机械设计基础第5版杨可桢等_滑动轴承

1、会计学1机械设计基础第机械设计基础第5版杨可桢等版杨可桢等_滑动轴承滑动轴承第1页/共84页第2页/共84页调心轴承第3页/共84页第4页/共84页1、单列、单列2、双列、双列第5页/共84页第6页/共84页轴轴轴上零件轴上零件解决运动和支承问题解决运动和支承问题2、以滚动摩擦代替滑动摩擦，以减少运动副间的摩、以滚动摩擦代替滑动摩擦，以减少运动副间的摩擦擦,使之运转灵活，提高效率。使之运转灵活，提高效率。1、支承转动或摆动的零件第7页/共84页球球短圆柱滚子短圆柱滚子锥形滚子锥形滚子鼓形滚子鼓形滚子滚针滚针不可缺少不可缺少内圈转外圈不转内圈转外圈不转-支承转轴；支承转轴；外圈转，内圈不转外圈转

2、，内圈不转-支承轴上零件支承轴上零件.1、滚动体、滚动体2、内圈、内圈3、外圈、外圈4、保持架保持架低碳钢；铜、铝、工程塑料轴承铬钢GCr15， 硬度 6065 HRC第8页/共84页向心轴承、向心推力轴承、推力轴承 滚动体分类圆柱、滚针圆锥鼓形 滚动体列数分类: 单列、双列承载能力：最大转速：小大小大调心轴承球、滚子第9页/共84页前置代号前置代号基本代号基本代号后置代号后置代号五位数字表达五位数字表达部件代号部件代号结构特点结构特点前置代号、后置代号只有在前置代号、后置代号只有在对轴承有特殊要求时才使用。对轴承有特殊要求时才使用。字母组成，表示轴承分部件代号8项内容第10页/共84页内径代

3、号直径系列宽度系列类型代号特轻0，1轻2中3重4正常0尺寸系列第11页/共84页内内部部结结构构密密封封及及防防尘尘保保持持架架及及其其材材料料特特殊殊轴轴承承材材料料公公差差等等级级游游隙隙代代号号多轴承配置多轴承配置其其 它它1、内部结构：内部结构：7类轴承，接触角有类轴承，接触角有150、250、400三种，分别以三种，分别以C、AC和和B表示。例：表示。例：7000C（36000）、）、7000AC（46000）、）、7000B（66000）。）。第12页/共84页2、公差等级：、公差等级：/P0、 /P6X、 /P6、 /P5、 /P4、 /P2。/P0、普通级（、普通级（G）不标）

4、不标 出。出。 /P2（B）、最高级）、最高级 。/P6X 用于圆锥滚子轴承用于圆锥滚子轴承0、6、5、4、2=G、E、D、C、B例例1：71224AC/P4-4级精度，内径为120mm，宽度系列为1的轻系列列角接触球轴承，接触角25 0 。第13页/共84页内径代号直径系列宽度系列类型代号特轻0，1轻2中3重4d =5正常0尺寸系列6020662067311C角接触球轴承角接触球轴承 = 15C = 25AC = 40B30310不标不标第14页/共84页例3：下列轴承，哪个直径最大？哪些是球轴承？哪个是可调心的轴承? 30210 6218 N206 51306 1205例4、滚动轴承302

5、08型与 7208比较 承载能力 最大速度例例5、下列标记代表的意义：、下列标记代表的意义： 30310 7306AC B2240 08A1x50 第15页/共84页（一）、常用轴承的主要特性（一）、常用轴承的主要特性球 滚子承载能力：最大转速：小大小大第16页/共84页（二）滚动轴承的类型选择1、滚动轴承选择的一般过程如下：、滚动轴承选择的一般过程如下：选择轴承的类型和直径系列选择轴承的类型和直径系列按轴径确定轴承内径按轴径确定轴承内径对没有严格要求的轴承对没有严格要求的轴承可不进行承载能力验算可不进行承载能力验算END进行承载能力验算合格合格不合不合格格对有较严格要求的轴承对有较严格要求的

6、轴承第17页/共84页2 2、滚动轴承类型选择应考虑的问题、滚动轴承类型选择应考虑的问题1 1）承受载荷情况承受载荷情况2 2）尺寸的限制尺寸的限制方向：向心轴承用于受径向力；推力轴承用于受轴方向：向心轴承用于受径向力；推力轴承用于受轴向力；向心推力轴承用于承受径向力和轴向力向力；向心推力轴承用于承受径向力和轴向力联合作用。联合作用。大小：滚子轴承或尺寸系列较大的轴承能承受较大大小：滚子轴承或尺寸系列较大的轴承能承受较大载荷；球轴承或尺寸系列较小的轴承则反之。载荷；球轴承或尺寸系列较小的轴承则反之。当对轴承的径向尺寸有较严格的限制时，可当对轴承的径向尺寸有较严格的限制时，可选用滚针轴承。选用滚

7、针轴承。第18页/共84页5 5）安装要求安装要求3 3）转速的限制转速的限制4 4）调心性要求调心性要求一般情况下球轴承和轻系列的轴承能适应较高的一般情况下球轴承和轻系列的轴承能适应较高的转速，滚子轴承和重系列的轴承则反之；推力轴承的转速，滚子轴承和重系列的轴承则反之；推力轴承的极限转速很低。极限转速很低。调心球轴承和调心滚子轴承均能满足一定的调心要求。调心球轴承和调心滚子轴承均能满足一定的调心要求。是否需要内或外圈可分离。是否需要内或外圈可分离。6 6）经济性要求经济性要求精度越高价格越高，另外球轴承便宜，滚子轴承价精度越高价格越高，另外球轴承便宜，滚子轴承价格贵，有特殊结构的轴承价格高。

8、格贵，有特殊结构的轴承价格高。第19页/共84页7） 游隙游隙滚动轴承中滚动体与内外圈滚道之间的间隙。滚动轴承中滚动体与内外圈滚道之间的间隙。 径向游隙：一个座圈不动，另一个座圈沿径向径向游隙：一个座圈不动，另一个座圈沿径向从一极端位置移至另一极限位置的移动量。从一极端位置移至另一极限位置的移动量。 轴向游隙：一个座圈不动，另一个座圈沿轴向轴向游隙：一个座圈不动，另一个座圈沿轴向从一极端移至另一极限位置的移动量。从一极端移至另一极限位置的移动量。第20页/共84页1、载荷大小、方向、性质、载荷大小、方向、性质2、转速要求、转速要求3、尺寸限制、尺寸限制4、安装要求、安装要求5、经济性、经济性另

9、外球轴承便宜，滚子轴承价格高，另外球轴承便宜，滚子轴承价格高，有特殊结构的轴承价格高。有特殊结构的轴承价格高。第21页/共84页二、滚动轴承的应力分析三、滚动轴承的失效形式和计算准则一、滚动轴承的载荷分析2 滚动轴承的受力分析、失效和计算准则第22页/共84页FR0max在径向力在径向力Fr的作用下的作用下深沟球 60000圆柱 滚子 N0000半圈滚动体受载半圈滚动体受载 各滚动体受力不均各滚动体受力不均 受的最大力为受的最大力为 FR0maxFr一、滚动轴承的载荷分析第23页/共84页承受纯轴向载荷承受纯轴向载荷Fa，各滚动体受力均匀各滚动体受力均匀单个滚子受载荷单个滚子受载荷FA0 =

10、Fa /Z推力球轴承50000。FaFA0FA0第24页/共84页在承受径向载荷在承受径向载荷Fr 时产生时产生派生轴向力派生轴向力FS。它会使轴。它会使轴承产生内外圈分离，以致承产生内外圈分离，以致整个轴承只剩下一个滚子整个轴承只剩下一个滚子受载，此时受载，此时FS= F r tan。 所以滚动轴承可以加所以滚动轴承可以加轴向载荷轴向载荷Fa以平衡以平衡FS。 FrFRiFSiFRiFRi第25页/共84页1） FS是接触角是接触角的函数，当的函数，当一定时，一定时， FS=e Fr 。系数系数e因轴承结构不同而不同。因轴承结构不同而不同。滚子轴承滚子轴承角接触球轴承角接触球轴承7000C7

11、000AC7000BFs =FR/(2Y）FS =e FRFS =0.68FR FS =1.14 FRY和和e查表查表2） FS使内外圈分开，减少承载滚子数目，使内外圈分开，减少承载滚子数目，使滚子受载增加，寿命下降。使滚子受载增加，寿命下降。3）外载荷）外载荷Fa不同时，对轴承的影响不同。不同时，对轴承的影响不同。第26页/共84页三、滚动轴承的失效形式和计算准则点蚀、塑性变形、其它非正常失效计算准则：1、n点蚀失效为主疲劳寿命计算控制点蚀； n粘着磨损或烧伤为主疲劳寿命计算再进行 极限转速校核；2、n、间歇运动、重载塑性变形为主静强度计算3、其它非正常失效轴承组合设计控制非.失效形式：第2

12、7页/共84页一、几个概念一、几个概念：二、二、轴承的寿命计算轴承的寿命计算：三、三、当量动载荷当量动载荷四、四、向心推力轴承的径向力向心推力轴承的径向力Fr和轴向力和轴向力Fa:（h）)(60106PCnLh)(ARpYFXFfPX=？Y=？e ，FA1 =？ ， FA2 =？ 第28页/共84页 一个轴承在载荷作用下，当其中任一元件首先出现点蚀时，所转过的总圈数，称为该轴承的疲劳寿命。一批轴承（相同型号、尺寸、材料和相同的制造工艺）一批轴承（相同型号、尺寸、材料和相同的制造工艺）在相同的工作条件下，失效概率为在相同的工作条件下，失效概率为10%时，所能运转的时，所能运转的总圈数，或在一定转

13、速条件下所能工作的小时数，称为总圈数，或在一定转速条件下所能工作的小时数，称为基本额定寿命。可靠度为基本额定寿命。可靠度为90%，用，用L10或或Lh表示。表示。2. 基本额定寿命一、几个概念：第29页/共84页可靠度可靠度 寿命寿命 99% L10=105r 90% L10=106r 50% L10=5106r 1% L10=40106r50%90%转数转数n载载荷荷PL1L2第30页/共84页30%10%PLL=106CPL2L1寿命曲线方程CPLPL6221110C实验条件 载荷平稳 常温 100c 可靠度90% 对向心、向心推力轴承是 纯径向力； 对推力轴承是 纯轴向力。基本额定寿命为

14、106 (百万转) 时, 轴承所能够承受的最大纯径向或纯轴向载荷。第31页/共84页（r）)(10610PCL球轴承= 3滚子轴承=10/ 3且：载荷平稳;常温 1000C可靠度90%; 对向心、向心推力轴承是纯径向力； 对推力轴承是纯轴向力。C 基本额定动载荷 P 轴承所受动载荷 指数：当量动载荷第32页/共84页（h）)(60106PCnLh当在高温（1000C）下工作, 载荷有冲击时，引入fT、 fP ：n 轴承的转速（h） )(60106PfCfnLPTh 通式第33页/共84页)(ARpYFXFfP第34页/共84页（寿命）KN纯径向力FR , 轴向力 FA = 0 (60000,N

15、0000)纯轴向力 FA , 径向力FR = 0 (50000)径向力影响系数轴向力影响系数当轴承受载是:Y=1X=1RpFfP ApFfP )(ARpYFXFfP第35页/共84页（60000，70000，30000）X =？Y =？)(ARpYFXFfP径向力影响系数径向力影响系数轴向力影响系数轴向力影响系数第36页/共84页Fa FSX=1, Y=0Fa FSeFFRAeFFRAe反映轴向载荷对轴承寿命的影响RAFF以以与与e值进行比较值进行比较。X1, Y0第37页/共84页例8：某轴径d=20mm，采用向心推力圆锥滚子支承，轴承上作用轴向载荷FA=3.55KN，径载FR=4KN ，工

16、作寿命Lh=25000h，n=1250r/min，载荷平稳，试选择此轴承？解解：试选试选30204，查手册（，查手册（p117）e=0.35 C=28.2kN =3.55/4=0.88e 查手册查手册 X=0.4，Y=1.7。RAFF第38页/共84页载荷平稳载荷平稳fP=1；常温；常温 fT=1； P=X FR +YFA =40.4+3.551.7=7.64kNCkNLnPffChTP 5 .31250001012506064. 7106031066 30204不适用不适用第39页/共84页再选再选30304查手册查手册C=33kNC /=31.5KN,可以吗？可以吗？不可以。不可以。此时此

17、时e、x、Y、P值均发生了变化。值均发生了变化。选轴承30304查表：Cr =33 kN X=0.4 Y=2 e=0.3 P30304 P=X FR +YFA =0.44000+23550 = 8700 N hTPLnPffC61060 C/=35.87 Cr30304仍不能用。第40页/共84页X1, Y0X=1, Y=0eFFRAeFFRAe值是定值30000型-每一个轴承有一个确定的接触角70000AC型70000B型接触角=40；e=1.14接触角=25；e=0.68每一个轴承有一个相应的每一个轴承有一个相应的e值值。第41页/共84页已知，平稳载荷已知，平稳载荷 FA =6700N，

18、 FR=2500N， 分别求分别求 6210，6310轴承的轴承的 P=？取fp=1C06210=23.2kN， C06310=38kN)(ARpYFXFfP分析：分析：e =2.68RAFF0CFARAFFe=0.21e=0.19eY=2.0Y=2.35X=0.56P=0.56FR2FA=14800P=0.56 FR 2.35 FA =17145RAFF=0.29=0.180CFA0CFA查表第42页/共84页 轴系受力FS1 , FS2 、 FaFS1 + Fa FS2 轴系有向右移动趋势 受压轴承 FA2 = FS1 + Fa放松轴承FS1FS2SSFS2FS1FaFrFa 假设：判断承

19、载轴承 方向与 FS2 反向方向与 FS1 反向FA1 = FS1FA1 , FA2 =?FR1FR2FA1FA2F s1 F s2S/Fa第43页/共84页SFS2Fa轴系向有左移动趋势 受压轴承 FA1 = FS2 Fa放松轴承 FA2 = FS2判断承载轴承 SFS1FrFaFS1FS2FR1FR2FA1FA2F s1S/FaF s2第44页/共84页1）用轴系的全部轴向力确定移动趋势。 3）受压轴承的轴向力=除自身轴向力 外的全部轴向力的合力。 放松轴承的轴向力=自身内部轴向力。2）判断受压轴承和放松轴承。4）方向与自身内部轴向力相反。第45页/共84页FS1FS2FR1FR2FrFa

20、反装与正装之分假设：FS2 + Fa FS1轴系向有右移动趋势 判断承载轴承 受压轴承受压轴承FA1 = FS2 Fa放松轴承放松轴承 FA2 = FS2FA1FA2第46页/共84页习题习题: 1图示采用一对图示采用一对 30208 （ 7208 ）滚动轴承）滚动轴承,已知径向力已知径向力FR1=9600N, FR2 =15600N, 轴向力轴向力Fa1=3000N, Fa2 =8000N。请求出两轴承的轴。请求出两轴承的轴向力向力FA1, FA2 。Fa1R2Fa2FS1FS2FR1FR2第47页/共84页2）计算）计算FS1=? FS2=? 并画出受力图并画出受力图解：解： 1） 查表查

21、表7-8 FS= FR/2Y，查设计手册：查设计手册： Y 1.6(手册手册), e0.373）判断紧端和松端）判断紧端和松端4）计算）计算FA1和和FA25）计算）计算FA/FR 并与并与e比较查设计比较查设计手册得手册得X和和Y6）计算）计算P1和和P27）计算）计算LhFS1 =4000NFS2 =5600N第48页/共84页 FS1FR1FR2FrFaFrFaFS2FS1FR1FS2FR2第49页/共84页静强度条件 :（kN）000SPCP0 当量静载荷C0 额定静载荷S0 静强度安全系数1. 当n10r/min , 以C0 S0 P 选轴承。应用条件 :2. 当n10r/min 且 Dmn10000 时 ， 选轴承要同时考虑C和C0 。疲劳寿命计算点蚀、磨粒磨损、塑性变形结构设计密封润滑静强度计算P0=X0FR+Y0FA