滚动轴承的工作情况分析及计算

滚动轴承的工作情况分析及计算
滚动轴承的工作情况分析及计算

第一讲

一、教学目标

(一)能力目标

能判断常用滚动轴承的类型;理解其代号的含义;会选用滚动轴承

(二)知识目标

1.了解滚动轴承的类型、特点,掌握滚动轴承的代号

2.掌握滚动轴承的选择

二、教学内容

滚动轴承的类型、代号及选用

三、教学的重点与难点

重点:滚动轴承的类型、特点及代号。

难点:滚动轴承类型的选择。

四、教学方法与手段

采用多媒体教学(加动画演示),结合教具,提高学生的学习兴趣。

14.1 轴承的功用和类型

轴承的功用:支承轴及轴上的旋转零件,使其回转并保证一定的旋转精度,减少相对摩擦和磨损。

轴承的分类:按摩擦的性质分,轴承可分为滑动轴承和滚动轴承。

滑动轴承滚动轴承

14.2 滚动轴承的组成、类型及特点

滚动轴承是标准件,由专业工厂生产。设计时只需根据轴承工作条件选用合适的类型和

尺寸的滚动轴承,进行寿命计算,并对轴承的安装、润滑、密封给予合理设计和安排。

滚动轴承的特点

优点:

1)f小起动力矩小,η高;

2)运转精度高(可用预紧方法消除游隙);

3)轴向尺寸小;

4)某些轴能同时承受Fr和Fa,使机器结构紧凑;

5)润滑方便、简单、易于密封和维护;

6)互换性好(标准零件)

缺点:

1)承受冲击载荷能力差;

2)高速时噪音、振动较大;

3)高速重载寿命较低;

4)径向尺寸较大(相对于滑动轴承)

应用:广泛应用于中速、中载和一般工作条件下运转的机械设备。

14.2.1 滚动轴承的组成

滚动轴承一般由外圈、内圈、滚动体和保持架所组成。

滚动体的形状短圆柱形

柱形长圆柱形

螺旋滚子滚柱轴承

圆锥滚子

鼓形滚子

滚针

保持架是使滚动体等距分布,并减少滚动体间的摩擦和磨损。

滚动轴承的材料:内、外圈、滚动体—GCr15、GCr15-SiMn等轴承钢,热处理后硬度HRC60~65;保持架:低碳钢、铜合金或塑料、聚四氟乙烯。

14.2.2 滚动轴承的基本类型及特点

接触角α:滚动体与外圈内滚道接触点的法线方向与轴承径向平面所夹的角。

滚动轴承按能承受的负荷方向或公称接触角 不同,可分为向心轴承和推力轴承。向心轴承又可以分为径向接触轴承(α=0)和角接触向心轴承(0<α<45)推力轴承又可以分为轴向接触轴承(α=90)和角接触推力轴承(45<α<90)

径向接触轴承:只能承受径向载荷,不能承受轴向载荷;

角接触向心轴承:既能承受径向载荷,也能承受一定的轴向载荷;

轴向接触轴承:只能承受轴向载荷,不能承受径向载荷;

角接触推力轴承:既能承受轴向载荷,也能承受一定的径向载荷

14.3 滚动轴承的代号

滚动轴承是标准件,GB272/T-93规定了轴承代号的表示方法。轴承代号由基本代号、前置代号和后置代号三部分构成。

14.3.1 基本代号

由类型代号、尺寸系列代号和内径代号组成。

类型代号由一位(或两位)数字或英文字母表示,其相应的轴承类型参阅设计手册。

尺寸系列代号由两位数字组成。前一个数字表示向心轴承的宽度或推力轴承的高度;后一个数字表示轴承的外径。直径系列代号为7表示超特轻;8、9表示超轻;0、1表示特轻;2表示轻;3表示中;4表示重;5表示特重;宽度系列代号为0表示窄型;1表示正常;2

表示宽;3、4、5、6表示特宽。

内径代号由数字组成。当轴承的内径在20~480㎜范围内(22、28、32㎜除外),用内径的毫米数除以5的商数表示;内径为10,12,15,17㎜的轴承内径代号分别为00,01,02,03;内径为22,28,32㎜和尺寸等于或大于500㎜的轴承,其内径代号直接用公称内径毫米数表示,但在与尺寸系列代号之间用“/”分开;内径小于10㎜的轴承内径代号表示方法可查阅GB272/T —93。 14.3.2 前置代号

前置、后置代号是轴承在结构形状、尺寸、公差、技术要求等有改变时,在其基本代号左右添加的补充代号。

表示轴承的分部件,用字母表示。

L ——可分离轴承的可分离内圈或外圈如LN207 K ——轴承的滚动体与保持架组件K81107 R ——不带可分离内圈或外圈的轴承,如RNU207 NU ——表示内圈无档边的圆柱滚子轴承

WS 、GS ——分别为推力圆柱滚子轴承的轴圈和座圈,如WS81107、GS81107。 后置代号反映轴承的结构、公差、游隙及材料的特殊要求等,共8组代号。 内部结构代号——反映同一类轴承的不同内部结构

例:C 、AC 、B ——代表角接触球轴承的接触角?=15α,?25和?40,E 代表增大承载能力进行结构改进的增强型等,如7210B ,7210AC ,NU207E

R 、N 、NR ——轴承外圈带有止动挡边、止动槽、止动槽并带止动环,例:6210N 轴承的公差等级代号

新标准 /P2、/P4、/P5、/P6、/P6X 、/P0

旧标准 B C D EX E G —普通级可省略 例:轴承61710/P6 6一深沟球轴承 1一宽度系列为正常 7一直径系列为超特轻 10一内径为50㎜ P6一公差等级为6级。

14.4 滚动轴承类型选择

在选择轴承类型时,根据轴承的结构及性能特点,选择合理的类型。

14.4.1 载荷条件

轴承承受载荷的大小、方向和性质是选择轴承类型的主要依据。

1、载荷的方向

当轴承承受纯径向载荷时,可选用向心轴承中的径向接触轴承;受纯轴向载荷时,可选用推力轴承;当径向载荷和轴向载荷都比较大时,宜选用角接触轴承。要注意内外圈可分离的短圆柱滚子轴承不能承受轴向力。

2、载荷大小

承受较大载荷时,应选用线接触的滚子轴承。

3、载荷性质

有冲击载荷时宜选用滚子轴承。

14.4.2 转速条件

球轴承比滚子轴承有较高的极限转速,高速或要求旋转精度高时,应优先选用球轴承。高速轻载时,宜选用超轻,特轻或轻系列轴承;低速、重载时,可采用重和特重系列轴承。

14.4.3 调心性能

轴承内外圈轴线间的偏斜角应控制在极限值之内,否则会增加轴承的附加载荷而使其寿命降低。当偏斜角较大时,可选用调心轴承。

14.4.4 安装、调整性能

为便于安装、拆卸和调整轴承间隙,常选用外圈可分离的轴承。

14.4.5 经济性

一般球轴承比滚子轴承便宜,同型号轴承,精度越高,价格越贵。

小结

1、滚动轴承的组成、类型及特点

2、滚动轴承的代号

3、滚动轴承类型的选用

作业与思考:

1、滚动轴承的主要类型有哪些?各有什么特点?

2、试说明下列各轴承的内径有多大?哪个轴承的公差等级最高?哪个允许的极限转速最高?哪个承受径向载荷能力最大?哪个不能承受径向载荷?

6208/P2、30208、5308/P6、N2208

3、何谓滚动轴承的基本额定寿命?何谓当量动载荷?如何计算?

4、滚动轴承失效的主要形式有哪些?计算准则是什么?

第二讲

一、教学目标

(一)能力目标

1.能合理的选择常用滚动轴承

2.具有组合设计的能力

(二)知识目标

1.掌握滚动轴承的基本额定寿命、基本额定动载荷及寿命计算

2.熟悉滚动轴承的组合设计

二、教学内容

1.滚动轴承的失效形式及设计准则

2.滚动轴承的寿命计算

3.滚动轴承的组合设计

三、教学的重点与难点

重点:滚动轴承的寿命计算。

难点:滚动轴承的组合设计。

四、教学方法与手段

采用多媒体教学,结合图片及实物讲授,提高学生的学习兴趣。

14.5 滚动轴承的工作情况分析及计算

14.5.1 滚动轴承的失效形式

1、点蚀

轴承工作时,滚动体和内、外套圈之间产生相对运动,在负荷作用下,滚动体和内、外套圈的接触处产生循环变化的接触疲劳应力。长期工作会产生点蚀破坏,使轴承运转时产生振动、噪声,乃至丧失运转精度。

2、塑性变形

低速轴承和间歇摆动轴承,一般不会产生疲劳点蚀破坏,但在过大的冲击负荷或静负荷下,滚道和滚动体会出现不均匀的永久塑性变形凹坑,增大摩擦,降低运转精度。

3、磨损

在多粉尘或润滑不良条件下,滚动体和套圈的工作面产生磨损。速度过高时还会出现胶合、表面发热甚至滚动体回火。其他还有因安装、拆卸、维护不当引起的元件断裂、锈蚀、化学腐蚀等。

14.5.2 设计准则

1、对回转的滚动轴承,最主要的失效形式是疲劳点蚀破坏。一般情况下,均应进行轴承的寿命计算。

2、对低速轴承或摆动轴承,要求控制其塑性变形,应进行静强度计算。负荷较大或有冲击负荷的回转轴承,亦应进行静强度计算。

3、对高速轴承,主要是由于发热而引起的磨损、烧伤失效,除需要进行寿命计算外,还应验算极限转速。

14.5.3 滚动轴承的寿命计算

1、基本额定寿命和基本额定动负荷

(1)寿命

滚动轴承任一元件的材料首次出现疲劳点蚀前的总转数或在某一给定的恒定转速下的运转小时数。

(2)基本额定寿命

一批型号相同的轴承,在相同的运转条件下,其中90%在疲劳点蚀前能运转的总转数或在给定转速下所能运转的总工作时数。其可靠度为90%,以符号L10或L h10表示。

(3)基本额定动负荷

轴承的基本额定寿命为一百万(106)转时所能承受的最大负荷为轴承的基本额定动负荷,以Cr表示。

在基本额定动载荷作用下,轴承可以转106转而不发生点蚀失效的可靠度为90%。

纯径向载荷——向心轴承

基本额定动载荷C 纯轴向载荷——推力轴承

轴承和圆锥滚子轴承

2、当量动载荷

定义:将实际载荷转换为作用效果相当并与确定基本额定动载荷的载荷条件相一致的假想载荷,该假想载荷称为当量动载荷P 。

理解为:在当量动载荷P 作用下的轴承寿命与实际联合载荷作用下的轴承寿命相同 (1)对只能承受径向载荷R 的轴承(N 、NA 轴承)

P=R

(2)对只能承受轴向载荷A 的轴承(推力球(5)和推力滚子(8))

P=A

(3)同时受径向载荷R 和轴向载荷A 的轴承

P=XR+YA

X ——径向载荷系数,Y ——轴向载荷系数,X 、Y ——见表14.13 3、向心角接触轴承轴向力的计算

该类轴承受R →产生派生轴向力S ,所以要成对使用,对称安装 (1)派生轴向力大小方向:

a)正装(面对面),支点跨距小,适合于传动零件位于两支承之间; b)反装(背靠背),实际支距变大,适合于传动零件处于外伸端 (2)实际轴向载荷A 的确定 1)当

1

2S S F a >+时

轴有向左移动的趋势,使轴承1被“压紧”,轴承2被“放松”,压紧的轴承1外圈通过滚动体将对内圈和轴产生一个阻止其左移的平衡力1S '

,使

2

11S F S S a +=+'

∴轴承1的实际轴向载荷为

2

111S F S S A a +='+=

轴承2上的轴向力,由力的平衡条件

2

212S F S F F A A a a a =-+=-=——本身的派生轴向力

2)当

1

2S S F a <+时

轴有右移趋势,轴承2被“压紧”,轴承1被“放松”,“2”上产生一个平衡力2S '

,使

a a F S S S S S S F -='+→='++12212

2

∴轴承2实际所受的轴向力为

a F S S S A -='+=12

22

轴承1实际所受的轴向力,由力的平衡条件

1

121S F S F A F A a a a =-+=+=——本身派生轴向力

结论:——实际轴向力A 的计算方法

1)分析轴上派生轴向力和外加轴向载荷,判定被“压紧”和“放松”的轴承。 2)“压紧”端轴承的轴向力等于除本身派生轴向力外,轴上其他所有轴向力代数和。 3)“放松”端轴承的轴向力等于本身的派生轴向力 4、滚动轴承的寿命计算

轴承的负荷P 与寿命L 之间的关系曲线如图所示,其方程式为

P ε

L 10

=常数

式中 P ―当量动负荷(N )

L 10

―基本额定寿命(106

r )

ε―寿命系数,球轴承ε=3,滚子轴承ε=10/3。

已知轴承基本额定寿命为一百万转(1×106

r )时的基本额定动载荷为Cr ,

ε

εr C L P ?=110

由此得寿命公式

)()(

r P

C f L r p 610ε

= 若以工作时数表示寿命,得

εε)()(P

C

f n n P C f L r p r p h 1667060106==

式中 n —轴承的工作转速(r/min );

f p —负荷系数,考虑机器工作时的振动冲击对负荷的修正, 轴承寿命计算后应满足

L h ≥[L h ]

14.5.4 滚动轴承的静强度计算

基本额定静载荷C 0:取决于正常运转时轴承允许的塑性变形量,即受载最大的滚动体与滚道接触处中心处引起的接触应力达到一定值

例,调心球:4600Mpa ;其他球轴承:4200Mpa ;滚子轴承:4000Mpa

轴承的当量静载荷(假想载荷):在当量载荷作用下轴承的塑性变形量与实际载荷作用下轴承的塑性变形量相同。

A Y R X P 000+=

R 、A ——轴承所受的实际径向和轴向载荷 X 0、Y 0——静径向和轴向载荷系数 如果P 0

P 0=R

或{}A Y R X R P 000,m ax +=

14.5.5 滚动轴承的极限转速min l n

n 过高→产生高温→润滑剂性能(粘度↓)→使油膜破坏→滚动体回火磨损或胶合失效

min l n ——适用于0级公差,润滑冷却却正常,轴承载荷P ≤0.1C ,向心轴承只受径向

载荷,推力轴承只受轴向载荷的轴承。

当P>0.1C ,轴承受联合载荷时,润滑情况变坏,∴应对极限转速进行修正,这时轴承实际许用转速m ax n 为

lin n f f n 21max =

f 1——载荷系数 f 2——载荷分布系数

如果m ax n →措施:1.改进润滑;2.改善冷却条件;3.提高轴承精度;4.适当增大游隙;5.改变轴承和保持架的材料(采用特殊材料)

14.6 滚动轴承的选择

14.6.1 滚动轴承类型的选择

应根据轴承的工作载荷(大小、方向和性质)、转速高低、支承刚性、安装精度、结合各类轴承的特性和应用经验进行综合分析,确定合适的轴承。

几条基本原则:

1、 n高,载荷小,要求旋转精度高→采用球轴承; n低,载荷大,或有冲击载荷时→采用滚子轴承——但滚子轴承对轴线偏斜较敏感。

2、主要受径向载荷Fr时→用向心轴承;主要受轴向载荷Fa,n不高时用推力轴承;同时受Fr和Fa均较大时——可采用角接触球轴承7类(n较高时)或圆锥滚子轴承3类(n 较低时);Fr较大,Fa较小时——深沟球~;Fa较大,Fr较小时——深沟球~+推力球轴承组合,或推力角接触轴承。

3、要求n

6、7、N——极限转速较高;推力轴承——极限转速较低,∴只受Fa而n较高时——不用推力轴承而宁可用6\7两类,球轴承极限转速高于滚子轴承,轻系列极限转速高于中或重系列轴承。

4、当轴的刚性较差或轴承孔不同心时宜用调心轴承。

5、为便于装拆和间隙调整,可选用内、外圈不分离的轴承。

6、6、7两点轴承一般应成对使用,对称安装。

7、旋转精度较高时,应选用较高的公差等级和较小的游隙;转速较高时,应选用较高的公差等级和较大的游隙;公差等级越高,轴承价格越贵;滚子轴承价格高于球轴承,深沟球轴承价格最低

8、优先考虑用普通公差等级的深沟球轴承。

14.6.2 轴承的公差等级

精度高————————————→低

公差等级 2 4 5 6 6X 0

新标准 /P2、/P4、/P5、/P6、/P6X、/P0

旧标准 B C D EX E G——普通级可省略

14.7 滚动轴承的组合设计

滚动轴承的组合结构设计包括:轴承的固定、调整、预紧、配合、装拆、润滑和密封等问题。

14.7.1 滚动轴承的固定

1、周向固定

目的:保证轴承受力后,其内圈与轴颈、外圈与座孔之间不产生相对圆周运动。

方法:轴承内圈与轴颈配合采用基孔制,轴承外圈与轴承座孔配合采用基轴制,并选择合适的配合。

2、轴向固定

目的:保证轴上零件受到轴向力作用时,轴和轴承不致产生轴向相对移动。

内圈与轴:

1)轴肩

2)轴用弹性档圈—A不大、n不高时

3)轴端档圈+紧固螺钉—n较大、A中等

4)圆螺母+止动垫圈—A较大、n较高

5)开口圆锥紧定套+圆螺母和止动垫圈—适于光轴上球面轴承。

外圈与座孔:

1)孔用弹性档圈—A不大时

2)轴承外圈止动槽内嵌入止动环固定

3)轴承盖—A较大,n较高时

4)轴承座孔凸肩

5)螺纹环

6)轴承套环—适于同一轴上两轴承外径不同时。

14.7.2 轴组件的轴向固定

1、双支点单向固定(两端固定式)

两个支承分别限制轴的单向移动,此种结构适用于工作温度变化不大的短轴。

2、单支点双向固定(一端固定,一端游动式)

一个支承限制轴的双向移动,另一个支承可以沿轴向移动。当轴在工作温度较高的条件下工作或轴细长时,为弥补轴受热膨胀时的伸长,常采用一端轴承双向固定、一端轴承游动的结构形式。

3、两端游动

两个支承都采用外圈无挡边的圆柱滚子轴承,轴承的内、外圈各边都要求固定,以保证轴能在轴承外圈的内表面作轴向游动。这种支承适用于要求两端都游动的场合。 14.7.3 滚动轴承支承的调整

轴承组合位置的调整,包括轴承间隙的调整和轴系的轴向位置的调整。 轴承间隙的调整方法很多,最常见的是用增减轴承盖与箱体间的垫片来调整。

轴系位置的调整是为了保证轴上零件获得正确的位置。轴向位置的调整是通过在轴两端的轴承盖处增减垫片实现的。

14.7.4 轴承组合支承部分的刚度和同轴度

安装轴承的轴承座孔处的壁厚应适当加大或设加强肋,保证支承刚度。

为保证同一轴上各轴孔的同轴度,箱体一般采用整体铸造的方法生产,并采用直径相同的轴承孔一次加工。

14.7.5 滚动轴承的预紧

预紧的目的是:提高轴承的旋转精度,增加轴承的组合刚性,减小轴在运转时的振动和噪声。

轴承预紧方法:在轴承外圈(或内圈)之间加金属垫片或将外圈(或内圈)磨窄来实现,也可以通过调整两轴之间隔套的宽度等方法来获得。

14.7.6 轴承的安装与拆卸

安装轴承时,可用压力机,也可在内圈上加套后用锤子均匀敲击装入轴颈;对精度要求较高的轴承,还可采用热配法,将轴承放在不到100°C的油中加热后,再装入。

轴承的拆卸则要用专门的拆卸工具。

14.7.7 轴承的润滑与密封

(一)轴承的润滑

轴承的润滑的目的:

1)降低摩擦和磨损;

2)散热;

3)缓冲、吸振、降低噪音;

4)防锈和密封。

密封的作用:

1)防止内部润滑剂流失;

2)防止外部灰尘和水分、杂质的侵入。

轴承中常用的润滑剂是润滑油和润滑脂。

1、脂润滑

承载大,不易流失,结构简单,密封和维护方便,但F f大,易于发热。∴适合于不便经常维护,转速不太高的场合。一般润滑剂的填充量<1/3~1/2轴承空间。常用钙基脂(T<65℃),钠基脂、钙钠基脂(T较高),n较高时,锂基脂。

2、油润滑

油润滑冷却效果较好,f较小,但供油系统和密封装置均较复杂,适于高速场合。

润滑方式有;油浴或飞溅润滑、滴油润滑、喷油润滑、油雾润滑等

润滑油粘度的选择:

1)载荷大,n低,工作温度高时用粘度大的润滑油

2)载荷小,dn大,用粘度低的润滑油,搅油损失小,冷却效果好。

(二)轴承的密封

密封的目的:防止灰尘、水分和杂物侵入轴承内,并阻止润滑剂的流失。

1、接触式密封——适于低速,为防止磨损,要求接触处表面粗糙度小于R1.6~0.8

①毡圈密封——轴承盖上梯形槽内放置矩形剖面细毛毡,适合于V<4~5m/s,轴承脂润滑的密封

②橡胶油封(标准件、较常用)——耐油橡胶制唇形密封圈靠弹簧压紧在轴上,唇向外—防灰法,唇向里—防油流失,组合放置—同时起防灰和防油流失的作用。

油封有:J型、U型和O型,适合于v<12m/s

2、非接触式密封——与轴不直接接触,适合于高速

①油沟密封(间隙密封)——轴与盖之间约0.1~0.3mm间隙,盖上车出沟槽,槽内充满润滑脂,结构简单,适于v<5~6m/s

②甩油密封——轴上开沟槽,将欲外流的油沿径向甩开,再经轴承盖上集油腔及油孔流回轴承;挡油环式甩油盘—利用离心力甩去档油环上的油,让其流回油箱内,以防油冲入轴承内。适于轴承脂润滑。

③曲路密封(迷宫密封)——将旋转和固定的密封零件间的间隙制成曲路形式,缝隙间填入润滑脂,加强密封效果——密封效果较好,适于油和脂沟滑v<30m/s

3、组合式密封——采用两种以上的密封形式组合在一起,密封的效果较好。

另外,某些标准密封轴承——如单面或双面带防尘盖(-RZ)和密封盖的轴承,由于装配时已填入了润滑脂,∴无需维护或再加密封装置——应用日趋广泛。

小结:

1、滚动轴承的失效形式及计算准则

2、滚动轴承的寿命计算

3、滚动轴承的静强度计算

作业与思考:

1、通过查阅手册比较6008,6208,6308,6408轴承的内径d、外径D、宽度B和基本额定动载荷C,并说明尺寸系列代号的意义。

2、为什么角接触轴承和调心轴承通常是成对使用?

3、在进行滚动轴承组合设计时应考虑哪些问题?

第三讲

一、教学目标

(一)能力目标

1.会判断滑动轴承的类型;熟悉其主要结构

2.会选择滑动轴承的材料及润滑方式

3.能进行非液体摩擦滑动轴承的计算

(二)知识目标

1.了解滑动轴承的特点、应用及分类

2.熟悉滑动轴承的典型结构

3.了解滑动轴承的材料及润滑

4.掌握非液体摩擦滑动轴承的计算

二、教学内容

1.滑动轴承的特点、类型及应用

2.滑动轴承的材料及轴瓦结构

3.非液体摩擦滑动轴承的计算

三、教学的重点与难点

非液体摩擦滑动轴承的计算。

四、教学方法与手段

采用多媒体教学,联系实际,提高学生的学习积极性。

14.8 滑动轴承概述

14.8.1 滑动轴承类型、特点及应用

1、滑动轴承类型

按承载分:向心轴承(受Fr);推力轴承(受Fa)

按润滑状态分:流体润滑轴承;非流体润滑轴承;无润滑轴承(不加润滑剂)

2、滑动轴承的特点及应用

优点:

(1)承载能力高

(2)工作平稳可靠、噪声低

(3)径向尺寸小

(4)精度高

(5)流体润滑时,摩擦、磨损较小

(6)油膜有一定的吸振能力

缺点:

(1)非流体摩擦滑动轴承、摩擦较大,磨损严重

(2)流体摩擦滑动轴承在起动、行车、载荷、转速比较大的情况下难于实现流体摩擦(3)流体摩擦、滑动轴承设计、制造、维护费用较高。

应用:

(1)n特高或特低

(2)对回转精度要求特别高的轴

(3)承受特大载荷

(4)冲击、振动较大时

(5)特殊工作条件下的轴承

(6)径向尺寸受限制或轴承要做成剖分式的结构

例:机床、汽轮机、发电机、轧钢机、大型电机、内燃机、铁路机车、仪表、天文望远镜等。

14.8.2 滑动轴承的典型结构

(一)向心滑动轴承

1、整体式滑动轴承

由轴承座、整体轴套、油孔等组成

特点:

1)结构简单、成本低 2)轴套磨损后,间隙无法调整 3)装拆不便(只能从轴端装拆) 适于低速、轻载或间隙工作的机器。 2、剖分式滑动轴承

由轴承座,轴承盖,剖分轴瓦(附轴承衬)、双头螺柱(调整垫片)等,轴瓦表面有油沟,油通过油孔、油沟而流向轴颈表面,轴瓦一般水平部分,也有倾斜部分。

特点:装拆方便、轴瓦磨损后间隙可调整。 3、自动调心轴承

适于宽径比B/d>1.5轴承,可避免轴弯曲变形或轴承孔倾斜时造成轴颈与轴瓦两端边缘接触加剧磨损和发热。

特点:轴瓦外表面做成球面。 4、调隙式滑动轴承

外表面为圆锥面的轴套上开一个缝口,另在圆周上开三个槽(以减小刚性),使之易变形,轴瓦两端各装一个调节螺母,通过松紧调节螺母3.5,使锥形轴套轴向移动,从而调整轴套与轴间的间隙——用于一般机床主轴。

轴承座

整体轴套

螺纹

油杯孔

(二)推力滑动轴承

推力滑动轴承由轴承座和止推轴颈组成,用于承受轴向载荷。常用的轴颈形式有:实心端面轴颈、空心端面轴颈、单环轴颈和多环轴颈。实心端面轴颈由于工作时轴心与边缘磨损不均匀, 以致轴心部分压强极高, 所以很少采用。空心端面轴颈与环状轴颈的推力轴承工作情况较好。

14.8.3 轴瓦的结构和滑动轴承的材料

轴瓦的形式:整体式、剖分式

结构:单金属;双金属(有轴承衬1~2层);三金属;钢—青铜—轴承衬

整体式轴瓦――轴套

部分式轴瓦:厚壁轴瓦(铸造形成)、薄壁轴瓦(用双金属板连续轧制,质量好,成本低,但轴瓦刚性差—在汽车发动机、柴油机上应用广泛)。

轴承衬厚度S<0.5mm时,可不做沟槽

实践证明,衬厚度愈薄(S<0.36mm)轴承合金的疲劳强度愈高;∴轴承衬要尽可能做薄一些。

轴承衬和瓦背的结合形式:

(1)烧结、喷涂和轧制(2)浇注(3)刷度

油孔、油槽和油室:

油孔——用来供应润滑油

油槽(沟)——用来使润滑油散布到轴颈表面:轴向油槽;周向油槽

油孔、油槽开设原则:

(1)润滑油应从油膜压力最小处输入轴承。

(2)油槽(沟)开在非承载区,否则会降低油膜的承载能力。

(3)油槽轴向不能开通,以免油从油槽端部大量流失。

(4)水平安装轴承油槽开半周,不要延伸到非承载区,全周油槽应开在轴承端高处。

油室——使润滑油沿轴向均匀分布,同时起到贮油、稳定供油和改善轴承散热条件的作用

位置:开在非承载区,如轴颈经常正反向转时,也可在两侧开设。

2、滑动轴承的材料

滑动轴承的主要失效形式:磨损和胶合、疲劳破坏等

对轴承材料的要求:良好的减摩性、耐磨性和抗胶合性;良好的顺应性,嵌入性和磨

滚动轴承计算题题

滚动轴承30题(当量动载荷、寿命计算等) 1.有一轴由一对角接触球轴承支承,如图所示。已知:齿轮的分度圆直径d =200mm ,作用在齿轮上的载荷为T F =1890N, =700N, =360N.轴承的内部轴向力S 与径向载荷的关系式为:S=T F 。求两轴承所承受的轴向载荷。 题1图 解:受力分析如图示。 题1答图 1 S 、2 S 方向如图示 所以轴承2被“压紧”,轴承1“放松”。 2.如图所示,某轴用一对30307圆锥滚子轴承,轴承上所受的径向负荷R 1=2500N ,R 2=5000N ,作用在轴上的向外负荷F a1=400N,F a2=2400N 。轴在常温下工作,载荷平稳f P =1。试计算轴承当量动负载大小,并判断哪个轴承寿命短些?(注:30307轴承的Y=,e=,S=R/(2Y);当A/R>e 时,X=,Y=;当A/R<=e 时,X=1,Y=0) 题2图 解:受力分析如图示。 题2答图 所以轴承2被“压紧”,轴承1“放松”。 所以 1 1 1 1 1 ()2500P N f P X R Y A = += 因为1P < 2P 所以轴承2寿命短些 3.某齿轮轴由一对30212/P6X 轴承支承,其径向载荷分别为1r F =5200N,2r F =3800N ,方向如图所示。取载荷系数f p =。试计算: 两轴承的当量动负荷P 1、P 2: 1) 当该对轴承的预期寿命L h =18000h 时,齿轮轴所允许的最大工作转速N max =? 附30212/P6X 轴承的有关参数如下: C r =59250N,e=,X=, Y=,S=Fr/(2Y) 题3图 解:受力分析如图示。 题3答图 (1) 1 15200 152922 1.7 r N Y F S = = =?

滚动轴承的组合设计

课时授课计划 第六十三次课 【教学课题】:§14-11 滚动轴承的组合设计【教学目的】:掌握滚动轴承的组合设计的内容,方法 【教学重点及处理方法】:滚动轴承的组合设计的内容,方法 处理方法:详细讲解 【教学难点及处理方法】:轴承的组合设计的内容,方法 处理方法:举例讲解 【教学方法】: 讲授法 【教具】:课件 【时间分配】:引入新课5min 新课80 min 小结、作业5min

第六十三次课 【提示启发引出新课】 经过寿命计算选定了轴承的类型,如果没有合理的结构保证,则可能使轴承在工作时由于设计的一些理想条件得不到保证而不能在设计寿命内正常工作,甚至提前失效。因此必须在轴承的组合设计中考虑这些问题。 【新课内容】 §14-11 滚动轴承的组合设计 一、轴承的配置 1、正安装(面对面配置) 两轴承外圈窄端面相对。此方式结构简单,装拆、调整方便,但当轴受热膨胀时,轴承游隙会减小,所以应注意轴向游隙的调整,以防卡死。适合于传动零件在两轴承之间的场合。一般机器中多采用正安装。 2、反安装(背对背配置) 两轴承外圈窄端面相背。此方式轴系刚度较好,但结构

复杂,装拆、调整不便,在轴受热伸长时,轴承的游隙会增大。适合于传动零件处于外伸端的场合。 二、滚动轴承支承的轴系结构 滚动轴承的基本结构有三种基本类型。 1、双支点单向固定支承 每个轴承内、外圈沿轴向只有一个方向受约束。也叫两端固定。 2、单支点双向固定支承

一个支承限制轴的双向轴向位移(称固定支承),另一个支承可沿轴向移动(称游动支承),不能承受轴向负荷。适合于工作温度较高和支点跨距较大的场合。 3、双支点游动支承 两个支承均无轴向约束,又称两端游动支承。常用于人字齿轮场合,以防齿轮卡死和人字齿两侧受力不均匀。 三、滚动轴承的固定 1、周向固定 其作用是保证轴承受力后,轴承的内圈与轴颈、外圈与座孔之间不致于产生相对圆周运动。 利用外圈与轴承座孔、内圈与轴颈之间的配合进行固定;

分析滚动轴承的设计计算

分析滚动轴承的设计计算 本文通过对深沟球轴承安全接触角和轴向承载能力的设计计算,确认其在轨道车辆门系统驱动机构上的应用可行性。 标签:深沟球轴承;轴向承载;接触角;应力集中 1.概述 深沟球轴承主要用以承受径向载荷,同时也能承载一定的轴向载荷。深沟球轴承在承受轴向载荷时,钢球与内、外圈沟道之间会形成一定的接触角。如载荷过大,则接触椭圆将被挡边截去一部分,因而在钢球与挡边附近产生应力集中,导致轴承早期疲劳失效。本文旨在通过对北京地铁9号线侧门系统的驱动机构力学模型进行分析计算丝杆端支撑座内轴承的受力情况,从而确定将原先方案的一对角接触球轴承更改为一对深沟球轴承后,系统能否满足使用要求、避免门系统驱动机构的丝杆轴承在改用深沟球轴承后出现上述提前失效的现象,进行以下校核计算。[1~6] 2.计算极限轴向载荷 2.1丝杆支撑受力分析: 驱动机构的双头丝杆有三个支撑,分别为靠近电机侧的左支撑、中间支撑和右支撑。其中,丝杆在中间支撑和右支撑位置只受周向固定,轴向没有限位,为自由状态,可适应丝杆热胀冷缩时产生的长度变化。 我们假设丝杆承受的最大开/关门力300N全部作用在左支撑上,通过左支撑内的两只深沟球轴承传递给机构安装底板。丝杆轴向、径向受力分析如示意图(a)所示。由图(a)可知,丝杆的升角为45.52762°,丝杆承受轴向力为300N时,其径向分力约为295N。丝杆及其上零件承受的重力作用在左支撑轴承上的垂向分力约为80N。据此,作用在左支撑深沟球上的轴向载荷为Fa=300N,径向载荷Fr=375N。 2.2轴承的轴向承载能力计算 深沟球轴承6202-2Z 的结构尺寸及相关参数如下:(GB/T 276-1994) 轴承外径D=35mm,轴承内径d=15 mm,轴承宽度B=11 mm;内圈挡边直径d2=21.6 mm,外圈挡边直径D2=29.4 mm,内圈沟道直径di=19.3mm,外圈沟道直径D3=31.3mm,外圈沟道曲率系数fe = 0.525;内圈沟道曲率系数fi = 0.515;径向游隙ur = 0.018;球径Dw=5.953mm,钢球数Z=8;Cr=7.65kN,C0r=3.72kN。相关尺寸关系图,如示意图(b)。其中,α是接触椭圆到达挡圈挡边处的安全接触角(压力角)

滚动轴承的受力分析、载荷计算、失效和计算准则

1.滚动轴承的受力分析 滚动轴承在工作中,在通过轴心线的轴向载荷(中心轴向载荷)Fa作用下,可认为各滚动体平均分担载荷,即各滚动体受力相等。当轴承在纯径向载荷Fr作用下(图6),内圈沿Fr方向移动一距离δ0,上半圈滚动体不承载,下半圈各滚动体由于个接触点上的弹性变形量不同承受不同的载荷,处于Fr作用线最下位置的滚动体承载最大,其值近似为5Fr/Z(点接触轴承)或4.6Fr/Z(线接触轴承),Z为轴承滚动体总数,远离作用线的各滚动体承载逐渐减小。对于内外圈相对转动的滚动轴承,滚动体的位置是不断变化的,因此,每个滚动体所受的径向载荷是变载荷。 图6滚动轴承径向载荷的分析图7角接触轴承的载荷作用中心 2.滚动轴承的载荷计算 (1)滚动轴承的径向载荷计算 一般轴承径向载荷Fr作用中心O的位置为轴承宽度中点。 角接触轴承径向载荷作用中心O的位置应为各滚动体的载荷矢量与轴中心线的交点,如图7所示。角接触球轴承、圆锥滚子轴承载荷中心与轴承外侧端面的距离a可由直接从手册查得。 接触角α及直径D,越大,载荷作用中心距轴承宽度中点越远。为了简化计算,常假设载荷中心就在轴承宽度中点,但这对于跨距较小的轴,误差较大,不宜随便简化。

图8角接触轴承受径向载荷产生附加轴向力 1)滚动轴承的轴向载荷计算 当作用于轴系上的轴向工作合力为FA,则轴系中受FA作用的轴承的轴向载荷Fa=FA,不受FA作用的轴承的轴向载荷Fa=0。但角接触轴承的轴向载荷不能这样计算。 角接触轴承受径向载荷Fr时,会产生附加轴向力FS。图8所示轴承下半圈第i个球受径向力Fri。由于轴承外圈接触点法线与轴承中心平面有接触角α,通过接触点法线对轴承内圈和轴的法向反力Fi将产生径向分力Fri;和轴向分力FSi。各球的轴向分力之和即为轴承的附加轴向力FS。按一半滚动体受力进行分析,有 FS ≈ 1.25 Frtan α(1) 计算各种角接触轴承附加轴向力的公式可查表5。表中Fr为轴承的径向载荷;e为判断系数,查表6;Y为圆锥滚子轴承的轴向动载荷系数,查表7。 表-5 角接触轴承附加轴向力公式 轴承类型角接触球轴承圆锥滚子轴承

《滚动轴承设计》word文档

习题与参考答案 一、复习思考题 1 在机械设备中为何广泛采用滚动轴承? 2 向心角接触轴承为什么要成对使用、反向安装? 3 进行轴承组合设计时,两支点的受力不同,有时相差还较大,为何又常选用尺寸相同的轴承? 4 为何调心轴承要成对使用,并安装在两个支点上? 5 推力球轴承为何不宜用于高速? 6 以径向接触轴承为例,说明轴承内、外圈为何采用松紧不同的配合。 7 为什么轴承采用脂润滑时,润滑脂不能充满整个轴承空间?采用浸油润滑时,油面不能超过最低滚动体的中心? 8 轴承为什么要进行极限转速计算?计算条件是什么? 9 试说明轴承代号6210的主要含义。 10 题10图示的简支梁与悬臂梁用圆锥滚子轴承支承,试分析正装和反装对轴系的刚度有何影响。 题10图 二、选择题 (从下列各小题给出的A、B、C、D答案中任选一个) 1 若转轴在载荷作用下弯曲较大或轴承座孔不能保证良好的同轴度,宜选用类型代号为的轴承。

A. 1或2 B. 3或7 C. N或NU D. 6或NA 2 一根轴只用来传递转矩,因轴较长采用三个支点固定在水泥基础上,各支点轴承应选用。 A. 深沟球轴承 B. 调心球轴承 C. 圆柱滚子轴承 D. 调心滚子轴承 3 滚动轴承内圈与轴颈、外圈与座孔的配合。 A. 均为基轴制 B. 前者基轴制,后者基孔制 C. 均为基孔制 D. 前者基孔制,后者基轴制 4 为保证轴承内圈与轴肩端面接触良好,轴承的圆角半径r与轴肩处圆角半径r1应满足的关系。 A. r=r1 B. r>r l C. r<r1 D. r≤r l 5 不宜用来同时承受径向载荷和轴向载荷。 A. 圆锥滚子轴承 B. 角接触球轴承 C. 深沟球轴承 D. 圆柱滚子轴承 6 只能承受轴向载荷。 A. 圆锥滚子轴承 B. 推力球轴承 C. 滚针轴承 D. 调心球轴承 7 通常应成对使用。 A. 深沟球轴承 B. 圆锥滚子轴承 C. 推力球轴承 D. 圆柱滚子轴承 8 跨距较大并承受较大径向载荷的起重机卷筒轴轴承应选用。 A. 深沟球轴承 B. 圆锥滚子轴承 C. 调心滚子轴承 D. 圆柱滚子轴承 9 不是滚动轴承预紧的目的。 A. 增大支承刚度 B. 提高旋转精度 C. 减小振动噪声 D. 降低摩擦阻力 10 滚动轴承的额定寿命是指同一批轴承中的轴承能达到的寿命。 A. 99% B. 90% C. 95% D. 50% 11 适用于多支点轴、弯曲刚度小的轴及难于精确对中的支承。 A. 深沟球轴承 B. 圆锥滚子轴承 C. 角接触球轴承 D. 调心轴承 12 角接触轴承承受轴向载荷的能力,随接触角 的增大而。 A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 不定 13 某轮系的中间齿轮(惰轮)通过一滚动轴承固定在不转的心轴上,轴承内、外圈的配合应满足

滚动轴承的选择及校核计算

滚动轴承的选择及校核计算根据根据条件,轴承预计寿命 16×365×8=48720小时 1、计算输入轴承 (1)已知nⅡ=458.2r/min 两轴承径向反力:F R1=F R2=500.2N 初先两轴承为角接触球轴承7206AC型 根据课本P265(11-12)得轴承内部轴向力 F S=0.63F R则F S1=F S2=0.63F R1=315.1N (2) ∵F S1+Fa=F S2 Fa=0 故任意取一端为压紧端,现取1端为压紧端 F A1=F S1=315.1N F A2=F S2=315.1N (3)求系数x、y F A1/F R1=315.1N/500.2N=0.63 F A2/F R2=315.1N/500.2N=0.63 根据课本P263表(11-8)得e=0.68 F A1/F R1

根据手册得7206AC型的Cr=23000N 由课本P264(11-10c)式得 L H=16670/n(f t Cr/P)ε =16670/458.2×(1×23000/750.3)3 =1047500h>48720h ∴预期寿命足够 2、计算输出轴承 (1)已知nⅢ=76.4r/min Fa=0 F R=F AZ=903.35N 试选7207AC型角接触球轴承 根据课本P265表(11-12)得F S=0.063F R,则 F S1=F S2=0.63F R=0.63×903.35=569.1N (2)计算轴向载荷F A1、F A2 ∵F S1+Fa=F S2 Fa=0 ∴任意用一端为压紧端,1为压紧端,2为放松端 两轴承轴向载荷:F A1=F A2=F S1=569.1N (3)求系数x、y F A1/F R1=569.1/903.35=0.63 F A2/F R2=569.1/930.35=0.63 根据课本P263表(11-8)得:e=0.68 ∵F A1/F R1

滚动轴承的工作情况分析及计算

第一讲 一、教学目标 (一)能力目标 能判断常用滚动轴承的类型;理解其代号的含义;会选用滚动轴承 (二)知识目标 1.了解滚动轴承的类型、特点,掌握滚动轴承的代号 2.掌握滚动轴承的选择 二、教学内容 滚动轴承的类型、代号及选用 三、教学的重点与难点 重点:滚动轴承的类型、特点及代号。 难点:滚动轴承类型的选择。 四、教学方法与手段 采用多媒体教学(加动画演示),结合教具,提高学生的学习兴趣。 14.1 轴承的功用和类型 轴承的功用:支承轴及轴上的旋转零件,使其回转并保证一定的旋转精度,减少相对摩擦和磨损。 轴承的分类:按摩擦的性质分,轴承可分为滑动轴承和滚动轴承。 滑动轴承滚动轴承 14.2 滚动轴承的组成、类型及特点 滚动轴承是标准件,由专业工厂生产。设计时只需根据轴承工作条件选用合适的类型和

尺寸的滚动轴承,进行寿命计算,并对轴承的安装、润滑、密封给予合理设计和安排。 滚动轴承的特点 优点: 1)f小起动力矩小,η高; 2)运转精度高(可用预紧方法消除游隙); 3)轴向尺寸小; 4)某些轴能同时承受Fr和Fa,使机器结构紧凑; 5)润滑方便、简单、易于密封和维护; 6)互换性好(标准零件) 缺点: 1)承受冲击载荷能力差; 2)高速时噪音、振动较大; 3)高速重载寿命较低; 4)径向尺寸较大(相对于滑动轴承) 应用:广泛应用于中速、中载和一般工作条件下运转的机械设备。 14.2.1 滚动轴承的组成 滚动轴承一般由外圈、内圈、滚动体和保持架所组成。 滚动体的形状短圆柱形 柱形长圆柱形 螺旋滚子滚柱轴承 圆锥滚子

鼓形滚子 滚针 保持架是使滚动体等距分布,并减少滚动体间的摩擦和磨损。 滚动轴承的材料:内、外圈、滚动体—GCr15、GCr15-SiMn等轴承钢,热处理后硬度HRC60~65;保持架:低碳钢、铜合金或塑料、聚四氟乙烯。 14.2.2 滚动轴承的基本类型及特点 接触角α:滚动体与外圈内滚道接触点的法线方向与轴承径向平面所夹的角。 滚动轴承按能承受的负荷方向或公称接触角 不同,可分为向心轴承和推力轴承。向心轴承又可以分为径向接触轴承(α=0)和角接触向心轴承(0<α<45)推力轴承又可以分为轴向接触轴承(α=90)和角接触推力轴承(45<α<90) 径向接触轴承:只能承受径向载荷,不能承受轴向载荷; 角接触向心轴承:既能承受径向载荷,也能承受一定的轴向载荷; 轴向接触轴承:只能承受轴向载荷,不能承受径向载荷; 角接触推力轴承:既能承受轴向载荷,也能承受一定的径向载荷 14.3 滚动轴承的代号 滚动轴承是标准件,GB272/T-93规定了轴承代号的表示方法。轴承代号由基本代号、前置代号和后置代号三部分构成。 14.3.1 基本代号 由类型代号、尺寸系列代号和内径代号组成。 类型代号由一位(或两位)数字或英文字母表示,其相应的轴承类型参阅设计手册。 尺寸系列代号由两位数字组成。前一个数字表示向心轴承的宽度或推力轴承的高度;后一个数字表示轴承的外径。直径系列代号为7表示超特轻;8、9表示超轻;0、1表示特轻;2表示轻;3表示中;4表示重;5表示特重;宽度系列代号为0表示窄型;1表示正常;2

机械设计滚动轴承计算题

如图所示的轴系,已知轴承型号为30312,其基本额定动载荷C r=170000N,e=;F r1=11900N,F r2=1020N,F ae=1000N,方向如图所示;轴的转速n=980r/min;轴承径向载荷系数和轴向载荷系数为:当F a/ F r e时,X=1,Y=0;当F a/ F r e 时,X=,Y=;派生轴向力F d=F r/(2Y),Y为F a/F r e时的Y值。载荷系数f p=,温度系数f t=1。试求轴承的寿命。 F r1F r2 F ae 12

解:(1)画派生轴向力方向 F r1 F r2 1 2 F ae F d1 F d2 (2)计算派生轴向力F d F d1=F r1/(2Y )=11900/(2×)=3500N F d2=F r2/(2Y )=1020/(2×)=300N (3)计算轴向力F a F ae + F d1=1000+3500=4500N>300N=F d2 轴承2被“压紧”,轴承1被“放松” F a1=3500N ,F a2=F ae + F d1=4500N (4)计算载荷系数 F a1/ F r1=3500/11900=<= e ,所以取X 1=1,Y 1=0 F a2/ F r2=4500/1020=>=e ,所以取X 2=,Y 2= (5)计算当量动载荷P P 1=f p (X 1F r1+Y 1F a1)=×(1×11900+0×=14280N P 2=f p (X 2F r2+Y 2F a2)=××1020+×4500)= P =max{P 1,P 2}=14280N (6)计算轴承寿命L h 65518h 1428017000019806010601066h ≈?? ? ?????=??? ??= ε εP C f n L t 2、某轴两端各用一个30208轴承支承,受力情况如图。F r1=1200N ,F r2=400N ,F A =400N ,载荷系数f P =,已知轴承基本额定动负荷C r =34KN ,内部轴向力F S =F r /2Y 。试分别求出两个轴承的当量动载荷。(14分)

轴承的选择及校核

轴承的选择及校核 变速器轴承常采用圆柱滚子轴承,球轴承,滚针轴承,圆锥滚子轴承,滑动轴套等。至于何处应当采用何种轴承,是受结构限制并随所承受的载荷特点不同而不同。 汽车变速器结构紧凑,尺寸小,采用尺寸大些的轴承受结构限制,常在布置上有困难。变速器第一轴,第二周的轴承以及中间轴前后轴承,按直径系列一般选用中系列球轴承或圆柱滚子轴承。轴承的直径根据变速器中心距确定,并要保证壳体后壁两轴承孔之间的距离不小于6~20mm ,,下限适用于轻型车和轿车。 滚针轴承,滑动轴套主要用在齿轮与轴不是固定连接,并要求两者有相对运动的地方。滚针轴承有滚动摩擦损失小,传动效率高,径向配合间隙小,定位及运转精度高,有利于齿轮啮合等优点。滑动轴套的径向配合间隙大,易磨损,间隙增大后影响齿轮的定位和运转精度并使工作噪声怎几啊。滑动轴套的优点时制造容易,成本低。 根据变速箱结构,轴的支撑形式及所受载荷性质,初步确定所采用的轴承形式以后,硬验算轴承的寿命是否符合要求。在计算之前,首先应确定轴承上所受外力,亦即算出轴的支反力。 轴承寿命计算,采用下列公式: εθ ??? ? ??=d d P C L 式中:L------轴承寿命,以(6 10)转作为计量单位; d C ------额定动载荷,根据轴承型号,由手册查的; d P ------当量动载荷;按如下公式计算; αYF XF P r d +=

r F ------作用在轴承上的径向载荷: a F ------作用在轴承上的轴向载荷 X,Y------折算系数,由手册查的; ε------轴承的寿命指数,为试验值。对球轴承,ε=3;对于滚子轴承,ε=10/3。 (1)变速箱挂不同的档位时,变速箱各轴的承受所受的载荷亦不同。因此,为了综合考虑变速箱各个挡工作时间的比例,不同档位时轴承转速和所承受载荷亦不同这样一些影响,需要确定一个换算的当量载荷m P 来代替上式中的d P 。 (2)为了计算换算的当量载荷m P ,就需要知道各个档位占总工作时间的百分比,这可以由调查研究确定。 已知时间比例系数,可按下式计算换算的当量载荷m P : d d d m m t n P t n P t n P t n P t n P t n P n P εεεεεεε +++++=555444333222111(1 式中:·1P ·d P ,1n ·d n ,1t ·d t ,分别表示1,2·倒档的轴承载荷,转速和时间比例系数; m n ————平均转速,可按下式计算: ) (2211δd d m t n t n t n n +?????+= 再设计总通常按轴承寿命为5000小时计算动载荷d C ,并选用轴承;或者按选定轴承的额定动载荷验算轴承的工作寿命小时h L ,这时可用下列转换公式计

滚动轴承地寿命计算

滚动轴承的寿命计算 一、基本额定寿命和基本额定动载荷 1、基本额定寿命L10 轴承寿命:单个滚动轴承中任一元件出现疲劳点蚀前运转的总转数或在一定转速下的工作小时数称轴承寿命。由于材料、加工精度、热处理与装配质量不可能相同,同一批轴承在同样的工作条件下,各个轴承的寿命有很大的离散性,所以,用数理统计的办法来处理。 基本额定寿命L10——同一批轴承在相同工作条件下工作,其中90%的轴承在产生疲劳点蚀前所能运转的总转数(以106为单位)或一定转速下的工作时数。(失效概率10%)。 2、基本额定动载荷C 轴承的基本额定寿命L10=1(106转)时,轴承所能承受的载荷称基本额定动载荷C。在基本额定动载荷作用下,轴承可以转106转而不发生点蚀失效的可靠度为90%。 基本额定动载荷C (1)向心轴承的C是纯径向载荷; (2)推力轴承的C是纯轴向载荷; (3)角接触球轴承和圆锥滚子轴承的C是指引起套圈间产生相对径向位移时载荷的径向分量。 二、滚动轴承的当量动载荷P 定义:将实际载荷转换为作用效果相当并与确定基本额定动载荷的载荷条件相一致的假想载荷,该假想载荷称为当量动载荷P,在当量动载荷P作用下的轴承寿命与实际联合载荷作用下的轴承寿命相同。 1.对只能承受径向载荷R的轴承(N、滚针轴承)P=F r 2.对只能承受轴向载荷A的轴承(推力球(5)和推力滚子(8))P= F a 3.同时受径向载荷R和轴向载荷A的轴承P=X F r+Y F a X——径向载荷系数,Y——轴向载荷系数,X、Y——见下表。 径向动载荷系数X和轴向动载荷系数

表12-3 考虑冲击、振动等动载荷的影响,使轴承寿命降低,引入载荷系数fp—见下表。载荷系数fp 表12-4

《滚动轴承》教学设计教案

《滚动轴承》教学设计 教案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

教学设计 “项目+任务”教学设计 课程名称:《机械基础》 主讲教师:林小华 教学对象:数控技术应用专业日期: 2014年10月

“项目+任务”教案 项目名称机械零件 任务 内容 滚动轴承课时数 4 任务要求1.了解滚动轴承的功用、分类、特点。2.熟悉滚动轴承代号的含义。 具体任务内容1. 了解滚动轴承的分类及结构。 2. 掌握滚动轴承的代号含义,能够熟记常用轴承的代号。 3. 能够正确的拆装与维护轴承。 教学用具多媒体投影仪常见滚动轴承挂图 教学方法项目教学、案例分析 教学过程教师“做”学生“做” 明确任务 任务导入: 滚动轴承的摩擦系数较大,开始运转时滚动摩擦 阻力较大,而滚动摩擦的摩擦系数比滚动摩擦的摩擦 系数小,起动容易,所以在大量的场合中滚动轴承的 应用比滚动轴承更加广泛。见下图 图1 同学们通过回忆 现实生活中滚动轴承 的应用,并积极回答 问题。

图2 图3 图4 2、安全知识讲解。 分析任务 提出具体任务: 任务1、滚动轴承的结构 任务2、滚动轴承的分类 任务3、滚动轴承的代号 任务4、滚动轴承的安装与维护 任务5、滚动轴承的失效形式 完成学习任务: 1、根据学生能力强弱合理地搭配完成分组 2、教师对具体任务向大家解释说明。 3、实施过程中对学生学习方法、讨论任务进行指 导并加强课堂纪律管理。 1、每组产生一位负责 人。明确本组项目中 具体任务。 2、小组成员互相探 讨,对任务问题统一 思想,做好笔记,完 成各自的任务。 解决 任务 1、滚动轴承的结构 用实物和挂图、动画表示滚动轴承的结构,使学 生对滚动轴承的结构有感性的认识。这里主要掌握基 本结构,即由内外座圈,滚动体和保持架组成。滚动

滚动轴承的选择及校核计算

滚动轴承的选择及校核计算 根据条件,轴承的预计寿命 h L h 45568283568=???=' 一.蜗杆轴上的轴承的选择和寿命计算 1.轴承的选择 采用角接触球轴承,其型号为7212AC ,主要参数如下: mm mm mm B D d 2211060??=?? 基本额定静载荷kN C or 2.46= 基本额定动载荷kN C r 2.58= 极限转速m in /5300max r V = 2.寿命计算 因为蜗杆所受的轴向力向左 N d T F F a t 49021121=== N d T F F t a 323222221=== N F F F t r r 1507tan 221===α 该轴承所受的径向力 N F F r r 5.7532 11== 对于7000AC 型轴承,查P322表13-7轴承派生轴向力r d F F 68.0= 12d ae d F F F =+ kN F F d a 4.51222==' kN F F F ae d a 4.374421=+=' 又e F F r a =>=68.03.4 所以可得出87.0,41.0==Y X 当量动载荷N YF XF P a r 6.3566=+= 因为是球轴承,所以取指数3ε=

轴承寿命计算h P C n L h 50498)57 .32.58(14306010)(6010366=??=='ε 所以该轴承满足寿命要求。 二.涡轮轴上轴承的选择和寿命计算 1.轴承的选择 选择角接触轴承,其型号为7213AC ,主要参数如下: mm mm mm B D d 2312065??=?? 基本额定静载荷kN C or 5.52= 基本额定动载荷kN C r 5.66= 2.计算涡轮轴的径向力 N F F F a r V r 75.373160 224880221=?-?= N F F F V r r V r 25.1133122=-= N F F t H r 1616160 8021== N F F F H r r H r 1616122=-= 所以可以得出 N F F F H r V r r 7.165821211=+= N F F F H r V r r 8.197322222=+= 对于7000AC 型号的轴承r d F F 68.0= N F F r d 9.112768.011== N F F r d 2.134268.022== 所以可得 N F F F d ae a 2.1832221=+=

滚动轴承的组合结构设计

为保证轴承正常工作,除正确选择轴承类型和确定型号外,还需要合理的进行轴承的组合设计,主要解决轴系的轴向固定、轴承与相关零件的配合、间隙调整和润滑密封等方面的问题。 1.轴系支点的轴向固定型式 为保证滚动轴承轴系能正常传递轴向力且不发生串动,在轴上各零件定位固定的基础上,必须合理地设计轴系支点的轴向固定结构。 (1)两端单向固定 如图13、图14所示,轴系中的每个轴承分别承受轴系一个方向的轴向力,限制轴系的一个方向的移动,两个支点的轴承合起来就能承受轴系双向的轴向力,从而限制了轴系沿轴向的双向移动,这种固定方式称为两端单向固定。它适用于工作温度变化不大的短轴,为允许轴工作时有少量热膨胀,轴承安装时应留有0.25mm~0.4mm的轴向间隙,结构图上不必画出间隙。 (2)一端双向固定、一端游动 如图15a、b、c所示,轴系中一个支点为固定端,由单个轴承或轴承组承受轴系的双向轴向力,限制轴系的双向移动,另一个支点为游动端,能使轴沿轴向自由游动。为避免松脱,游动轴承内圈应与轴作轴向固定(常采用弹性挡圈)。用圆柱滚子轴承作游动支点时,轴承外圈要与机座作轴向固定,靠滚子与套图间的游动来保证轴的自由伸缩。这种固定方式适用于较长的轴或工作温度变化大的轴,此时轴的热膨胀伸缩量大。

图15一端固定、一端游动轴系 (3)两端游动 要求能左右双向游动的轴,可采用两端游动的轴系结构。图16为人字齿轮传动的高速主动轴,为了自动补偿轮齿两侧螺旋角的制造误差,使轮齿受力均匀,采用允许轴系左右少量轴向游动的结构,故两端都选用圆柱滚子轴承。与其相啮合的低速齿轮轴系则必须两端固定,以便两轴都得到轴向定位。 轴承在轴上的轴向定位常用轴肩或套筒,定位端面应与轴线有较好的垂直度。为保证可靠定位,轴肩圆角半径rl必须小于轴承的圆角半径r。轴肩高度通常不大于内圈高度的3/4,过高不便于轴承拆卸(图17)。 图16两端游动轴系 轴承内圈的轴向固定可选用轴端挡圈、圆螺母、轴用弹性挡圈等结构(18)。外圈可采用机座孔端面、孔用弹性挡圈、压板、端盖等形式固定(19)。

滚动轴承的校核计算及公式

滚动轴承的校核计算及公式 滚动轴承的校核计算及公式 1基本概念 1?轴承寿命:轴承中任一元件出现疲劳剥落扩展迹象前运转的总转数或一定转速下的工作小时数。 批量生产的元件,由于材料的不均匀性,导致轴承的寿命有很大的离散性,最长和最短的寿命可达几十倍,必须采用统计的方法进行处理。 2?基本额定寿命:是指90%可靠度、常用材料和加工质量、常规运转条件下的寿命,以符号L10 (r)或L10h (h)表示。 3.基本额定动载荷(C):基本额定寿命为一百万转(106)时轴承所能承受的恒定载荷。即在基本额定动载荷作用下,轴承可以工作106转而不发生点蚀失效,其可靠度为90%。基本额定动载荷大,轴承抗疲劳的承载能力相应较强。 4.基本额定静载荷(径向C0r,轴向C0a):是指轴承最大载荷滚动体与滚道接触中心处引起以下接触应力时所相当的假象径向载荷或中心轴向静载荷。 在设计中常用到滚动轴承的三个基本参数:满足一定疲劳寿命要求的基本额定动载荷Cr (径向)或Ca (轴向),满足一定静强度要求的基本额定静强度C0r (径向)或C0a (轴向)和控制轴承磨损的极限转速N0。各种轴承性能指标值C、

C0、N0等可查有关手册。2寿命校核计算公式

滚动轴承的寿命随载荷的增大而降低,寿命与载荷的关系曲线如图 17-6,其曲 线方程为 P L io =常数 其中P-当量动载荷,N ; L io -基本额定寿命,常以106r 为单位(当寿命为一百 万转 时,L io =1 );匕寿命指数,球轴承& =3滚子轴承& =10/3 由手册查得的基本额定动载荷 C 是以L io =1、可靠度为90%为依据的。由此可 得当轴 承的当量动载荷为P 时以转速为单位的基本额定寿命 L 10为 C £ X 1=P £儿10 L 1o =(C/P) £ 106r (17.6) 若轴承工作转速为n r/min ,可求出以小时数为单位的基本额定寿命 (17.7) 应取L 10>Ih 'o L h '为轴承的预期使用寿命。通常参照机器大修期限的预期使用 寿命。 若已知轴承的当量动载荷P 和预期使用寿命L h ',则可按下式求得相应的计算额 定动 载荷C',它与所选用轴承型号的C 值必须满足下式要求 16670<€> £■ 二 n IF 丿

第十三章 滚动轴承习题解答

第十三章滚动轴承习题及参考解答 一、选择题 从下列各小题给出的A、B、C、D答案中任选一个: 1 若转轴在载荷作用下弯曲较大或轴承座孔不能保证良好的同轴度,宜选用类型代号为的轴承。 A. 1或2 B. 3或7 C. N或NU D. 6或NA 2 一根轴只用来传递转矩,因轴较长采用三个支点固定在水泥基础上,各支点轴承应选用。 A. 深沟球轴承 B. 调心球轴承 C. 圆柱滚子轴承 D. 调心滚子轴承 3 滚动轴承内圈与轴颈、外圈与座孔的配合。 A. 均为基轴制 B. 前者基轴制,后者基孔制 C. 均为基孔制 D. 前者基孔制,后者基轴制 4 为保证轴承内圈与轴肩端面接触良好,轴承的圆角半径r与轴肩处圆角半径r1应满足的关系。 A. r=r1 B. r>r l C. r<r1 D. r≤r l 5 不宜用来同时承受径向载荷和轴向载荷。 A. 圆锥滚子轴承 B. 角接触球轴承 C. 深沟球轴承 D. 圆柱滚子轴承 6 只能承受轴向载荷。 A. 圆锥滚子轴承 B. 推力球轴承 C. 滚针轴承 D. 调心球轴承 7 通常应成对使用。 A. 深沟球轴承 B. 圆锥滚子轴承 C. 推力球轴承 D. 圆柱滚子轴承 8 跨距较大并承受较大径向载荷的起重机卷筒轴轴承应选用。 A. 深沟球轴承 B. 圆锥滚子轴承 C. 调心滚子轴承 D. 圆柱滚子轴承 9 不是滚动轴承预紧的目的。 A. 增大支承刚度 B. 提高旋转精度 C. 减小振动噪声 D. 降低摩擦阻力 10 滚动轴承的额定寿命是指同一批轴承中的轴承能达到的寿命。 A. 99% B. 90% C. 95% D. 50% 11 适用于多支点轴、弯曲刚度小的轴及难于精确对中的支承。 A. 深沟球轴承 B. 圆锥滚子轴承 C. 角接触球轴承 D. 调心轴承 12 角接触轴承承受轴向载荷的能力,随接触角 的增大而。 A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 不定 13 某轮系的中间齿轮(惰轮)通过一滚动轴承固定在不转的心轴上,轴承内、外圈的配合应满足。 A. 内圈与心轴较紧、外圈与齿轮较松 B. 内圈与心轴较松、外圈与齿轮较紧 C. 内圈、外圈配合均较紧 D. 内圈、外圈配合均较松 14 滚动轴承的代号由前置代号、基本代号和后置代号组成,其中基本代号表示。

滚动轴承的组合结构设计

滚动轴承的组合结构设计 尹庆玲 [摘要] 笔者根据多年的教学经验,从滚动轴承的轴向固定定位、调整、装配和拆卸、润滑和密封四方面阐述了滚动轴承的组合结构设计。 [关键词] 滚动轴承轴向固定定位调整装配和拆卸润滑和密封 [作者简介] 尹庆玲,女,柳州运输职业技术学院机电工程系讲师。广西柳州,545007 在《机械设计基础》课程教学中,滚动轴承装置设计这部分内容是生产一线技术人员直接接触最为广泛的实际问题。而传统教学中对此却不太重视,因此,把轴承的固定、装拆、调整、润滑、密封等实践性很强的技术问题重新整合为轴承的组合结构设计,使结构设计与工程实际技术问题紧密结合。 一、轴承的轴向固定定位 为保证滚动轴承轴系能正常传递轴向力且不发生窜动,在轴上零件定位固定的基础上,必须合理地设计轴系支点的轴向固定结构。典型的结构形式有三类: (一)两端固定 工作温度变化不大和支承跨距较小(跨距L<400mm)的短轴,宜采用两端都单向固定的形式,如图1所示。利用轴上两端轴承各限制一个方向的轴向移动,合在一起就可以限制轴的双向移动,轴的热伸长量可由轴承自身的游隙进行补偿,或用调整垫片调节,。 (二)一端固定,一端游动 当轴较长或工作温度较高时,轴的热膨胀收缩量较大,宜采用一端双向固定、一端游动的结构,如图2所示。固定端由单个轴承或轴承组承受双向轴向力,而游动端则保证轴伸缩时能自由游动。 图1 3 2 1

(三)两端游动 要求能左右双向游动的轴,可采用两端游动的轴系结构。如图3所示,为人字齿轮传动的高速主动轴,为了自动补偿轮齿两侧螺旋角的误差,使轮齿受力均匀,采用允许轴系左右少量轴向游动的结构,故两端都选用圆柱滚子轴承。与其相啮合的低速齿轮轴系则必须两端固定,以便两轴都得到轴向定位。 二、滚动轴承装置的调整 (一)轴向间隙的调整 采用两端固定支承的轴承部件,为补偿轴在工作时的热伸长,在装配时应留有相应的轴向间隙。轴承间隙的调整方法有:①通过加减轴承端盖与轴承座端面间的垫片厚度来实现,如图1(a)所示;②通过调整螺钉1,经过轴承外圈压盖3,移动外圈来实现,在调整后,应拧紧防松螺母2,如图1(b)所示。 (二)轴上传动件位置的调整 在某些机器部件中,轴上传动件需要准确的轴向位置,这可以通过调整移动轴承的轴向位置来达到。如图4所示,是一小圆锥齿轮传动轴的结构图,轴系位置可以通过增减垫片1的厚度得以改变。垫片2则是用来调整轴承的轴向游隙。 图4 三、滚动轴承的装配和拆卸 (一)装配 装配滚动轴承时,不可用手锤直接敲打轴承外圈和内圈,这样受力不均,容易倾斜,应加附具。当轴承内圈与轴过盈较小时,可用铜或软钢制的套筒垫在内圈端面上用手锤敲入。当过盈较大时,对于尺寸较小的轴承可用压入法,即用压力机在内圈上施加压力将轴承压套入轴颈中,对于尺寸较大的可用热胀法,即把内圈放在热油中加热,然后用压力机装在

滚动轴承计算题汇总

滚动轴承25题(当量动载荷、寿命计算等) 1.有一轴由一对角接触球轴承支承,如图所示。已知:齿轮的分度圆直径 d =200mm ,作用在齿轮上的载荷为T F =1890N, =700N, =360N.轴承的内部轴向力 S 与径向载荷的关系式为:S=0.4T F 。求两轴承所承受的轴向载荷。 题1图 解:受力分析如图示。 2V 题1答图 1150100 300 700150360100470300 r A v N F F R ?+?= ?+?== 21700470230v r v N R F R =-=-= 2111 189094522 H H r N R R F == =?= 1R = 2R = 1 10.4S R = 2 20.4S R = 1 S 、2S 方向如图示 1 2400360782A N S S F +=+=> 所以轴承2被“压紧”,轴承1“放松”。

1 21 1422,782A N N S S A A F ===+= 2.如图所示,某轴用一对30307圆锥滚子轴承,轴承上所受的径向负荷R 1=2500N ,R 2=5000N ,作用在轴上的向外负荷F a1=400N,F a2=2400N 。轴在常温下工作,载荷平稳f P =1。试计算轴承当量动负载大小,并判断哪个轴承寿命短些?(注:30307轴承的Y=1.6,e=0.37,S=R/(2Y);当A/R>e 时,X=0.4,Y=1.6;当A/R<=e 时,X=1,Y=0) 题2图 解:受力分析如图示。 题2答图 1 12500 78122 1.6 N Y R S = = =? 2 25000 156322 1.6 N Y R S = = =? 2 1 1 278124004002781a a N S S F F +-=+-=> 所以轴承2被“压紧”,轴承1“放松”。 1 1211 1781,2781a a N N S S A A F F ===+-= 11 781 0.312500 e A R = =< 22 2781 0.565000 e A R = =< 所以 1 1 1 1 1 ()2500P N f P X R Y A = +=

标准滚动轴承承载能力计算

标准滚动轴承承载能力计算 在跟踪架通用轴系中,标准滚动轴承是重要的部件,轴承的承载能力计算是轴系设计中的关键问题。采用通用轴系后,地平式跟踪架水平轴两端的轴承主要承受径向载荷,同时承受一定量的轴向载荷。垂直轴上的轴承要承载垂直轴及上部转体的负荷,载荷较大;另一方面垂直轴为了满足强度和刚度的要求,轴径一般较大,轴承的尺寸与轴要相互配合,因此使用时必须考虑轴承的尺寸和轴向承载能力。同时为了减少跟踪架的成本,尽量采用轴承厂批量生产的轴承。 角接触球轴承按公称接触角分为 15°、25°、40°三种类型,公称接触角越大,轴向承载能力越强。 目前批量生产的角接触球轴承,尺寸最大是接触角为 25°的 7244AC,其外形尺寸为 220 ×400×65。 下表中给出了 7244AC 轴承的相关参数 轴承额定载荷选取的流程为: (1)计算滚动轴承的当量载荷 在实际应用中,根据跟踪架承载状况先估算出轴承承受的径向载荷和轴向载荷,则可计算出此时轴承的当量动载荷 P 为: 式中 X ——径向动载荷系数; Y ——轴向动载荷系数; ——载荷系数。 (2)基本额定动载荷 C 选取 计算出轴承实际工作时的当量载荷后,当轴承的预期使用寿命选定,轴 承最大转速n可知时,可计算出轴承应具有的基本额定动载荷C′,在手册中选择轴承时,所选轴承应满足基本额定载荷 C > C′。

式中 ——温度系数,可从机械设计手册中查得; ε——寿命指数,球轴承取3,滚子轴承取10/3。 由于角接触轴承的径向承载能力大于轴向承载能力,而其在垂直轴上的应用主要承受较大轴向载荷,因此必须考虑其轴向承载能力。 (3)轴承受轴向载荷时承载能力分析 在轴承转速不高时,可以忽略钢球离心力和陀螺力矩的影响,钢球与内外套圈的接触角相等。 由赫兹接触理论得到轴承滚动体与内外滚道的接触变形和负荷之间的相互关系,可以表示为 式中 —滚动体与内外滚道接触变形总量; K —系数; Q —滚动体承受载荷; t —指数,线接触时为,点接触时为 2/3。

滚动轴承的校核计算

滚动轴承的校核计算 2009-9-28 1 基本概念 1.轴承寿命:轴承中任一元件出现疲劳剥落扩展迹象前运转的总转数或一定转速下的工作小时数。 批量生产的元件,由于材料的不均匀性,导致轴承的寿命有很大的离散性,最长和最短的寿命可达几十倍,必须采用统计的方法进行处理。 2.基本额定寿命:是指90%可靠度、常用材料和加工质量、常规运转条件下的寿命,以符号L10(r)或L10h(h)表示。 3.基本额定动载荷(C):基本额定寿命为一百万转(106)时轴承所能承受的恒定载荷。即在基本额定动载荷作用下,轴承可以工作106 转而不发生点蚀失效,其可靠度为90%。基本额定动载荷大,轴承抗疲劳的承载能力相应较强。 4.基本额定静载荷(径向C0r,轴向C0a):是指轴承最大载荷滚动体与滚道接触中心处引起以下接触应力时所相当的假象径向载荷或中心轴向静载荷。 在设计中常用到滚动轴承的三个基本参数:满足一定疲劳寿命要求的基本额定动载荷Cr (径向)或Ca(轴向),满足一定静强度要求的基本额定静强度C0r(径向)或C0a(轴向)和控制轴承磨损的极限转速N0。各种轴承性能指标值C、C0、N0等可查有关手册。 2 寿命校核计算公式 滚动轴承的寿命随载荷的增大而降低,寿命与载荷的关系曲线如图17-6,其曲线方程为PεL10=常数 其中 P-当量动载荷,N;L10-基本额定寿命,常以106r为单位(当寿命为一百万转时,L10=1);ε-寿命指数,球轴承ε=3,滚子轴承ε=10/3。 由手册查得的基本额定动载荷C是以L10=1、可靠度为90%为依据的。由此可得当轴承的当量动载荷为P时以转速为单位的基本额定寿命L10为 Cε×1=Pε×L10 L10=(C/P)ε 106r (17.6) 若轴承工作转速为n r/min,可求出以小时数为单位的基本额定寿命 h (17.7) 应取L10≥Lh'。 Lh '为轴承的预期使用寿命。通常参照机器大修期限的预期使用寿命。 若已知轴承的当量动载荷P和预期使用寿命Lh',则可按下式求得相应的计算额定动载荷C',它与所选用轴承型号的C值必须满足下式要求 N (17.8) 3 当量动载荷 在实际工况中,滚动轴承常同时受径向和轴向联合载荷,为了计算轴承寿命时将基本额定动载荷与实际载荷在相同条件下比较,需将实际工作载荷转化为当量动载荷。在当量动载荷作

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