滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì)計(jì)算.ppt

1、a,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,a,2,保持架,a,3,雙列球軸承,調(diào)心軸承,a,4,調(diào)心軸承,a,5,按滾動(dòng)體列數(shù)分：,1、單列,2、雙列,a,6,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),a,7,一、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,a,8,二、組成,球 短

2、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 6065 HRC,a,9,三、滾動(dòng)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(dòng)體分類,圓柱、滾針,圓錐,鼓形, 滾動(dòng)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,a,10,四、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

3、承分部件代號(hào),8項(xiàng)內(nèi)容,a,11,(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,類型代號(hào),特輕0，1,輕2,中3,重4,正常,0,尺寸系列,a,12,（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）。,a,13,2、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

4、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25 0 。,a,14,例2：滾動(dòng)軸承的基本代號(hào),6206,7311C,30310,不標(biāo),a,15,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? 30210 6218 N206 51306 1205,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： 30310 7306AC B2240 08A1x50 ,a,16,五、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：

5、,最大轉(zhuǎn)速：,小,大,小,大,a,17,類型選擇1,（二）滾動(dòng)軸承的類型選擇,1、滾動(dòng)軸承選擇的一般過(guò)程如下：,a,18,2、滾動(dòng)軸承類型選擇應(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?。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(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。,a,19,5）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)

6、心滾子軸承均能滿足一定的調(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(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。,a,20,7） 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。,a,21,3 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(jià)格高，有特殊結(jié)構(gòu)的軸承價(jià)格高。,a,22,二、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)

7、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,a,23,1）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,a,24,2）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,。,a,25,3) 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= F r tan。 所以滾動(dòng)軸承可以加軸向載荷Fa以平衡FS。,FRi,F

8、Ri,a,26,分析FS：,1） FS是接觸角的函數(shù)，當(dāng)一定時(shí)， 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(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。,a,27,1、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,a,28,三、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

9、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：,a,29,3. 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 =？ ， FA2 =？,a,30,1. 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)，稱為基本額定壽命?？煽慷葹?0%，用L10或Lh表示。,2.

10、基本額定壽命,一、幾個(gè)概念：,a,31,壽命曲線,可靠度 壽命 99% L10=105r 90% L10=106r 50% L10=5106r 1% L10=40106r,a,32,3. 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。,a,33,二、軸承的壽命計(jì)算：,當(dāng)量動(dòng)載荷,a,34,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、

11、 fP ：,n 軸承的轉(zhuǎn)速,（h）,通式,a,35,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=5500 N,C=47.8 KN, 球軸承 = 3,查手冊(cè) ：, 正常溫度平穩(wěn)載荷 fT=1； fP=1,a,36,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/=4

12、3.27（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,a,37,三、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)Y 3. 判斷系數(shù)e值:,a,38,1、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,a,39, 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

13、系數(shù),a,40,3. 判斷系數(shù)e值:,Fa FS,X=1, Y=0,Fa FS,e反映軸向載荷對(duì)軸承壽命的影響,X1, Y0,a,41,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=0.35 C=28.2kN =3.55/4=0.88e 查手冊(cè) X=0.4，Y=1.7。,a,42,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,a,43,再選

14、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 =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。,a,44,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,a,45,（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

15、.14,接觸角=25；e=0.68,每一個(gè)軸承有一個(gè)相應(yīng)的e值。,a,46,例9：,已知，平穩(wěn)載荷 FA =6700N， 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,a,47,四、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 , F

16、A2 =?,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。,a,48,2. 對(duì)70000, 30000軸承,軸系受力FS1 , FS2 、 Fa,FS1 + Fa FS2,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,a,49,假設(shè)： FS1 + Fa FS2,S,軸系向有左移動(dòng)趨勢(shì),受壓軸承 FA1 = FS2 Fa,放松軸承 FA2 = FS2,判

17、斷承載軸承,a,50,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。,a,51,例7：,FS1,FS2,反裝與正裝之分,假設(shè)：FS2 + Fa FS1,軸系向有右移動(dòng)趨勢(shì),判斷承載軸承,受壓軸承FA1 = FS2 Fa,放松軸承 FA2 = FS2,a,52,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

18、向力FA1, FA2 。,FS1,FS2,FR1,FR2,a,53,2）計(jì)算FS1=? FS2=? 并畫出受力圖,解： 1） 查表7-8 FS= FR/2Y，查設(shè)計(jì)手冊(cè)： Y 1.6(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,a,54,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

19、）,FS1,FS2,FS1,FR1,FS2,FR2,a,55,3.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C0 S0 P 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+Y0FA KN,a,56,4. 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。,a,57,二、 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

20、,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,a,58,軸上零件的固定方式周向固定方法:,a,59,2. 滾動(dòng)軸承與箱體的固定方法:,a,60,4. 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),a,61,四、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,a,62,4. 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

21、上零件和滾動(dòng)軸承的調(diào)整:,四、密封與潤(rùn)滑:,a,63,練習(xí) 1. 判斷軸系的剛度.,(一),(二),a,64,軸系結(jié)構(gòu)改錯(cuò),a,65,軸系結(jié)構(gòu)改錯(cuò),a,66,滾動(dòng)體的類型,a,67,a,68,a,69,滾動(dòng)軸承的類型,a,70,a,71,滾動(dòng)軸承的組成：,a,72,1、向心軸承 Fr 2、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,a,73,滾動(dòng)軸承參數(shù),a,74,2、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：6005 d=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,a,75,（1）直徑系列,8 9 0 1 2-輕系列 3-中系列 4-重系列,a,76,（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,a,77,滾動(dòng)軸承直徑系列,a,78,滾動(dòng)軸承的 代號(hào),雙列向心,