齒輪箱軸承選型與維護(hù)

前言
第一篇　概　　述
第一章　工業(yè)齒輪箱與軸承應(yīng)用 3
第一節(jié)　齒輪箱生命周期中的軸承 5
一、齒輪箱設(shè)計過程中的軸承應(yīng)用技術(shù)—軸承選型 6
二、齒輪箱裝配過程中的軸承應(yīng)用 7
三、齒輪箱使用、維護(hù)過程中的軸承維護(hù) 8
第二節(jié)　齒輪箱軸承選型與維護(hù)技術(shù)概述 8
第三節(jié)　風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱與齒輪箱軸承選型、維護(hù) 10
第四節(jié)　本書框架 11
第二章　工業(yè)齒輪箱概述 13
第一節(jié)　工業(yè)齒輪箱簡介 13
一、齒輪箱的定義 13
二、齒輪箱的作用、特點 15
第二節(jié)　齒輪與齒輪箱的分類 17
一、齒輪的分類 17
二、齒輪箱的分類 22
第三節(jié)　齒輪箱的基本結(jié)構(gòu)、設(shè)計條件與拆裝 23
一、齒輪箱的基本結(jié)構(gòu) 24
二、齒輪箱的設(shè)計條件 25
三、齒輪箱安裝與拆卸基本流程 27
第四節(jié)　齒輪箱的基本故障以及失效概述 28
第三章　齒輪箱軸承基礎(chǔ)知識 30
第一節(jié)　軸承概述 30
一、軸承的歷史 30
二、摩擦與軸承 31
三、軸承分類 32
四、滾動軸承的基本結(jié)構(gòu)、組成部件以及各部位的名稱 34
五、滾動軸承代號 37
第二節(jié)　滾動軸承通用特性介紹 44
一、軸承的溫度 44
二、軸承的轉(zhuǎn)速能力 49
三、軸承的負(fù)荷能力 59
四、軸承的保持架 62
五、軸承的游隙 64
第三節(jié)　齒輪箱常用軸承介紹 68
一、深溝球軸承 68
二、圓柱滾子軸承 72
三、角接觸球軸承 75
四、圓錐滾子軸承 78
五、調(diào)心滾子軸承 81
第二篇　齒輪箱軸承選型技術(shù)
第四章　齒輪箱軸承配置 85
第一節(jié)　齒輪箱軸承配置概述 85
一、齒輪箱設(shè)計中的軸承配置 85
二、軸系統(tǒng)支撐、定位的基本概念 86
第二節(jié)　圓柱齒輪箱中的軸承配置 91
一、圓柱齒輪箱高速軸軸承配置 91
二、圓柱齒輪箱中間軸軸承配置 97
三、圓柱齒輪箱低速軸軸承配置 101
四、軸承內(nèi)置式齒輪與換檔齒輪軸承配置 102
第三節(jié)　圓錐齒輪箱中的軸承配置 105
一、小齒輪軸軸承配置 105
二、輸出軸軸承配置 109
三、輸出軸軸承選擇注意事項 111
第四節(jié)　蝸輪蝸桿齒輪箱中的軸承配置 112
一、蝸桿軸軸承配置 112
二、蝸輪軸軸承配置 116
第五節(jié)　行星齒輪箱中的軸承配置 119
一、太陽輪軸承配置 119
二、行星輪軸承配置 121
三、行星架布置及軸承選用 124
第五章　齒輪箱軸承的選型計算 126
第一節(jié)　齒輪箱軸承選型計算的目的、方法和流程 126
一、齒輪箱軸承選型計算的主要目的 126
二、齒輪箱軸承選型計算的主要內(nèi)容 127
三、齒輪箱軸承選型計算的方法和流程 128
第二節(jié)　齒輪箱軸承受力計算 130
一、軸系統(tǒng)受力計算 130
二、軸承受力計算 143
第三節(jié)　齒輪箱軸承當(dāng)量負(fù)荷計算 148
一、當(dāng)量負(fù)荷的概念 148
二、不同方向的軸承負(fù)荷折算成當(dāng)量負(fù)荷 148
三、變動負(fù)荷折算成當(dāng)量負(fù)荷計算（載荷譜折算） 152
第四節(jié)　齒輪箱軸承額定壽命計算 154
一、齒輪箱軸承壽命計算的概念和意義 154
二、齒輪箱軸承基本額定壽命計算與調(diào)整 157
第五節(jié)　齒輪箱軸承靜態(tài)安全系數(shù)計算 163
第六節(jié)　齒輪箱軸承小負(fù)荷計算 165
一、齒輪箱軸承小負(fù)荷計算的概念和意義 165
二、齒輪箱軸承小負(fù)荷計算方法 165
第七節(jié)　行星齒輪箱軸承平均加速度以及保持架承載能力計算 167
第八節(jié)　齒輪箱軸承的摩擦及冷卻計算 168
第九節(jié)　齒輪箱軸承的工作游隙計算 170
第六章　齒輪箱軸承系統(tǒng)公差與配合 172
第一節(jié)　齒輪箱軸承公差配合選擇的機(jī)理分析 172
一、軸承內(nèi)圈配合選擇分析 173
二、軸承外圈配合選擇分析 174
第二節(jié)　齒輪箱軸承系統(tǒng)公差配合選擇的原則 175
第三節(jié)　齒輪箱軸承公差配合推薦 177
一、一般齒輪箱中軸、軸承室公差配合推薦 177
二、軸承安裝于齒輪輪轂內(nèi)的軸、軸承室公差配合推薦 179
三、齒輪箱軸、軸承室的幾何公差和表面粗糙度推薦 180
第七章　齒輪箱軸承潤滑技術(shù) 181
第一節(jié)　齒輪箱軸承潤滑基本知識 181
一、齒輪箱軸承潤滑設(shè)計概述 181
二、潤滑脂的主要性能指標(biāo)和檢測方法 182
第二節(jié)　潤滑的基本原理 185
一、潤滑的基本狀態(tài)與油膜的形成機(jī)理 185
二、潤滑劑工作條件與油膜形成的關(guān)系 186
三、軸承潤滑與溫度、轉(zhuǎn)速、負(fù)荷的關(guān)系 188
四、不同潤滑脂的兼容性 189
第三節(jié)　齒輪箱軸承潤滑的選擇 191
一、齒輪箱軸承潤滑脂的選擇 191
二、齒輪箱軸承潤滑油黏度（潤滑脂基礎(chǔ)油黏度）的選擇 191
三、極壓添加劑的使用 194
第四節(jié)　齒輪箱軸承潤滑壽命及潤滑方法 194
一、油脂潤滑 194
二、油潤滑 198
第五節(jié)　齒輪箱軸承的潤滑維護(hù) 200
一、齒輪箱潤滑供給的檢查 201
二、運行中齒輪箱潤滑劑質(zhì)量劣化檢查 202
第三篇　齒輪箱軸承的維護(hù)技術(shù)
第八章　齒輪箱軸承的儲運、安裝與拆卸 207
第一節(jié)　軸承的存儲和運輸 207
一、軸承的存儲 207
二、軸承的防銹 208
三、軸承的運輸 208
第二節(jié)　齒輪箱常用軸承的安裝準(zhǔn)備 208
一、齒輪箱軸承裝配的環(huán)境要求 208
二、裝配前的檢查 209
三、軸承的清洗 209
第三節(jié)　齒輪箱常用軸承的安裝方法 211
一、冷安裝 211
二、熱安裝 212
三、圓錐內(nèi)孔軸承的安裝 213
四、推力軸承的安裝 214
五、分體式徑向軸承的安裝與檢查 215
第四節(jié)　角接觸球軸承及圓錐滾子軸承系統(tǒng)的預(yù)負(fù)荷（游隙）調(diào)整 216
一、角接觸球軸承及圓錐滾子軸承系統(tǒng)預(yù)負(fù)荷調(diào)整的計算 216
二、安裝時零游隙位置的確定以及安裝游隙調(diào)整 220
三、面對面配置軸承隔圈尺寸的確定與安裝 221
四、背對背配置軸承墊片尺寸的確定與安裝 223
第五節(jié)　軸承安裝后的檢查 224
第六節(jié)　齒輪箱軸承的拆卸 227
一、冷拆卸 227
二、加熱拆卸 228
第九章　齒輪箱軸承振動分析技術(shù) 229
第一節(jié)　齒輪箱軸承的振動 229
一、負(fù)荷區(qū)滾動體交替帶來的振動 229
二、滾動體與保持架碰撞引發(fā)的振動 230
三、滾動體與滾道碰撞引發(fā)的振動 231
四、軸承內(nèi)部加工誤差帶來的振動 231
五、潤滑引起的振動 232
第二節(jié)　齒輪箱軸承振動監(jiān)測與分析概述 232
一、振動基本概念 232
二、振動信號分析中的傅里葉變換 234
三、振動頻譜分析方法 235
第三節(jié)　齒輪箱軸承振動的時域分析 235
一、設(shè)備運行的“浴盆曲線” 236
二、齒輪箱軸承運行時振動的時域表現(xiàn) 237
第四節(jié)　齒輪箱軸承振動的頻域分析 240
一、齒輪箱軸承振動的頻域表現(xiàn) 240
二、齒輪箱軸承振動頻域分析的實施方法（頻譜分析方法） 241
三、齒輪箱軸承振動頻域分析的其他應(yīng)用 243
第十章　齒輪箱軸承的失效分析技術(shù) 244
第一節(jié)　齒輪箱軸承失效分析概述 244
一、齒輪箱軸承失效分析的概念 244
二、齒輪箱軸承失效分析的基礎(chǔ)和依據(jù)（標(biāo)準(zhǔn)） 245
三、軸承失效分析的限制 246
第二節(jié)　軸承接觸軌跡分析 248
一、軸承接觸軌跡（旋轉(zhuǎn)軌跡、負(fù)荷痕跡）的定義 248
二、軸承接觸軌跡分析的意義 248
三、軸承的非正常接觸軌跡 252
第三節(jié)　軸承失效類型及其機(jī)理 254
一、概述 254
二、疲勞 255
三、磨損 260
四、腐蝕 263
五、電蝕 267
六、塑性變形 269
七、斷裂和開裂 271
第十一章　風(fēng)力發(fā)電機(jī)概述 273
第一節(jié)　風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功能及作用 273
一、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的各個組成部件 274
二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計類型與發(fā)展方向 278
第二節(jié)　風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)展趨勢 280
一、單機(jī)容量的不斷增大 280
二、風(fēng)力發(fā)電從陸地向海上拓展 280
三、新方案和新技術(shù)的不斷使用 280
第十二章　風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱的作用及特點 281
第一節(jié)　風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱的設(shè)計 281
第二節(jié)　風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱的作用及特點 284
一、風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱的作用 284
二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱的特點 284
第十三章　風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱軸承及軸承配置 286
第一節(jié)　風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱里的行星輪 286
一、行星輪簡介 286
二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱的基本設(shè)計 288
第二節(jié)　風(fēng)力發(fā)電機(jī)行星輪上各個部件的軸承配置 290
一、風(fēng)力發(fā)電機(jī)行星架軸承配置 290
二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)行星輪軸承配置 303
三、風(fēng)力發(fā)電機(jī)平行軸軸承配置 311
第三節(jié)　風(fēng)力發(fā)電機(jī)中軸承的特點 316
一、軸承的表面處理 316
二、關(guān)于軸承類型選擇的問題 317
第十四章　風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱軸承應(yīng)用 318
第一節(jié)　風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱軸承應(yīng)用建議 318
一、潤滑系統(tǒng)的建議 318
二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱軸承配合的建議 319
第二節(jié)　風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱軸承校核方法 320
一、風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱軸承的壽命校核原理 320
二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱軸承的壽命校核計算 323
第十五章　基于大數(shù)據(jù)的齒輪箱軸承的智能運維技術(shù) 325
第一節(jié)　大數(shù)據(jù)與人工智能技術(shù)在軸承運行維護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用場景 325
第二節(jié)　基于大數(shù)據(jù)和人工智能分析技術(shù)的齒輪箱軸承運維系統(tǒng)實施的基本思路和方法 326
一、齒輪箱軸系統(tǒng)運行狀態(tài)的參數(shù)化 326
二、齒輪箱軸承系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)的采集與管理 330
三、齒輪箱軸承系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)的判斷 331
四、齒輪箱軸承系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)的分析 332
五、齒輪箱軸承系統(tǒng)智能運維的實施路徑 334
第三節(jié)　基于大數(shù)據(jù)和人工智能分析技術(shù)的齒輪箱軸承系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測與診斷方法 335
一、齒輪箱軸承系統(tǒng)的振動信號處理技術(shù) 336
二、齒輪箱軸承系統(tǒng)的振動特征提取與處理 337
第四節(jié)　齒輪箱軸承系統(tǒng)健康管理模型 344
一、基于健康基準(zhǔn)的PHM 方法 345
二、基于工況相關(guān)性的動態(tài)閾值法 346
三、基于3σ 的動態(tài)閾值法 348
四、健康特征向量法 351
附錄　 354
附錄A　軸承失效模式和原因（GB/T 24611—2020/ISO 24611 ：2020） 355
附錄B　深溝球軸承的徑向游隙（GB/T 4604.1—2012） 358
附錄C　圓柱滾子軸承的徑向游隙（GB/T 4604.1—2012） 358
附錄D　開啟式深溝球軸承（60000 型）的極限轉(zhuǎn)速值 359
附錄E　帶防塵蓋的深溝球軸承（60000—Z 型和60000—2Z 型）的極限轉(zhuǎn)速值 359
附錄F　帶密封圈的深溝球軸承（60000—RS 型、60000—2RS 型、60000—RZ 型、60000—2RZ 型）的極限轉(zhuǎn)速值 359
附錄G　內(nèi)圈或外圈無擋邊的圓柱滾子軸承（NU0000 型、NJ0000 型、NUP0000 型和N0000 型、NF0000 型）的極限轉(zhuǎn)速值 360
附錄H　單列圓錐滾子軸承（30000 型）的極限轉(zhuǎn)速值 360
附錄I　單向推力球軸承（510000 型）的極限轉(zhuǎn)速值 360
附錄J　單向推力圓柱滾子軸承（80000 型）的極限轉(zhuǎn)速值 361
附錄K　單列角接觸軸承（70000C 型、70000AC 型、70000B 型）的極限轉(zhuǎn)速值 361
附錄L　ISO 公差等級尺寸規(guī)則 361
附錄M　深溝球軸承新老標(biāo)準(zhǔn)型