机械设计滑动轴承和滚动轴承教学课件PPT.ppt

第十五章滑动轴承和滚动轴承 主要内容1 滑动轴承的结构 材料和用途2 滚动轴承的代号3 滚动轴承的类型和选择4 滚动轴承的力分析 失效和计算准则5 滚动轴承的动载荷和寿命计算 滑动轴承 1 1概述滑动轴承一 目前滑动轴承应用的主要场合 1 转速极高的轴承2 载荷特重的轴承3 冲击很大的轴承4 要求特别精密的轴承5 剖分式轴承6 有特殊要求的轴承 二 滑动轴承的材料1 轴承合金 仅用于轴承衬2 青铜 广泛应有3 铝基合金4 铸铁 经济 耐磨5 粉末冶金 含有轴承6 非金属材料 轴瓦结构整体式轴瓦和剖分式轴轴瓦由1 3层制成 三 径向滑动轴承的结构 整体式滑动轴承结构 剖分式滑动轴承结构 斜剖分式滑动轴承 调心滑动轴承 可调间隙的滑动轴承 五 轴瓦结构 轴瓦的固定 整体式轴瓦 轴瓦结构 由1 3层材料制成 轴瓦内表面结构 油沟与油槽的位置 油槽的尺寸可查相关的手册 内圈 外圈 滚动体 保持架 15 2滚动轴承概述 一 滚动轴承的构造 保持架 外圈 内圈 滚动体 滚动体的形状 二 滚动轴承的材料强度高且耐磨的合金钢 内圈 外圈 滚动体 轴承铬钢gcr15 硬度60 65hrc保持架 低碳钢 铜 铝 工程塑料 优点 1 摩擦阻力距较小 起动力矩小 2 径向游隙较小 运动精度高 3 轴向宽度较小 4 可同时承受径向 轴向载荷 轴承组合较简单 5 便于密封 易于维护 6 不需有色金属 标准件 成本低 三 滚动轴承的特点 缺点 1 承受冲击载荷能力差 2 振动 噪音较大 3 径向尺寸较大 4 有的场合无法使用 15 3滚动轴承的类型与选择 一 滚动轴承的主要类型与特点 接触角 向心轴承 径向力 向心角接触轴承 推力角接触轴承 推力轴承 径向力 主要 轴向力 径向力轴向力 主要 轴向力 按受载荷方向分 向心轴承 推力轴承 向心推力轴承 滚子轴承 承载能力高 极限转速低 按滚动体形状 球轴承 承载能力低 极限转速高 滚动轴承的主要类型 结构和特点 1 4 2 3 5 na n 2 6 7 0 双列角接触球轴承1 调心球轴承2 调心滚子轴承3 圆锥滚子轴承5 推力球轴承6 深沟球轴承7 角接触球轴承2 推力调心滚子轴承n 圆柱滚子轴承na 滚针轴承4 双列深沟球轴承8 推力圆柱滚子轴承9 推力圆锥滚子轴承 角接触球轴承 7 圆锥滚子轴承 3 二 滚动轴承的代号 4 推力球轴承 5 最常用几种 深沟球轴承 前置代号 基本代号 后置代号 五四三二一 轴承分部件代号 内径代号 宽度系列代号 直径系列代号 类型代号 其他代号 公差等级代号 特殊轴承材料代号 保持架及材料代号 密封与防尘代号 内部结构代号 游隙代号 分部件 内圈l外圈保持架k滚动体 表示轴承结构 形状 材料 公差等级等 1 基本代号 1 轴承类型 13567n 深沟球轴承 圆锥滚子轴承 角接触球轴承 调心球轴承 圆柱滚子轴承 推力球轴承 基本代号右起五位 2 尺寸系列 基本代号右起三 四位 宽度系列 右起第四位 0系列 正常宽度 可省略 有时1系列也可省略 数字0 9 直径系列 右起第三位 数字0 9 3 轴承的内径 右起一二位数字 a d 10 12 15 17mm时 代号00010203 b d 20 480mm时 d 代号 5 mm 基本代号五四三二一类型内径直径系列宽度系列多数正常系列可不标 特殊情况 有时轴承需成对安装 配置代号 面对面 df 背对背 db 串联 dt 三 滚动轴承类型的选择 工作载荷 转速 支承刚性 安装精度 1 转速高 载荷小 旋转精度高 球轴承 转速低 载荷大 或冲击载荷 滚子轴承 2 主要受fr 向心轴承 主要受fa 转速不高时 推力轴承 角接触球轴承7类 n较高时 同时受fr和fa均较大时 圆锥滚子轴承3类 n较低时 fr较大 fa较小时 fa较大 fr较小时 3 要求n nlim 极限转速 6 7 n nlim较高 5 nlim较低 4 轴的刚性较差 轴承孔不同心 调心轴承 深沟球轴承 深沟球轴承 推力球轴承或推力角接触轴承 5 便于装拆和间隙调整 内 外圈不分离的轴承 7 经济性 球轴承比滚子轴承便宜 8 优先考虑用普通公差等级的深沟球轴承 座孔不平形 不同轴 挠曲变形 15 4滚动轴承的受力分析 失效形式及计算准则 一 滚动轴承的载荷分布 1 受轴向载荷fa 各滚动体平均分担 2 受径向载荷fr 上半圈滚动体不受力下半圈滚动体受力 受力最大的滚动体载荷约为5fr z 点接触 内圈或滚动体上某一点 h的变化规律 外圈上某一点 h的变化规律 均为脉动循环 二 应力变化规律 三 角接触轴承同时受fr和fa 7000型 3000型 1 角接触轴承的附加轴向力fs fs 1 25frtg fs方向 有使内 外圈分离的趋势 要成对使用 对称安装 fr fs f fs方向 由轴承外圈的宽边指向窄边 通过内圈作用于轴上 正装 反装 四 滚动轴承的失效形式和计算准则 主要失效形式 1 疲劳点蚀 润滑和维护良好 2 塑性变形 转速很低或作间歇摆动 3 磨损 润滑不良 密封不严 多尘条件 套圈胶合 滚道磨损 计算准则 一般轴承 疲劳寿命计算 针对点蚀 静强度计算 低速或摆动轴承 只进行静强度计算 高速轴承 进行疲劳寿命计算 校验极限转速 三个基本性能参数 考虑疲劳寿命要求 基本额定动载荷考虑静强度要求 基本额定静载荷控制磨损 极限转速 15 5滚动轴承的动载荷和寿命计算 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 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l10 以106为单位 或一定转速下的工作时数lh 轴承的基本额定寿命l10 1时 轴承所能承受的载荷 2 基本额定动载荷c 由试验得到 二 滚动轴承的当量动载荷p 1 对只能承受径向载荷fr的轴承 n na轴承 p fr 3 同时受径向载荷fr和轴向载荷fa的轴承 2 对只能承受轴向载荷fa的轴承 5和8 p fa p xfr yfa x 径向载荷系数y 轴向载荷系数 引入载荷系数fd表18 8 p fdfrp fdfap fd xfr yfa 由表18 7知 x y受e 轴向载荷 判断系数 影响 考虑机器冲击振动 p的公式为 fd 冲击载荷系数 表18 8 三 滚动轴承的寿命计算公式 载荷与寿命的关系 3球轴承 10 3滚子轴承 寿命指数 代入一组数据求解 p cl10 1 106r p l曲线 或 当工作t 120 时 因金属组织硬度和润滑条件等的变化 轴承的基本额定动载荷c有所下降 引入温度系数ft 当p n已知 预期寿命为lh 则要求选取的轴承的额定动载荷为 选轴承型号和尺寸 例 圆锥滚子轴承30208的基本额定动载荷c 34000n 极限转速nlim 5000r min 承受当量动载荷p 3000n 要求预期寿命 lh 50000h 求允许的最高转速为多少 解 考虑极限转速 综合考虑 轴承允许的最高工作转速为1090r min 例2 有一型号为6207的深沟球轴承 已知径向载荷fr 2300n 轴向载荷fa 600n 径向基本额定静载荷c0r 15200n 转速n 2900r min 基本额定动载荷c 25500 载荷平稳 若要求其预期寿命为5000小时 试校核该轴承的寿命 已知判断系数e 0 24 当fa fr e时 x 1 y 0 当fa fr e时 x 0 56 y 1 8 解 1 求x y p fp xfr yfa 0 56 2300 1 8 600 2368n 因fa fr 600 2300 0 26 e查表得 x 0 56 y 1 8 2 计算当量动载荷 3 求轴承寿