滾動軸承設(shè)計(jì)計(jì)算

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1、深溝球軸承,,推力軸承,向心推力軸承,向心軸承,圓錐滾子軸承,角接觸球軸承,滾子,球,球,球,推力球軸承,,=0,0450,FA,FS,=900,接觸角越大,派生Fs越大,,,,,,,,,,,,保持架,,雙列球軸承,調(diào)心軸承,調(diào)心軸承,,按滾動體列數(shù)分：,1、單列,2、雙列,,第六章 滾動軸承,1. 概述 2. 滾動軸承的受力分析、失效和計(jì)算準(zhǔn)則 3. 滾動軸承的壽命計(jì)算 4. 滾動軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),一、功能,,軸 軸上零件,,解決運(yùn)動和支承問題,,2、以滾動摩擦代替滑動摩擦，以減少運(yùn)動副間的摩擦,使之運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，提高效率。,1、支承轉(zhuǎn)動或擺動的零件,二、組成,球 短圓柱滾子 錐形滾子 鼓形滾

2、子 滾針,,不可缺少,內(nèi)圈轉(zhuǎn)外圈不轉(zhuǎn)--支承轉(zhuǎn)軸； 外圈轉(zhuǎn)，內(nèi)圈不轉(zhuǎn)--支承軸上零件.,1、滾動體 2、內(nèi)圈 3、外圈 4、保持架,,低碳鋼；銅、鋁、工程塑料,軸承鉻鋼GCr15， 硬度 6065 HRC,,三、滾動軸承的分類:, 按載荷分類:,向心軸承、向心推力軸承、推力軸承, 滾動體分類,,圓柱、滾針,圓錐,鼓形, 滾動體列數(shù)分類: 單列、雙列,承載能力：,最大轉(zhuǎn)速：,小,大,小,大,調(diào)心軸承,球、滾子,,,四、滾動軸承的代號:,前置代號,基本代號,后置代號,五位數(shù)字表達(dá),部件代號,結(jié)構(gòu)特點(diǎn),前置代號、后置代號只有在對軸承有特殊要求時才使用。,字母組成，表示 軸承分部件代號

3、,8項(xiàng)內(nèi)容,(一) 滾動軸承的基本代號,內(nèi)徑代號,,直徑系列,寬度系列,類型代號,,,特輕0，1,輕2,中3,重4,,正常,,0,尺寸系列,,,（二）后置代號,內(nèi)部結(jié)構(gòu),密封及防塵,保持架及其材料,特殊軸承材料,公差等級,游隙代號,多軸承配置,其 它,,1、內(nèi)部結(jié)構(gòu)：7類軸承，接觸角有150、250、400三種，分別以C、AC和B表示。例：7000C（36000）、7000AC（46000）、7000B（66000）。,2、公差等級：/P0、 /P6X、 /P6、 /P5、 /P4、 /P2。 /P0、普通級（G）不標(biāo) 出。 /P2（B）、最高級 。 /P6X 用于圓錐滾子軸承 0、6、

4、5、4、2=G、E、D、C、B 例1：71224AC/P4----,4級精度，內(nèi)徑為120mm，寬度系列為1的輕系列 列角接觸球軸承，接觸角25 0 。,例2：滾動軸承的基本代號,6206,7311C,30310,不標(biāo),例3：下列軸承，哪個直徑最大？哪些是球軸承？哪個是可調(diào)心的軸承? 30210 6218 N206 51306 1205,例4、滾動軸承30208型與 7208比較 承載能力 最大速度,例5、下列標(biāo)記代表的意義： 30310 7306AC B2240 08A1x50 ,,五、滾動軸承的選擇,,,,,,,,,,,,,,（一）、常用軸承的主要特性,球

5、 滾子,承載能力：,最大轉(zhuǎn)速：,小,大,小,大,類型選擇1,（二）滾動軸承的類型選擇,1、滾動軸承選擇的一般過程如下：,2、滾動軸承類型選擇應(yīng)考慮的問題,1）承受載荷情況,2）尺寸的限制,方向：向心軸承用于受徑向力；推力軸承用于受軸向力；向心推力軸承用于承受徑向力和軸向力聯(lián)合作用。,大?。簼L子軸承或尺寸系列較大的軸承能承受較大載荷；球軸承或尺寸系列較小的軸承則反之。,當(dāng)對軸承的徑向尺寸有較嚴(yán)格的限制時，可選用滾針軸承。,5）安裝要求,3）轉(zhuǎn)速的限制,4）調(diào)心性要求,一般情況下球軸承和輕系列的軸承能適應(yīng)較高的轉(zhuǎn)速，滾子軸承和重系列的軸承則反之；推力軸承的極限轉(zhuǎn)速很低。,調(diào)心球軸承和調(diào)心滾子軸承均

6、能滿足一定的調(diào)心要求。,是否需要內(nèi)或外圈可分離。,6）經(jīng)濟(jì)性要求,精度越高價格越高，另外球軸承便宜，滾子軸承價格貴，有特殊結(jié)構(gòu)的軸承價格高。,7） 游隙 滾動軸承中滾動體與內(nèi)外圈滾道之間的間隙。,徑向游隙：一個座圈不動，另一個座圈沿徑向從一極端位置移至另一極限位置的移動量。,軸向游隙：一個座圈不動，另一個座圈沿軸向從一極端移至另一極限位置的移動量。,3 類型選擇,1、載荷大小、方向、性質(zhì) 2、轉(zhuǎn)速要求 3、尺寸限制 4、安裝要求 5、經(jīng)濟(jì)性 另外球軸承便宜，滾子軸承價格高，有特殊結(jié)構(gòu)的軸承價格高。,,二、滾動軸承的應(yīng)力分析,三、滾動軸承的失效形式和計(jì)算準(zhǔn)則,一、滾動軸承的載荷分析,2 滾動軸承

7、的受力分析、失效和計(jì)算準(zhǔn)則,1）向心軸承：,FR0max,在徑向力Fr的作用下,,深溝球 60000,圓柱 滾子 N0000,,,,,半圈滾動體受載,各滾動體受力不均 受的最大力為 FR0max,一、滾動軸承的載荷分析,2）推力軸承：,承受純軸向載荷Fa，各滾動體受力均勻單個滾子受載荷FA0 = Fa /Z,推力球軸承50000,。,3) 向心推力軸承,在承受徑向載荷Fr 時產(chǎn)生派生軸向力FS。它會使軸承產(chǎn)生內(nèi)外圈分離，以致整個軸承只剩下一個滾子受載，此時FS= F r tan。 所以滾動軸承可以加軸向載荷Fa以平衡FS。,,,FRi,,FRi,分析FS：,,1） FS是接觸角的函數(shù)，當(dāng)一

8、定時， FS=e Fr 。系數(shù)e因軸承結(jié)構(gòu)不同而不同。,Y和e查表 2） FS使內(nèi)外圈分開，減少承載滾子數(shù)目，使?jié)L子受載增加，壽命下降。 3）外載荷Fa不同時，對軸承的影響不同。,1、取內(nèi)圈上一點(diǎn)A 。,,,,,,,,,,,,,,,2、外圈上一點(diǎn)B,,,,,,,,,,,3、取滾子上一點(diǎn)C,總的應(yīng)力特征為：變應(yīng)力，周期性。,,二、滾動軸承的應(yīng)力分析在交變應(yīng)力下工作。,變應(yīng)力,三、滾動軸承的失效形式和計(jì)算準(zhǔn)則,點(diǎn)蝕、塑性變形、其它非正常失效,,計(jì)算準(zhǔn)則： 1、n點(diǎn)蝕失效為主疲勞壽命計(jì)算控制點(diǎn)蝕； n粘著磨損或燒傷為主疲勞壽命計(jì)算再進(jìn)行 極限轉(zhuǎn)速校核； 2、n、間歇運(yùn)動、重載塑性變形為主靜強(qiáng)

9、度計(jì)算 3、其它非正常失效軸承組合設(shè)計(jì)控制非.,失效形式：,3. 滾動軸承的壽命計(jì)算:,一、幾個概念：,二、軸承的壽命計(jì)算：,三、當(dāng)量動載荷,四、向心推力軸承的徑向力Fr和軸向力Fa:,（h）,X=？,Y=？,e ，,FA1 =？ ， FA2 =？,1. 軸承壽命,一個軸承在載荷作用下，當(dāng)其中任一元件首先出現(xiàn)點(diǎn)蝕時，所轉(zhuǎn)過的總?cè)?shù)，稱為該軸承的疲勞壽命。,一批軸承（相同型號、尺寸、材料和相同的制造工藝）在相同的工作條件下，失效概率為10%時，所能運(yùn)轉(zhuǎn)的總?cè)?shù)，或在一定轉(zhuǎn)速條件下所能工作的小時數(shù)，稱為基本額定壽命。可靠度為90%，用L10或Lh表示。,2. 基本額定壽命,一、幾個概念：,壽命曲線

10、,可靠度 壽命 99% L10=105r 90% L10=106r 50% L10=5106r 1% L10=40106r,3. 基本額定動載荷 C,L=106,C,,,,P,,,L2,L1,,壽命曲線方程,C實(shí)驗(yàn)條件, 載荷平穩(wěn), 常溫 100c, 可靠度90%, 對向心、向心推力軸承是 純徑向力； 對推力軸承是 純軸向力。,基本額定壽命為106 (百萬轉(zhuǎn)) 時, 軸承所能夠承受的最大 純徑向或純軸向載荷。,,二、軸承的壽命計(jì)算：,當(dāng)量動載荷,工程上常用小時表示：,（h）,當(dāng)在高溫（1000C）下工作, 載荷有沖擊時，引入fT、 fP ：,n 軸承的轉(zhuǎn)速,（h）,通式,,例6,62

11、12軸承，承受徑向力FR=5500N的平穩(wěn)載荷，轉(zhuǎn)速n=1250r/min，正常溫度，試求壽命Lh 。,解： 純徑載 P= FR=5500 N,C=47.8 KN, 球軸承 = 3,查手冊 ：, 正常溫度平穩(wěn)載荷 fT=1； fP=1,例7：軸徑 d=50 mm, 純徑向載荷FR=6000N,載荷平穩(wěn)，常溫下工作，轉(zhuǎn)速 n=1250 r/min, 預(yù)期壽命L h= 5000h.試選擇此軸承.,解：純徑載P=FR,2,3,4？,,,,1,0,6,C6210 =27kN,C6310 =47.5kN,C6410 =71kN,CC/=43.27（kN）,選型號為6310軸承,？,60000或N000

12、0 ，無特殊要求取60000,查設(shè)計(jì)手冊：,, 正常溫度平穩(wěn)載荷 fT=1； fP=1；球 =3,三、當(dāng)量動載荷,1. 當(dāng)量動載荷 2. 徑向力影響系數(shù)X; 軸向力影響系數(shù)Y 3. 判斷系數(shù)e值:,1、當(dāng)量動載荷,（壽命）,KN,純徑向力FR , 軸向力 FA = 0 (60000,N0000),純軸向力 FA , 徑向力FR = 0 (50000),當(dāng)軸承受載是:,Y=1,X=1, 軸向力 FA 0, 徑向力FR0,（60000，70000，30000）,X =？,Y =？,徑向力影響系數(shù),軸向力影響系數(shù),,3. 判斷系數(shù)e值:,Fa FS,X=1, Y=0,Fa FS,,e反映軸向載荷對

13、軸承壽命的影響,X1, Y0,例8：某軸徑d=20mm，采用向心推力圓錐滾子支承，軸承上作用軸向載荷FA=3.55KN，徑載FR=4KN ，工作壽命Lh=25000h，n=1250r/min，載荷平穩(wěn)，試選擇此軸承？,解：試選30204，查手冊（p117）e=0.35 C=28.2kN =3.55/4=0.88e 查手冊 X=0.4，Y=1.7。,載荷平穩(wěn)fP=1；常溫 fT=1； P=X FR +YFA =40.4+3.551.7=7.64kN,30204不適用,再選30304查手冊C=33kNC /=31.5KN,可以嗎？ 不可以。此時e、x、Y、P值均發(fā)生了變化。,選軸承30304,

14、查表：Cr =33 kN X=0.4 Y=2 e=0.3,P30304 P=X FR +YFA =0.44000+23550 = 8700 N,C/=35.87 Cr,30304仍不能用。,,C/,L1,,,,,解決方法：,3、降低壽命,4、降低可靠度,1、增大直徑-----會有一系列的影響,2、選用寬系列軸承,（1）角不變的軸承,X1, Y0,X=1, Y=0,e值是定值,30000型----每一個軸承有一個確定的接觸角,70000AC型,70000B型,,接觸角=40；e=1.14,接觸角=25；e=0.68,每一個軸承有一個相應(yīng)的e值。,例9：,,已知，平穩(wěn)載荷 FA =6700N

15、， FR=2500N， 分別求 6210，6310軸承的 P=？,取fp=1,C06210=23.2kN， C06310=38kN,分析：,e,,,,,=2.68,e=0.21,e=0.19,e,,Y=2.0,Y=2.35,X=0.56,P=0.56FR2FA =14800,P=0.56 FR 2.35 FA =17145,=0.29,=0.18,查表,,四、向心推力軸承的徑向力FR和軸向力FA:, FR1 , FR2 支反力:,FA1 = 0 FA2 = Fa, FA1 , FA2 =?,1. 對于60000 軸承,由于結(jié)構(gòu)的原因，,在 Fa作用下整個軸系右移只有軸承承受軸向載荷。,2.

16、對70000, 30000軸承,,軸系受力FS1 , FS2 、 Fa,FS1 + Fa FS2,軸系有向右移動趨勢,受壓軸承 FA2 = FS1 + Fa,放松軸承,,,FS1,FS2,,S,,,,,S,FS2,FS1,Fa,假設(shè)：,判斷承載軸承,方向與 FS2 反向,方向與 FS1 反向,FA1 = FS1,FA1 , FA2 =?,FR1,FR2,假設(shè)： FS1 + Fa FS2,,S,,軸系向有左移動趨勢,受壓軸承 FA1 = FS2 Fa,放松軸承 FA2 = FS2,判斷承載軸承,,,小結(jié),1）用軸系的全部軸向力確定移動趨勢。,3）受壓軸承的軸向力=除自身軸向力 外的全部軸向

17、力的合力。 放松軸承的軸向力=自身內(nèi)部軸向力。,2）判斷受壓軸承和放松軸承。,,4）方向與自身內(nèi)部軸向力相反。,例7：,,,FS1,FS2,反裝與正裝之分,假設(shè)：FS2 + Fa FS1,軸系向有右移動趨勢,判斷承載軸承,受壓軸承FA1 = FS2 Fa,放松軸承 FA2 = FS2,習(xí)題: 1圖示采用一對 30208 （ 7208 ）滾動軸承,已知徑向力FR1=9600N, FR2 =15600N, 軸向力Fa1=3000N, Fa2 =8000N。請求出兩軸承的軸向力FA1, FA2 。,,,FS1,FS2,FR1,FR2,2）計(jì)算FS1=? FS2=? 并畫出受力圖,解： 1） 查表

18、7-8 FS= FR/2Y，查設(shè)計(jì)手冊： Y 1.6(手冊), e0.37,3）判斷緊端和松端,4）計(jì)算FA1和FA2,5）計(jì)算FA/FR 并與e比較查設(shè)計(jì)手冊得X和Y,6）計(jì)算P1和P2,7）計(jì)算Lh,FS1 =4000N,FS2 =5600N,習(xí)題:2圖示采用一對 30208 （ 7208 ）滾動軸承,已知FR1=2400N, FR2 =3200N, 軸向力Fa=500N,請求出兩軸承的軸向力FA1 , FA2 。（ FS = FR/2Y，Y=1.6）,,,FS1,,,FS2,FS1,FR1,FS2,FR2,3.滾動軸承的靜強(qiáng)度計(jì)算:,靜強(qiáng)度條件 :,（kN）,P0 當(dāng)量靜載荷,C0

19、 額定靜載荷,S0 靜強(qiáng)度安全系數(shù),1. 當(dāng)n10r/min , 以C0 S0 P 選軸承。,應(yīng)用條件 :,2. 當(dāng)n10r/min 且 Dmn10000 時 ， 選軸承要同時考慮C和C0 。,P0=X0FR+Y0FA KN,4. 滾動軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):,1. 兩端單向固定,一、 軸系的固定方式:,2. 一端固定一端游動,2. 兩端游動,軸系相對箱體或機(jī)架的固定方式。,,,,二、 滾動軸承和軸上零件固定方式:,套筒,緊定螺釘,圓螺母與止推墊片,細(xì)牙雙圓螺母,軸端擋,彈性擋圈,1. 軸上零件的軸向固定方法,軸上零件的固定方式周向固定方法:,2. 滾動軸承與箱體的固定方法:,4. 滾動軸承的組合

20、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):,三、軸上零件和滾動軸承的調(diào)整:,1. 滾動軸承游隙的調(diào)節(jié)墊片,2. 錐頂距的調(diào)節(jié)套杯,3. 蝸桿傳動的調(diào)節(jié),,四、密封與潤滑:,氈圈密封,迷宮式密封,軸向,立軸綜合密封,徑向,密封圈密封,油溝密封,擋圈密封,甩油密封,4. 滾動軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):,1. 軸上零件的固定方式:,軸向和周向,2.滾動軸承與箱體的固定方法:,二、軸上零件和滾動軸承的固定方式:,一、 軸系的固定方式:,三、軸上零件和滾動軸承的調(diào)整:,四、密封與潤滑:,練習(xí) 1. 判斷軸系的剛度.,(一),(二),,軸系結(jié)構(gòu)改錯,軸系結(jié)構(gòu)改錯,滾動體的類型,,,,滾動軸承的類型,,滾動軸承的組成：,,1、向心軸承 Fr 2

21、、推力軸承 Fa 3、向心推力軸承 Fr Fa,,,,Fre,F r,Fd,N,按承載性質(zhì)分:,,Fd,N,,,,F r,,,,,F r,,,,,,,,Fae,Fa,,Fa,=0,0450,=900,,,,,Fre,滾動軸承參數(shù),,2、內(nèi)徑尺寸代號,0099 代號5=內(nèi)徑尺寸（除 00、01、02、03、之外） 00---10mm、01---12mm、 02---15mm 、03---17mm 例：6005 d=055=25mm 當(dāng)d<10mm及d=22、28、32mm時，直接用“/”分開 例：618/6 深溝球軸承，內(nèi)徑d=6mm,,（1）直徑系列,,,8 9 0 1 2-輕系列 3-中系

22、列 4-重系列,（2）寬度系列,0--正常寬度。 1）通常不標(biāo)出； 2）但對于調(diào)心軸承和圓錐滾子軸承，為0時要標(biāo)。,8,0,1,2,3,4,5,6,,,滾動軸承直徑系列,,,,滾動軸承的 代號,雙列向心,球,滾子,單列向心推力,單列推力,單列向心,60000(0),圓柱,深溝,N0000 (2),角接觸,70000(6),30000(7),圓錐,推力,50000(8),調(diào)心,10000(1),20000(3),常用的要記住。,,,類型,滾動軸承的類型代號,圓柱滾子軸承,深溝球軸承,60000,N0000,滾軸承的類型代號,角接觸球軸承,圓錐滾子軸承,70000,30000,滾動軸承的類型代號

23、,調(diào)心軸承,推力球軸承,50000,10000,,滾動軸承,,,e、x、y,,2.30 1.99 1.71,1.55 1.45 1.31,,0.19 0.22 0.26,0.28 0.300.34,1.4 1.2 1.0,,0.172 0.345 0.689,1.030 1.38 2.07,,,,,當(dāng)量動載荷P,P----將實(shí)際載荷轉(zhuǎn)換為與確定C的試驗(yàn)條件一致的載荷，在此載荷作用下，軸承的壽命與實(shí)際載荷作用下軸承的壽命相當(dāng),此載荷稱為當(dāng)量動載荷P 。 Pr----徑向當(dāng)量動載荷。 Pa----軸向當(dāng)量動載荷。,,例：,6208軸承，承受徑向力FR =5500N的平穩(wěn)載荷，轉(zhuǎn)速n=1250r/min，正常溫度，球壽命。,P= FR =5500 N,（h）,Cr=22.8 KN,=,3 ,,= 948（h）,查表,三、當(dāng)量動載荷,KN,純徑向力FR, 軸向力 FA =0 ,純軸向力FA, 徑向力FR =0 ,軸向力 FA 0, 徑向力FR 0,,,徑向力影響系數(shù),軸向力影響系數(shù),當(dāng)軸承受載是:,2. 求軸承的軸向力 FA1 =? FA2 =?,FA=0,FS1,FS1,FS2,FS1,