机械设计基础(杨可桢版)滚动轴承ppt.ppt

第十六章滚动轴承 主要内容 滚动轴承的类型及代号滚动轴承的寿命计算滚动轴承组合设计 本章重点 滚动轴承的寿命计算和组合设计 本章难点 滚动轴承组合设计 第十六章滚动轴承p 252 前言 16 1滚动轴承的基本类型和特点 16 2滚动轴承的代号 16 3滚动轴承的选择计算 16 5滚动轴承组合设计 16 4轴承的润滑与密封 支承轴及轴上零件 并保证旋转精度减少轴与支承间的摩擦与磨损 1 摩擦阻力小 功率损耗少 起动灵敏 2 润滑简便 易于更换 价格低 3 抗冲击能力差 高速时出现噪音 寿命也比不上液体润滑的滑动轴承 一 轴承功用 二 特点 三 滚动轴承的设计 四 滚动轴承的结构 轴承本身的设计 类型的选择 尺寸的选择 轴承组合设计 安装 调整 润滑与密封 1 内圈 2 外圈 3 滚动体 4 保持架 点接触 线接触 限制滚动体轴向移动 均匀隔开滚动体 减少磨擦与磨损 装在轴颈上 装在轴承座 球 滚子 图16 1 承载均匀 四 滚动轴承的结构 16 1滚动轴承的基本类型和特点p 252 一 滚动轴承主要类型 公称接触角 Fi 在径向载荷作用下 内部轴向力 F Fi 内外圈分离 要成对使用 P 252倒4 愈大 可承受的轴向力愈大 滚动体与外圈接触处的法线与垂直于轴承轴心线的平面之间的夹角 以FR 径向载荷 为主 F F 径向 2 按承受的载荷方向 表16 1 FA FR 轴向 1 按滚动体形状分类 径向接触 角接触向心 角接触推力 轴向接触 F 轴向载荷 一 滚动轴承的分类 4 推力轴承 3 类 调心性能好 承载力较大 二 滚动轴承的基本类型和特点p 253表16 2 1 径向轴承 0 深沟球轴承 0 类 nlim最高 价廉 优先采用 2 类承载力较大 内外可分 只受FR 4 类 径向尺寸小 只受FR 圆柱滚子轴承 滚针轴承 2 调心轴承 0 3 角接触轴承 调心球轴承 类 调心性能最好 调心滚子轴承 圆锥滚子轴承 承受FR 单向FA 要成对使用 承载能力 类 承受FR 单向FA 要成对使用 15 7000 25 7000 40 7000 角接触球轴承 6 类 7 类 3 角接触轴承 45 以F 为主 5 类 只承受轴向 F 载荷 推力球轴承 推力滚子轴承 类 单向FA 大 双向FA 单向FA 4 推力轴承 一 各类轴承的性能比较 按载荷大小 性质 方向 转速及其要求来选择 滚子 球 线 点 重 中 轻 特轻 2 极限转速 球 滚子特轻 轻 中 重实心保持架 冲压 3 调心性能 调心 非调心球 滚子 1 承载能力 二 滚动轴承的类型选择 二 类型选择一般原则 1 载荷的大小 方向与性质 主要 纯FR 6类 N类 FR大 冲击大 NA 径向尺寸小 纯FA 5类 6类 n很高 FR FA FR FA FR FA FR FA 6类 7类 15 25 3类 70000B 3类 推力 向心组合 二 类型选择一般原则 2 特殊要求 两支承跨距大 轴刚度小 安装座孔长 不方便 两轴中心距小 经济性 调心轴承 3类 圆锥滚子轴承 NA类 滚针轴承 优先6类及普通精度 d 5 类型代号 宽度系列 直径系列 内径代号 内部结构 公差等级 成套轴承分部件 54321 表16 7 内径代号 从20 495 d 5 22 28 32除外 P 256表16 5 直径系列 数字 特轻 轻 中 重 图16 4 P 255 宽度系列 表16 4 0 1 2 3与直径系列对应0 正常系列 可省 除调心滚子 圆锥 推力 表注 类型代号 数字或字母 P 255倒7 P6 P5 P4 P2 P0表16 8 直径系列 宽度系列 尺寸系列 表16 4 16 2滚动轴承的代号p 255 代号 前置代号 基本代号 后置代号组成 字母 数字 字母 五位 字母 数字 例 7212AC 深沟球轴承 直径系列为3 中 宽度系列为0 不标 内径d 25mm 0级公差 不标 角接触球轴承 直径系列为2 轻 宽度系列为0 不标 内径d 60mm 25 例 6305 P0 圆锥滚子轴承 宽度系列为0 直径系列为4 重 内径 45mm 作业 16 1p 267 7207CJ 7207C改动 例 30409 16 3滚动轴承的选择计算P 257 一 失效形式 2 失效形式 各滚动体受力不均匀 各滚动体受力均匀 1 疲劳破坏 点蚀 2 过大塑性变形 点 线接触 正常失效 寿命计算 常用 极低 较大 静强度计算 3 早期磨损 胶合 内外圈和保持架破损 不正常 当轴承 轴F 承受 径F 1 受力分析 二 寿命计算 p 258 一 基本定义 2 基本额定寿命 10 h 二 寿命计算公式三 当量动载荷 四 轴承的轴向载荷F 五 轴承寿命计算步骤 轴承中任一元件出现第一个疲劳扩展迹象前 一个套圈相对另一套圈的总转数或某一转速下的工作小时数 1 轴承寿命L 3 基本额定动载荷 一组同一型号轴承在同一条件下运转 可靠度为90 时 能达到或超过的寿命 90 轴承在发生疲劳点蚀前能达到或超过的寿命 概率为90 其失效率为10 当轴承L10 10 转时 轴承能承受的最大载荷 轴承1 P 2000N L10 106转轴承2 P 1000N L10 2 106转 轴承1 轴承2 轴承1 轴承2 向心轴承 Cr 推力轴承 Ca C P 258第15 P 295及手册p 144 当P C L10 10 转 当P C L10 寿命计算 当L10 10 转 P C 当L 10 10 转 P 预期寿命 3 基本额定动载荷 二 寿命计算公式 p 258 106r 16 1 h 16 2 考虑冲击振动引入fP 载荷系数 考虑高温 t 100 引入ft 温度 系数 16 3 说明 1 n 转速r min2 寿命指数 球轴承 3 p 258倒5 滚子轴承 10 33 10 h 轴承的基本额定寿命 106转 小时4 当量动载荷 假定的载荷 与实际载荷相当 5 载荷系数fP 温度系数ft 查表 16 10 16 9 三 当量动载荷 P 259 P XFR YFA 16 4 1 X Y 径 轴向系数表 16 12 P 260 2 FR 轴承承受的径向力3 F 轴承承受的轴向力 查判断系数e r 轴承的额定静载荷 查P 295 判FA FR与e的关系 定X Y FA FR e 轴向力较小 可忽略不计 只计F F 即 X 1 Y 0 轴向力较大 要计 即 X1 Y0 FA FR e Fr FRFa FA 按12 3FA C0r 12 3Fa C0r 查e 15 按12 3FA C0r查e 25 40 表16 12 e 1 5tg p 296 解 查得 C0r 29200 P 295 查e 求X Y 求 12 3FA1 C0r 12 3 1635 29200 0 689 e1 0 26 FA1 FR1 1635 3500 0 467 e1 X1 0 56 Y1 1 71 FA2 0X2 1 Y2 0 P1 X1FR1 Y1FA1 0 56 3500 1 71 1635 4756 P2 FR2 2500 P1 P2 轴承危险 径向载荷FR 求支反力 作业 16 4p 267 例 已知齿轮轴采用一对6211轴承 已知轴承载荷F 1 3500 FA1 1635 FR2 2500 FA2 0 试求P1 P2 H面 FR1H FR2H Ft 2 17400 2 8700N V面 FR1V Fr L 2 Fa d2 2 L 2123NFR2V Fr FR1V 6410 2123 4287N F面 FR1F F K L 4500 206 193 4803NFR2F FR1F F 4803 4500 9303N 2 求支反力 FR2 FR1 轴承径向力 FR1V L Fr L 2 Fa d2 2 0 最不利情况 F与H V面的合力共面 1 作计算简图 Ma Fa d2 2 例题14 1 P 231图14 18有错 2020 3 18 22 可编辑 2 安装型式 3 角接触轴承的轴向载荷 四 轴承的轴向载荷F P 260 1 径向接触轴承 6 1 2类 2 角接触轴承 3 7类 一端固定 一端游动 FA1 Fa指向者受力 FA2 1 内部轴向力Fi 0 在F 作用下 F Fi 内外圈分离 成对使用F 的大小 查表 16 13 P 261 两端固定 固定端受力 产生原因 FA1 Fa FA2 0 FA1 0 FA2 Fa 2 成对使用 安装型式 角接触轴承应成对使用 以抵消内部轴向力和避免轴产生轴向窜动 正安装 内八字 面对面 两轴承外圈的窄边相对 面对面 支点内移 宜 型 刚度 反安装 外八字 背对背 两轴承外圈的宽边相对 背对背 支点外移 宜 型 刚度 3 角接触轴承的轴向载荷FA F 轴向载荷 轴上外载荷Fa FA 轴承的内部轴向力F 当F1 Fa F2 当F1 Fa F2 FA1 FA2 右边压紧 S2 F1 Fa F2 S2 F1 F2 S2 F1 Fa F1 Fa S1 F2 左边压紧 S1 FA1 FA2 解题 画安装简图 求F1 F2 F1 S1 F2 Fa F2 FA 本身的内部轴向力 除本身的内部轴向力外其余轴向力之和 大者 分析 F1 Fa与F2 比较 F1 Fa F2 FA1 F1 FA2 F1 Fa F1 Fa F2 FA1 F2 Fa FA2 F2 当F1 Fa F2 F1 F2 Fa 当F1 Fa F2 F1 F2 Fa FA2 FA2 F1 F2 Fa F2 F1 Fa FA1 F1 FA2 F1 Fa FA1 F2 Fa FA2 F2 对比 FA1 FA1 对比 结论相同 画安装简图 求F1 F2 FA 本身的内部轴向力 除本身的内部轴向力外其余轴向力之和 大者 方法 1 判断压紧 放松端 正安装 合力指向压紧端 反安装 合力指向放松端 压紧端 FA紧 除本身的内部轴向力外其余轴向力之和 放松端 FA松 本身的内部轴向力 2 求FA1 FA2 方法 F1 Fa F2 紧 松 F2 Fa F1 紧 松 FA1 F1 FA2 F1 Fa FA1 F2 Fa FA2 F2 例3 一对反装7312AC轴承 FR1 5000N FR2 8000N Fa 2000N 由1轴承指向2轴承 求FA1 FA2 解 画安装简图 F2 与FA同向 求FA1 FA2 FA1 F2 Fa 7440N FA2 F2 5440N F1 0 68FR1 0 68 5000 3400NF2 0 68FR2 0 68 8000 5440N FA1 FA1 FA2 FA2 F1 3400N F2 Fa 7440N F2 5440N F1 Fa 1400N 方法 F2 Fa 7440N F2 5440N 紧 松 FA1 F2 Fa 7440N FA2 F2 5440N 五 轴承寿命计算步骤 求FR1 FR2 例4 接上题 如果n 960r min fP 1 2 求轴承寿命 求FA1 FA2 求P1 P2 求Lh C 解 查得7212AC轴承的C 58200N e 0 68 FA1 FR1 7440 5000 1 488 e X1 0 41 Y1 0 87P1 X1FR1 Y1FA1 0 41 5000 0 87 7440 8523N FA2 FR2 5440 8000 0 68 e P2 FR2 8000N X2 1 Y2 0 P1 P2 轴承危险 作业p 267 16 6 16 8 左1 右2 轴上Fa由1 2 FA1 7440N FA2 5440N FR1 5000N FR2 8000N 1 求FR1 FR2 径向载荷 求支反力 2 求FA1 FA2 1 径向接触轴承 6 1 2类 一端固定 一端游动 FA1 Fa FA2 0 Fa指向者受力 FA1 0 FA2 Fa 两端固定 固定端受力 2 角接触轴承 3 7类 安装型式 正安装 面对面 反安装 背对背 画安装简图 求F1 F2 表 16 13 P 261 FA 本身的内部轴向力 除本身的内部轴向力外其余轴向力之和 大者 轴承寿命计算小结 3 求P1 P2 当量动载荷 P XFR YFA 查判断系数e 按12 3FA C0r 12 3Fa C0r 查e 15 按12 3FA C0r查e 25 40 表16 12 e 1 5tg p 296 判FA FR与e的关系 定X Y FA FR e 轴向力较小 可忽略不计 只计F F 即 X 1 Y 0 轴向力较大 要计 即 X1 Y0 FA FR e 4 求Lh C 堂上作业 16 5滚动轴承组合设计P 265 一 轴承组合轴向固定p 265 一 轴承轴向固定要求 二 轴承的轴向固定三 轴承组合的轴向固定 1 防止轴向窜动2 能进行轴承间隙调整3 必要时允许轴承轴向游动 受热伸长 二 轴承的周向固定 配合 三 轴承的装拆 利于装拆 可靠 方便 不损坏 四 轴承组合的调整 1 内圈固定在轴上 轴肩 套筒 轴用弹性挡圈 圆螺母 止退垫圈 2 外圈固定在座孔上 轴承端盖 孔用弹性圈 座孔凸肩 螺纹环 轴端挡板 螺钉 二 轴承的轴向固定 2 一端固定 一端游动 3 两端游动 三 轴承组合的轴向固定 1 两端固定 每个支点固定一个方向 双向均固定 内圈固定内侧 外圈固定外侧 正安装 同上 反安装 内圈固定外侧 外圈固内侧 要求3 应用 跨距短 温差不大 要求2 调整垫片 C查手册P 151 在不受FA端留间隙C 0 25 0 4 其中一个支点双向固定 另一支点不固定 固定支点 游动支点 内外圈的内外侧均固定 1 2 6类轴承 N类轴承 3 7类轴承 固定内圈两侧 外圈与座孔间隙配合 内外圈内外侧均固定 不可作游动支点 应用 跨距长 温差大 一端固定 一端游动 2 一端固定 一端游动 应用 特殊场合 3 两端游动 1 以