滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì)計(jì)算.ppt

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(dòng)體列數(shù)分：,1、單列,2、雙列,第六章滾動(dòng)軸承,1.概述2.滾動(dòng)軸承的受力分析、失效和計(jì)算準(zhǔn)則3.滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算4.滾動(dòng)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(dòng)和支承問(wèn)題,2、以滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦，以減少運(yùn)動(dòng)副間的摩擦,使之運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，提高效率。,1、支承轉(zhuǎn)動(dòng)或擺動(dòng)的零件,二、組成,球短圓柱滾子錐形滾子鼓形滾子滾針,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(dòng)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6065HRC,三、滾動(dòng)軸承的分類(lèi):,按載荷分類(lèi):,向心軸承、向心推力軸承、推力軸承,滾動(dòng)體分類(lèi),圓柱、滾針,圓錐,鼓形,滾動(dòng)體列數(shù)分類(lèi):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(dòng)軸承的代號(hào):,前置代號(hào),基本代號(hào),后置代號(hào),五位數(shù)字表達(dá),部件代號(hào),結(jié)構(gòu)特點(diǎn),前置代號(hào)、后置代號(hào)只有在對(duì)軸承有特殊要求時(shí)才使用。,字母組成，表示軸承分部件代號(hào),8項(xiàng)內(nèi)容,(一)滾動(dòng)軸承的基本代號(hào),內(nèi)徑代號(hào),直徑系列,寬度系列,類(lèi)型代號(hào),特輕0，1,輕2,中3,重4,正常,0,尺寸系列,（二）后置代號(hào),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(jí),游隙代號(hào),多軸承配置,其它,1、內(nèi)部結(jié)構(gòu)：7類(lèi)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(jí)：/P0、/P6X、/P6、/P5、/P4、/P2。/P0、普通級(jí)（G）不標(biāo)出。/P2（B）、最高級(jí)。/P6X用于圓錐滾子軸承0、6、5、4、2=G、E、D、C、B例1：71224AC/P4-,4級(jí)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250。,例2：滾動(dòng)軸承的基本代號(hào),6206,7311C,30310,不標(biāo),例3：下列軸承，哪個(gè)直徑最大？哪些是球軸承？哪個(gè)是可調(diào)心的軸承?302106218N206513061205,例4、滾動(dòng)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：303107306ACB224008A1x50,五、滾動(dòng)軸承的選擇,（一）、常用軸承的主要特性,球滾子,承載能力：,最大轉(zhuǎn)速：,小,大,小,大,類(lèi)型選擇1,（二）滾動(dòng)軸承的類(lèi)型選擇,1、滾動(dòng)軸承選擇的一般過(guò)程如下：,2、滾動(dòng)軸承類(lèi)型選擇應(yīng)考慮的問(wèn)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。,大小：滾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(duì)軸承的徑向尺寸有較嚴(yán)格的限制時(shí)，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)心滾子軸承均能滿(mǎn)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(jià)格越高，另外球軸承便宜，滾子軸承價(jià)格貴，有特殊結(jié)構(gòu)的軸承價(jià)格高。,7）游隙滾動(dòng)軸承中滾動(dòng)體與內(nèi)外圈滾道之間的間隙。,徑向游隙：一個(gè)座圈不動(dòng)，另一個(gè)座圈沿徑向從一極端位置移至另一極限位置的移動(dòng)量。,軸向游隙：一個(gè)座圈不動(dòng)，另一個(gè)座圈沿軸向從一極端移至另一極限位置的移動(dòng)量。,3類(lèi)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(jià)格高，有特殊結(jié)構(gòu)的軸承價(jià)格高。,二、滾動(dòng)軸承的應(yīng)力分析,三、滾動(dòng)軸承的失效形式和計(jì)算準(zhǔn)則,一、滾動(dòng)軸承的載荷分析,2滾動(dòng)軸承的受力分析、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(dòng)體受載,各滾動(dòng)體受力不均受的最大力為FR0max,一、滾動(dòng)軸承的載荷分析,2）推力軸承：,承受純軸向載荷Fa，各滾動(dòng)體受力均勻單個(gè)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(shí)產(chǎn)生派生軸向力FS。它會(huì)使軸承產(chǎn)生內(nèi)外圈分離，以致整個(gè)軸承只剩下一個(gè)滾子受載，此時(shí)FS=Frtan。所以滾動(dòng)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)一定時(shí)，F(xiàn)S=eFr。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(kāi)，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(shí)，對(duì)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(dòng)軸承的應(yīng)力分析在交變應(yīng)力下工作。,變應(yīng)力,三、滾動(dòng)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(dòng)、重載塑性變形為主靜強(qiáng)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(dòng)軸承的壽命計(jì)算:,一、幾個(gè)概念：,二、軸承的壽命計(jì)算：,三、當(dāng)量動(dòng)載荷,四、向心推力軸承的徑向力Fr和軸向力Fa:,（h）,X=？,Y=？,e，,FA1=？，F(xiàn)A2=？,1.軸承壽命,一個(gè)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(shí)，所轉(zhuǎn)過(guò)的總?cè)?shù)，稱(chēng)為該軸承的疲勞壽命。,一批軸承（相同型號(hào)、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(shí)，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(shí)數(shù)，稱(chēng)為基本額定壽命?？煽慷葹?0%，用L10或Lh表示。,2.基本額定壽命,一、幾個(gè)概念：,壽命曲線,可靠度壽命99%L10=105r90%L10=106r50%L10=5106r1%L10=40106r,3.基本額定動(dòng)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(duì)向心、向心推力軸承是純徑向力；對(duì)推力軸承是純軸向力。,基本額定壽命為106(百萬(wàn)轉(zhuǎn))時(shí),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(dòng)載荷,工程上常用小時(shí)表示：,（h）,當(dāng)在高溫（1000C）下工作,載荷有沖擊時(shí)，引入fT、fP：,n軸承的轉(zhuǎn)速,（h）,通式,例6,6212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=5500N,C=47.8KN,球軸承=3,查手冊(cè)：,正常溫度平穩(wěn)載荷fT=1；fP=1,例7：軸徑d=50mm,純徑向載荷FR=6000N,載荷平穩(wěn)，常溫下工作，轉(zhuǎn)速n=1250r/min,預(yù)期壽命Lh=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(hào)為6310軸承,？,60000或N0000，無(wú)特殊要求取60000,查設(shè)計(jì)手冊(cè)：,正常溫度平穩(wěn)載荷fT=1；fP=1；球=3,三、當(dāng)量動(dòng)載荷,1.當(dāng)量動(dòng)載荷2.徑向力影響系數(shù)X;軸向力影響系數(shù)Y3.判斷系數(shù)e值:,1、當(dāng)量動(dòng)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FA0,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:,FaFS,X=1,Y=0,FaFS,e反映軸向載荷對(duì)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(cè)（p117）e=0.35C=28.2kN=3.55/4=0.88e查手冊(cè)X=0.4，Y=1.7。,載荷平穩(wěn)fP=1；常溫fT=1；P=XFR+YFA=40.4+3.551.7=7.64kN,30204不適用,再選30304查手冊(cè)C=33kNC/=31.5KN,可以嗎？不可以。此時(shí)e、x、Y、P值均發(fā)生了變化。,選軸承30304,查表：Cr=33kNX=0.4Y=2e=0.3,P30304P=XFR+YFA=0.44000+23550=8700N,C/=35.87Cr,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(huì)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(gè)軸承有一個(gè)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(gè)軸承有一個(gè)相應(yīng)的e值。,例9：,已知，平穩(wěn)載荷FA=6700N，F(xiàn)R=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=0.56FR2.35FA=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=0FA2=Fa,FA1,FA2=?,1.對(duì)于60000軸承,由于結(jié)構(gòu)的原因，,在Fa作用下整個(gè)軸系右移只有軸承承受軸向載荷。,2.對(duì)70000,30000軸承,軸系受力FS1,FS2、Fa,FS1+FaFS2,軸系有向右移動(dòng)趨勢(shì),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+FaFS2,S,軸系向有左移動(dòng)趨勢(shì),受壓軸承FA1=FS2Fa,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(dòng)趨勢(shì)。,3）受壓軸承的軸向力=除自身軸向力外的全部軸向力的合力。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+FaFS1,軸系向有右移動(dòng)趨勢(shì),判斷承載軸承,受壓軸承FA1=FS2Fa,放松軸承FA2=FS2,習(xí)題:1圖示采用一對(duì)30208（7208）滾動(dòng)軸承,已知徑向力FR1=9600N,FR2=15600N,軸向力Fa1=3000N,Fa2=8000N。請(qǐng)求出兩軸承的軸向力FA1,FA2。,FS1,FS2,FR1,FR2,2）計(jì)算FS1=?FS2=?并畫(huà)出受力圖,解：1）查表7-8FS=FR/2Y，查設(shè)計(jì)手冊(cè)：Y1.6(手冊(cè)),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(cè)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(duì)30208（7208）滾動(dòng)軸承,已知FR1=2400N,FR2=3200N,軸向力Fa=500N,請(qǐng)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(dòng)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額定靜載荷,S0靜強(qiáng)度安全系數(shù),1.當(dāng)n10r/min,以C0S0P選軸承。,應(yīng)用條件:,2.當(dāng)n10r/min且Dmn10000時(shí)，選軸承要同時(shí)考慮C和C0。,P0=X0FR+Y0FAKN,4.滾動(dòng)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(dòng),2.兩端游動(dòng),軸系相對(duì)箱體或機(jī)架的固定方式。,二、滾動(dòng)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(dòng)軸承與箱體的固定方法:,4.滾動(dòng)軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):,三、軸上零件和滾動(dòng)軸承的調(diào)整:,1.滾動(dòng)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(dòng)的調(diào)節(jié),四、密封與潤(rùn)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(dòng)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(dòng)軸承與箱體的固定方法:,二、軸上零件和滾動(dòng)軸承的固定方式:,一、軸系的固定方式:,三、軸上零件和滾動(dòng)軸承的調(diào)整:,四、密封與潤(rùn)滑:,練習(xí)1.判斷軸系的剛度.,(一),(二),軸系結(jié)構(gòu)改錯(cuò),軸系結(jié)構(gòu)改錯(cuò),滾動(dòng)體的類(lèi)型,滾動(dòng)軸承的類(lèi)型,滾動(dòng)軸承的組成：,1、向心軸承Fr2、推力軸承Fa3、向心推力軸承FrFa,Fre,Fr,Fd,N,按承載性質(zhì)分:,Fd,N,Fr,Fr,Fae,Fa,Fa,=0,0450,=900,Fre,滾動(dòng)軸承參數(shù),2、內(nèi)徑尺寸代號(hào),0099代號(hào)5=內(nèi)徑尺寸（除00、01、02、03、之外）00-10mm、01-12mm、02-15mm、03-17mm例：6005d=055=25mm當(dāng)d10mm及d=22、28、32mm時(shí)，直接用“/”分開(kāi)例：618/6深溝球軸承，內(nèi)徑d=6mm,（1）直徑系列,89012-輕系列3-中系列4-重系列,（2）寬度系列,0-正常寬度。1）通常不標(biāo)出；2）但對(duì)于調(diào)心軸承和圓錐滾子軸承，為0時(shí)要標(biāo)。,8,0,1,2,3,4,5,6,滾動(dòng)軸承直徑系列,滾動(dòng)軸承