轴承选型计算

第十章滚动轴承一.主要内容滚动轴承是各种机器中常用的重要支持标准零件，在专业工厂批量生产。本章已经有滚动轴承类型、大小和精度等级的国家标准，因此机械设计需要解决的主要问题是：(1)根据工作条件合理选择滚动轴承类型。(2)滚动轴承的承载力计算；(3)滚动轴承零件的组合设计。1.选取滚动轴承类型选择滚动轴承类型时，首先要比较轴承结构、特性和第11章滑动轴承的特性，以区分两种轴承适用的情况。此外，还必须熟悉表征滚动轴承工作性能的三个因素：间隙、接触角、偏转角度及其含义，以及对轴承工作性能的影响。还必须掌握滚动轴承的分类、特性和代码表示，以及滚动轴承的选择原则。根据轴承内部结构和载荷方向，滚动轴承可以分为三类：(1)在向心轴承中主要承受径向载荷。(2)向心推力轴承可同时承受较大的半径和轴向载荷。(3)推力轴承只能承受轴向载荷。推力中心轴承除轴向载荷外，还可以承受较小的径向载荷。国家标准将我国生产的滚动轴承分类为十种标准类型，其中常用的标准类型包括单列中心轴承(0000系列)、双列中心球形球轴承(1000系列)、单列中心短圆柱滚子轴承(2000系列)、单列中心推力球轴承(6000系列)、单列圆锥滚子滚动轴承的代码表示已规定，便于选择和使用。学习的时候，特别要熟悉上述各种轴承的代码中间部分右侧的4位数字和详细程度的表示方法。根据给定的轴承代码，必须准确确定轴承的精度等级、类型、直径系列和内径尺寸，并表示该轴承的结构、特性和应用情况。在机械设计中，滚动轴承类型的选取通常根据轴承接收的负载大小、方向、性质、作业速度的高低、轴颈挠曲等要求进行，并结合了各种轴承类型性质。选择轴承的参考原理见教科书。2.滚动轴承计算轴承作业条件决定轴承类型后，需要计算轴承的轴承容量。这部分是本章的核心内容，根据轴承的主要故障形式得出设计依据，并掌握相应的计算方法。(1)主要故障形式及其计算方法通常长期使用的滚动轴承在交变应力下的主要失效形式是疲劳点侵蚀。相应的计算方法是寿命计算。对于极低速轴承或间歇性晃动的轴承，在过度冲击或静态载荷下，主要故障形式是塑料变形。相应的计算方法是静态载荷计算。另外，润滑导致密封不好时发生磨损。使用制造和安装时不会发生破损。对于这种失败形式，可以采取适当的措施预防。(2)滚动轴承的寿命计算疲劳管接头之前轴承的疲劳寿命总计轴承旋转数(或固定速度下的工作时间)。额定寿命L如果按在相同条件下工作的相同轴承放置的90%，则不会发生疲劳管接头损坏寿命。平均寿命轴承允许50%的无接触寿命。额定动态负载C额定寿命L=1(回转)，90%轴承良好时轴承承受的负载。滚动轴承寿命曲线(现有轴承载荷p与额定寿命l的关系曲线)如图10-1所示，其关系如下：或者图10-1转换为时间单位的寿命P等效动态载荷寿命指数，滚珠轴承=3，滚子轴承=10/3N轴承的速度。轴承寿命计算公式：格式：寿命系数负载性质系数速度系数温度系数动态等效载荷P是假定寿命与实际载荷相同的轴承的载荷。等效动态载荷按以下表达式计算：样式：径向载荷轴负载x，y分别是径向系数和轴向系数，在教科书表10-14(或相关手册)中发现。向心推力轴承轴向力的计算：向心止推轴承必须以图10-2所示的两种方式成对使用，图10-2(a)为正装，图10-2(b)为半实物。向心推力轴承轴的轴向载荷必须同时满足两个轴承的两个条件：(1)力的平衡条件。(2)保证半旋转轧辊力的条件。对于轴承1，如果满足力的平衡条件，则轴承1接收的轴向负载为：要满足半圆滚动实体的力条件，必须满足轴承1的轴向载荷。其中是径向载荷引起的内部轴向力、各种向心推力轴承的内部轴向力s的近似值，可以检查课本表10-17。因此，轴承1的轴向负载是以下两个值中的较大值：使用相同的方法求解时，轴承2的轴向载荷必须具有以下两个值中的较大值：样式是轴向外部载荷。注：1)上述计算轴向载荷的公式应根据实际情况同时满足的两个条件自行推出，而无需背诵。2)安装对应的轴承编号在向上计算中应与图10-2相符。3)在向上计算中，轴向外部载荷方向与图10-2所示的正方向相同，负数代替用于公式计算。(3)滚动轴承的静态载荷计算额定动态负载轴承承受的负载是最大滚动本体和滚动本体，以及较弱薄板滚动中产生的永久塑胶变形总和为直径的1万分之一。动态等效载荷是假设载荷，其产生的塑性变形与实际径向载荷产生的塑性变形相同。等效静态载荷按以下表达式计算：型式：半径系数轴悉达多。各种轴承的值和数值见教科书表10-15。滚动轴承额定动态载荷计算公式格式：安全系数，由表10-16发现。注意：如果1)速度慢、静摩擦力矩不高，则12)对于刚度低的轴承套圈，必须选择较大的安全系数。相反，您可以选择较小的安全系数。此外，如果请求，还必须获取：(4)滚动轴承的极限速度极限速度滚动轴承是恒定载荷和润滑条件下允许的最大速度。滚动轴承的速度过高可能会在摩擦面产生高温，影响润滑和性能，并损坏油膜，从而导致滚动体回火或零件粘合失败。对于运行速度高的轴承，还必须检查极限速度。也就是说样式：n轴承实际运行速度；修正后的轴承极限速度。修改后的极限速度不符合使用要求时，可以采取以下措施提高极限速度：提高轴承的准确等级。选取较大的间隙。使用油雾润滑或喷射润滑；使用特殊材料和结构的保持架；使用冷却系统设置高速轴承等。滚动轴承零件的组合设计为了使轴承正常工作，除了正确选择轴承类型和执行必要的设计计算外，轴承部件的部件设计还包括固定轴承放置型芯。轴承安装和调整；轴承的预紧力；轴承公差和管接头选择；轴承润滑和密封等。(1)轴承放置和固定通常，轴系统在机器上的位置由轴承固定，在双轴承(杠杆)的轴系统中，有以下常用轴承固定方法：(I)固定“一个轴承固定，另一个轴承游走。”用于工作温度高的长轴。(ii)完全固定(每个轴承可以限制轴的单向移动，两个轴承结合起来可以限制铀的双向移动):用于工作温度不高的短轴。轴承外圈中的扩展间距约为C=0.2-0.3mm。(iii)全游(两个轴承都游):在轴必须能够沿轴游的情况下使用。轴承内圈或外环的固定形式，请参阅教科书或相关数据。(2)安装、调整、预紧和拆卸轴承成对使用的向心止推轴承一般可以通过三种方式安装：正装、重复、东向安装。一般机器多使用正装，因为正装安装和调整都比较方便。轴承调整包括：1)轴承间隙调整：确保扩展间隙；2)重新定位轴承组合：确保轴的驱动零件(例如齿轮、涡轮等)具有正确的工作位置。轴承的预紧力是在安装时保持轴承内适当的轴向力，消除间隙，在滚动体和内外环之间进行预变形，以提高轴承的刚度和旋转精度，减少操作中轴的振动。设计轴承组合时，必须考虑轴承可拆卸性，以避免在拆卸时损坏轴承或其他零件。(3)轴承的公差和配合轴承的公差和配合已在公差和技术测量课程中学习，不再重复。这里重点介绍几个方面。(I)基准：滚动轴承是标准零件，因此在选取配合时，可以将其用作基准零件。因此，轴承内环和轴作为基本孔，轴承外环和轴承座孔作为基本轴。(ii)配合选择：通常为n6、M6、K6、js6与一起使用轴承旋转环。固定环和机器固定部分的总和为J7、J6、H7、G7、H8等(请参阅一般机器的铰链轴承、内环旋转、外环固定)。旋转圆的旋转速度越高，载荷越大，振动越大，工作温度越高，因此必须使用更紧的配合。游泳环和需要经常拆卸的轴承使用更松的配合。(4)轴承润滑和密封(I)轴承润滑润滑的作用：主要减少轴承的摩擦阻力，缓解磨损，保存振动、冷却、防锈、密封等。可以参考速度系数dn指定特定润滑剂，d是轴承内径(mm)，n是轴承的运行速度()。如果Dn=200000-300000mm，则普通轴承使用润滑脂润滑，如果超出此范围，则需要使用油润滑。(ii)轴承密封密封的作用：主要是防止灰尘或水分等侵入轴承，防止润滑剂泄漏。密封方法：可分为两类。1)接触密封(毛毡环密封、皮革环密封)通常用于速度不是很高的情况；(2)非接触密封(沟槽密封、油环密封、迷宫密封)通常用于更快的情况。2.复习考试题比较10-1滚动轴承和滑动轴承主要优点和缺点是什么？什么是10-2滚动轴承的间隙接触翁偏移角度？10-3基于滚动轴承代码(例如7311、101、8206、210、D36305、1208)分析轴承的类型、内径尺寸、直径系列和精度等10-4为以下轴承编写代码(1)单列中心短圆柱滚子轴承，轻量窄系列，内径d=3Omm(2)单列滚珠轴承，重系列，内径d=17mm(3)单列推力球轴承，特殊光源系列，内径d=2 omm(4)单列圆锥滚子，中-窄系列，内径d=150mm(5)双列中心球轴承，中等宽度系列，内径d=5Omm在10-5机械设计中，如何选择滚动轴承类型？滚珠轴承、止推轴承、滚子轴承、球面止推轴承和球面定心轴承分别在哪些情况下使用？描述10-6滚动轴承疲劳寿命、额定寿命和平均寿命的方法。42日写的。什么是10-7滚动轴承的额定动态载荷？双列轴承的额定动态载荷和单列轴承的额定动态载荷之间大致有什么比例关系？什么是10-8滚动轴承的动态等效载荷？动态等效载荷p、额定动态载荷c和寿命l之间的美是什么？10-9分析轴承负载增加1倍时，轴承的预期寿命减少了多少倍？轴承速度加倍时，轴承的预期寿命减少了多少倍？10-10映射和描述了等效动态载荷曲线和等效动态载荷与轴承径向载荷和轴向载荷之间的关系。如何解释10-11滚动泵的“额定静态载荷”、“等效静态载荷”？计算10-12滚动轴承的静态强度时如何选择安全系数值？10-13滚动轴承的主要故障形式是什么？选取轴承模型时，针对哪些错误分别进行寿命计算、静态负载计算和极限速度检查？以下轴承主要根据工作要求进行哪些计算？(1) n10的悬挂链轮轴轴承；(2) n10000高速磨削头轴轴承；(3)=1540，P=7.5KW的减速器高速轴轴承。10-14中心推力轴承的内部轴向力如何产生？对于由10-15径向载荷和轴向载荷组合而成的向心推力轴承，如何根据轴承设计确定轴承的轴向载荷？10-16的典型两点轴系统，轴承的轴向安装和固定是什么？有什么特别的积分？每个适用于什么情况？10-17轴承的内环固定形式是什么？轴承的外圈固定形式是什么？10-18对使用的向心推力轴承在“正装”、“重复”和“安装东方香”分别是什么情况下使用的？10-19轴承预紧力的目的是什么？一般的预紧方法是什么？10-20滚动轴承内部和轴、外部环和基孔分别使用哪些基准系统？如果内环和轴配合标记为，外环和基本孔配合标记为哪些错误？该怎么改呢？回路和非回路配合性质是否相同？如何选择10-21滚动轴承的润滑方法及其密封装置？三.典型的例子实例10-1齿轮轴系统分析图10-3(a)中的错误和修复。轴承使用希腊润滑。图10-3解决方案：此轴系统有四种错误结构：1.停止接触(1)轴和轴端盖；(2)套筒和轴承外圈2.上部零件未定位且固定(3)套筒不能支撑齿数(4)耦合未固定(5)联轴器的轴向和圆周不固定(6)领子没有用3.工程不合理加工：(7)整理面太长，拆卸轴承不方便。(8)耦合孔未打开(9)箱端加工面和非加工面没有分离。安装：(10)轴肩太高，轴承不能拆卸。(11)个子太长，装不下袖子。调整：(12)没有垫片，不能调整轴承间隙。4.润滑和密封问题(13)齿轮油润滑、轴承润滑脂润滑和无油环；(14)未密封修改后的正确结构如图10-3(b)所示。示例10-2知道由具有一对模型414的单列中心球轴承支撑的齿轮减速器的高速轴。轴承径向负载、轴向负载、速度。这个轴承额定寿命是多少小时？解决方案确认机械零件设计手册知识414轴承：额定动态负载C=113000N额定静态负载邮报在表10-14中，按e=0.22因为因此X=0.56 Y=2轴承的动态等效负载p:轴承的额定寿命：对于滚珠轴承这样可以获得以下轴承额定寿命(基于时间):示例在10-3 1驱动轴上安装一对单列向心止推轴承(请参阅课本图10-43)。已知的两个轴承的径向载荷是、轴向外部载荷、轴直径、速度、轻微冲击、在室温下工作、轴承寿命要求时间和轴承类型编