT)  GB/T 5868滚动轴承安装尺寸  GB/T 6391滚动轴承额定动载荷和额定寿命(GB/T 6391—2003,ISO 281:1990,IDT)  GB/T 6930滚动轴承词汇(GB/T 6930—2002,ISO 5593:1997,IDT)  GB/T 7811滚动轴承参数符号  GB/T 7813滚动轴承附件轴承座外形尺寸(GB/T 7813—1998,neq ISO 113:1994)  GB/T 8597滚动轴承防锈包装  GB/T 18254高碳铬轴承钢  JB/T 1255高碳铬轴承钢滚动轴承零件热处理技术条件  JB/T 2974滚动轴承代号方法的补充规定  JB/T 3573滚动轴承径向游隙的测量方法  JB/T 3574滚动轴承产品标志  JB/T 5313滚动轴承振动(速度)测量方法  JB/T 5314滚动轴承振动(加速度)测量方法  JB/T 6641滚动轴承残磁及其评定方法  JB/T 7047滚动轴承深沟球轴承振动(加速度)技术条件  JB/T 7361滚动轴承零件硬度试验方法  JB/T 7919.1滚动轴承附件退卸衬套(JB/T 7919.1—1999,neq ISO 2982--1:1995,Rolling bearings—Accessories—Part 1:Tapered sleeves--Dimensions)  JB/T 7919.2滚动轴承附件紧定套(JB/T 7919.2—1999,neq ISO 2982--1:1995,Rolling bearings—Accessories—Part 1:Tapered sleeves--Dimensions)  JB/T 8874滚动轴承座技术条件  JB/T 8921滚动轴承及其商品零件检验规则  JB/T 8922滚动轴承圆柱滚子轴承振动(速度)技术条件  JB/T 10187滚动轴承深沟球轴承振动(速度)技术条件  JB/T 10236滚动轴承圆锥滚子轴承振动(速度)技术条件  JB/T 10237滚动轴承圆锥滚子轴承振动(加速度)技术条件  3术语、定义和符号  GB/T 6930确立的术语及其定义、GB/T 7811确立的符号适用于本部分。  3.1术语及其定义  与轴承相关的主要术语及其定义按GB/T 6930的规定。  3.2符号  与轴承相关的主要符号按GB/T 7811的规定。  4轴承  4.1分类  轴承的分类按GB/T 271的规定。  4.2公差等级与公差  轴承按尺寸公差与旋转精度分级。公差等级依次由低到高排列,其公差值按GB/T 307.1、GB/T 307.4的规定。  向心轴承(圆锥滚子轴承除外)分为0、6、5、4、2五级。  圆锥滚子轴承分为0、6X、5、4、2五级。  推力轴承分为0、6、5、4四级。  4.3代号  轴承的代号按GB/T 272、JB/T2974的规定。  4.4外形尺寸  轴承的外形尺寸按GB/T 273.1、GB/T 273.2、GB/T 273.3的规定。  4.5倒角尺寸  轴承的倒角尺寸按GB/T 274规定。  4.6径向游隙  轴承的径向游隙按GB/T 4604的规定。  4.7表面粗糙度  轴承的配合表面和端面的表面粗糙度按表1的规定。  4.8轴承套圈和滚动体的材料  轴承套圈和滚动体的材料一般为符合GB/T 18254规定的高碳铬轴承钢,也可采用能满足性能要求的其他材料。  4.9零件硬度  采用高碳铬轴承钢制造的零件的硬度按JB/T 1255的规定,采用其他材料制造的零件的硬度按相关标准的规定。  4.10殘磁值  轴承殘磁值按JB/T 6641的规定。  4.11振动值  轴承振动值分别按JB/T 7047、JB/T 8922、JB/T 10187、JB/T 10236、JB/T 10237的规定。  4.12互换性  4.12.1 0级公差的分离型角接触球轴承(S70000型),0级、6X级公差的圆锥滚子轴承,其分部件应能互换。  4.12.2 0级公差的圆柱滚子轴承,有内、外圈及保持架的滚针轴承,当订户有互换性要求时,应按互换提交。  4.13测量方法  4.13.1轴承的尺寸公差和旋转精度的测量按GB/T 307.2的规定。  4.13.2下列轴承允许用成品零件检查代替成套轴承的检查。零件的各项公差值按成品零件标准执行。  a)分离型角接触球轴承(S70000型);  b)内径小于10mm的调心球轴承;  c)滚道表面带凸度的圆锥滚子轴承;  d)直径系列7的向心轴承;  e)外径大于300mm或内径小于3mm的其他类型的轴承;  f)推力轴承。  4.13.3轴承径向游隙的测量按JB/T 3573的规定。  4.13.4轴承硬度的测量按JB/T 7361的规定。  4.13.5轴承殘磁的测量按JB/T 6641的规定。  4.13.6轴承振动的测量按JB/T 5313或JB/T 5314的规定。  4.14额定载荷与额定寿命的计算方法  轴承的基本额定动载荷与额定寿命的计算方法按GB/T 6391的规定。  轴承的额定静载荷的计算方法按GB/T 4662的规定。  4.15标志  轴承的标志按JB/T 3574的规定。  4.16检验规则  4.16.1轴承成品应由制造厂质量管理部门进行检验。提交给用户的轴承,其检验规则按JB/T 8921的规定。  4.16.2轴承振动、殘磁的检验规则按有关标准的规定。  4.16.3质量合格的产品,应附有质量合格证,合格证上应注明:  a)制造厂名(或商标);  b)轴承代号;  c)本标准编号或补充技术条件编号;  d)包装日期。  4.17包装  轴承的包装按GB/T 8597的规定。  5轴承用零件  5.1滚动体  轴承用钢球按GB/T 308的规定;圆柱滚子按GB/T 4661的规定;滚针按GB/T 309的规定。  5.2止动环  轴承用止动环按GB/T 305的规定。  6轴承用附件  6.1轴承座  轴承用轴承座按GB/T 7813和JB/T 8874的规定。  6.2紧定套  轴承用紧定套按JB/T 7919.2的规定。  6.3退卸套  轴承用退卸套按JB/T 7919.1的规定。  7轴承的应用  轴承的安装尺寸按GB/T 5868的规定。  轴承的配合按GB/T 275的规定。

2026-03-24

滚动轴承用聚氨酯密封材料的种类及应用

  聚氨脂材料是一种重要而应用广泛的密封材料,其主要用来制作U型密封、防尘密封圈及组合密封等密封件。常用的聚氨脂品种有:  (1)常规聚氨酯  常规聚氨酯是一种浇注成型的聚氨酯弹性体材料,耐高压,作为单一密封材料其耐压性能可达400公斤,不容易变形、抗磨损能力强,并且有出色的物理性能,可在与矿物油、水及液压油中使用。常规聚氨酯主要制作U型密封圈、防尘密封圈、V型组合密封圈。  (2)耐高温水聚氨酯  耐高温水聚氨酯是一种耐高温水解的聚氨酯弹性体材料。耐高温水聚氨酯同样具备常规聚氨酯优良的物理性能。在矿物油中有着很强的稳定性。且在水中具有很高的抗分解性(水解),尤其在冶金、采矿、隧道挖掘机、海水及生物降解液压油(植物油和合成油)行业及环境中广泛应用。  (3)耐低温聚氨酯  耐低温聚氨酯也是一种物理性能优越的浇注成型的聚氨酯弹性体材。其主要应用在低温环境,应用温度可达-55℃,主要应用在冷冻设备、森林机械、自卸式卡车等密封部位使用的密封件。  (4)自润滑聚氨酯  自润滑聚氨酯是一种为减少摩擦及增加固体润滑剂而产生的密封体的自身磨损而特别开发的浇注成型的聚氨酯弹性体材。适用于低温应用环境如水压机械和无润滑气动设备等密封部位使用的密封件。  (5)超高硬度的聚氨酯  超高硬度的聚氨酯是一种物理性能出众的高硬度浇注成型的聚氨酯材料,具有非常好的耐磨性能,适用高压工况下工作。主要用于代替聚四氟乙烯材料制造组合密封件(格莱圈、斯特封、组合防尘)的滑环。应用于重载及防尘密封。具有很强的抗挤压性,与常规的聚氨酯和聚四氟乙烯制作的密封件相比较,耐压性能更好,密封性能更出色,应用更广泛。  (6)耐高温水超高硬度的聚氨酯  耐高温水超高硬度的聚氨酯是一种在耐高温水聚氨酯基础上研究开发的高硬度浇注的聚氨酯材料。其具有很好的耐水及耐水解特性。可以适用在矿物油、生物液压油以及高压抗燃油中使用。  (7)自润滑超高硬度的聚氨酯  相对于其他各种超高硬度聚氨酯,自润滑超高硬度的聚氨酯进一步改善了抗摩擦性能,减少摩擦磨损并提高了密封件自身的抗挤出能力。同时由于具有超高硬度聚氨酯的特性,与自润滑聚氨酯相比,其在低润滑的工作环境下更具有更好的耐压性。  (8)聚亚胺脂(Polyurethane,AU)  聚亚胺脂是一种抗磨的有机材料,具有良好的弹性,工作温度范围-20~+80℃之间,对矿物油、含水量或没有极压(EP)添加剂的矿物油、水及水油混合物等有良好的抵抗力。但不能抵抗酸、碱或极性溶剂。  (9)填料四氟  1.填料四氟(灰色—PTFE+15%玻璃纤维+5%二硫化钼)  是一种填充聚四氟乙烯,较纯四氟乙烯提高了抗压强度、耐挤压性和润滑性。其耐化学腐蚀性与纯四氟乙烯类似。混合了玻璃纤维颗粒的四氟乙烯化合物更适合旋转接触面的密封件使用。  2.填料四氟(棕色—PTFE+40%铜粉+3%二硫化钼)  是一种填充聚四氟乙烯,与纯四氟乙烯相比,提高了抗压强度及更好的导热性和抗磨损能力。添加铜粉的聚四氟乙烯与其他聚四氟乙烯化合物相比,抗摩擦性能、抗蠕变性能好。同时二硫化钼可以极大的提高了材料的润滑性能。  3.填料四氟(黑色—PTFE+20%碳纤维+5%石墨)  是一种填充四氟乙烯,其具有良好的抗压强度,良好的导热性能和低渗透性。与添加玻璃纤维的聚四氟乙烯相比,添加碳纤维的聚四氟乙烯不需要深研磨,由于添加石墨,使其具有优良的耐摩擦性能,更适合于旋转式密封使用,  (10)聚甲醛  聚甲醛是一种乙缩醛共聚物,主要用于制作档圈、导向环、衬套和有严格公差要求的精密仪器零部件。聚甲醛是常用的工程塑料之一,具有良好的物理性能,低吸水性和很好的耐化学性。适合于矿物油、水基高压抗燃油中使用,但需要避强酸碱接触。  (11)尼龙  尼龙是一种浇注聚酰胺,有很好的润滑性,主要应用于矿物油中。聚酰胺具有吸水性,因此用于水或水基液体时,应考虑零部件的膨胀因素。  (12)高温聚合塑料  PEEK是一种耐高温热塑性材料,可在高达250oC的热水和蒸汽中使用,加工非常方便,在高压、高速时仍能保持良好的耐磨性,并且具有良好的硬度、强度、刚性等工程特性和非常好的抗爬行性能。

2026-05-29

谐波减速器用柔性轴承工作原理与应用技术

  谐波减速器主要依靠波发生器、柔性轮与刚性轮三大构件的相对运动完成动力传递,利用柔性轮的可控弹性变形实现大传动比减速。柔性轴承作为谐波减速器的核心关键部件,也称为谐波单元轴承,主要起到支撑弹性变形、保证谐波运动平稳运转的作用,直接影响减速器的传动精度与使用寿命。针对传统波发生器结构变形控制精度差、常规薄壁轴承装配易散架、运转易卡死、钢球装填易损伤零件等问题,本文系统阐述薄壁谐波柔性轴承的工作原理与应用特性,开展结构参数优化设计与装配工艺技术研究。通过采用特大填球角结构设计,解决轴承椭圆装配失效问题;通过研制拉伸变形辅助工装模具,替代传统径向压装工艺,解决薄壁轴承钢球装填困难、滚道塑性变形及钢球夹伤问题,实现柔性轴承稳定批量生产。  1.谐波传动基本原理  谐波减速器的传动基础为谐波传动机构,整套机构由波发生器、柔性轮和刚性轮三大核心构件组成。其工作机理为:波发生器持续作用使柔性轮产生规则、可控的弹性变形,通过柔性轮与刚性轮的周期性啮合与脱开,实现平稳的运动传递和动力输出,具备传动比大、精度高、体积小、无回程间隙等优点。在整套传动系统中,柔性轴承直接参与椭圆形变与高速回转,带动柔性轮产生标准谐波运动,是实现谐波传动的核心承载与支撑部件。  2.柔性轴承应用优势  传统波发生器多采用刚性接触结构,仅能保证局部接触区域变形达标,柔性轮非接触区域形变状态不可控,整体变形均匀性差,易造成传动精度低、运行抖动等问题。采用专用柔性轴承替代传统波发生器结构后,可实现柔性轮全域可控弹性变形,变形规律稳定、一致性好,能够显著提升谐波减速器的运转平稳性与重复定位精度,满足精密传动设备的使用要求。  柔性轴承属于特殊异形薄壁球轴承,工作状态随波发生器呈现椭圆形变,与常规圆形轴承的受力、变形特性存在显著差异,因此在结构设计、参数匹配和装配工艺上均需进行专项优化设计。  3.柔性轴承关键结构设计优化  柔性轴承基础结构可参考常规薄壁球轴承设计体系,包括钢球直径、内外沟曲率系数、沟径尺寸、材料选型及基础车磨、热处理工艺等。但针对谐波轴承的椭圆变形、预变形承载、动态谐波运动等特殊工况,其核心结构参数不能沿用常规轴承设计公式,需要针对性修正,主要包括钢球数量、钢球中心圆直径、挡边尺寸、填球角、保持架球兜结构、工作游隙等关键参数。由于柔性轴承装配后随轴呈椭圆形,常规轴承结构在椭圆预变形工况下极易出现装配散架、运转卡死等失效问题。为解决上述问题,本文采用特大填球角优化方案,通过合理增加钢球填充数量,将轴承填球角提升至。优化后的结构显著提升了轴承装配稳定性与整体刚性,有效克服薄壁轴承在异形装配过程中的散架缺陷,同时改善轴承运转受力状态,彻底解决运行卡死问题,适配谐波轴承长期弹性变形的工作特性。  4.柔性轴承核心装配工艺研制  薄壁柔性轴承壁厚薄、刚性低、易变形,传统轴承采用的径向加压、外圈挤压变形装球工艺无法适用于该类产品。常规工艺依靠外力挤压外圈使其产生弹性扩张,完成钢球的装填,但薄壁柔性轴承弹性变形余量极小,在弹性极限范围内无法满足装球间隙要求;若强行加压装配,会造成钢球挤压夹伤、滚道表面损伤,同时引发外圈不可逆塑性变形,导致轴承精度失效、成品报废,无法满足批量生产要求。  为突破薄壁柔性轴承装球工艺瓶颈,摒弃传统径向挤压成型工艺,基于弹簧拉伸形变机理。通过专用模具对轴承外圈实施可控拉伸扩张,精准、均匀地增大滚道装配间隙,在保证外圈无塑性变形、钢球无挤压损伤的前提下,平稳、高质量完成钢球装填作业。该工艺有效解决了薄壁柔性轴承装球困难、零件易损伤的行业痛点,保证了轴承滚道精度、钢球装配质量和整体形位精度,工艺稳定性强、一致性好,成功实现柔性轴承的批量稳定生产。

2026-05-25
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