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滚动轴承的类型和选择

鏃ユ湡;2019-08-26  鏉ユ簮锛毼粗  浣滆咃細admin

  滚动轴承的类型和选择_生物学_自然科学_专业资料。第18章 滚动轴承 §18.1 §18.2 §18.3 §18.4 §18.5 概述 滚动轴承的类型和选择 滚动轴承的代号 滚动轴承的力分析、失效和计算准则 滚动轴承的动载荷和寿命计算 18.1

  第18章 滚动轴承 §18.1 §18.2 §18.3 §18.4 §18.5 概述 滚动轴承的类型和选择 滚动轴承的代号 滚动轴承的力分析、失效和计算准则 滚动轴承的动载荷和寿命计算 18.1 概述 18.1.1 构造 滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。 内圈:与轴颈相配(一般转动) 外圈:与轴承座相配(一般静止) 滚动体:将滑动摩擦转化为滚动摩擦 保持架:防止滚动体直接接触 2 ? ? ? ? 可略 可略 不可略 可略 2 4 1 4 1 3 3 18.1 概述 常见的滚动体有六种形状,一种是球形,五种是滚子。 18.1 概述 18.1.2 材料 滚动轴承的内外圈和滚动体应具有较高的硬度和接触疲劳 强度、良好的耐磨性和冲击韧性,一般用铬锰高碳钢(抗点蚀) 制造,常用材料有GCr15、GCr15SiMn、GCr6、GCr9等 滚动轴承的工作表面必须经磨削抛光,以提高其接触疲 劳强度。 保持架选用较软材料制造,常用低碳钢板冲压后铆接或焊 接而成。实体保持架则选用铜合金、铝合金、酚醛层压布板或 工程塑料等材料(减摩)。 为适应某些特殊要求,有些滚动轴承还要附加其他特殊元 件或采用特殊结构,如轴承无内圈或外圈、带有防尘密封结 构或在外圈上加止动环等。 18.1 概述 18.1.3 特点 优点: 1.起动阻力 ?? 功率损耗 ? ; 2.径向游隙 ?? 运转精度 ? ; 3.B ?? 轴向结构紧凑; 4.大多数轴承既能承受 Fr 又能承受 Fa; 5.润滑剂消耗量 ? ,易密封、维护; 6 (成批生产)成本 . ?。 缺点: 1.抗冲击 ? ; 2.高速轴承寿命 ? ; 3.振动和噪音 ? (和液体润滑滑动轴承 比); 4.径向尺寸 D ?; 5.轴承不能剖分,装于轴 中部困难。 18.2 滚动轴承的类型和选择 18.2.1 滚动轴承的类型(见表18.1) 18.2 滚动轴承的类型和选择 游隙: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,另一个座圈沿轴向从一极端移至 另一极限位置的移动量。 18.2 滚动轴承的类型和选择 接触角:滚动体力作用线与轴承径向平面间的夹角。 1.按所能承受载荷的方向或公称接触角的不同可分为向心轴承和 推力轴承 向心轴承 径向接触轴承:公称接触角 ? ? 0?,主要承受径向载荷,可 承受较小的轴向载荷。 ? 向心角接触轴承:公称接触角? ? 0? ~ 45,同时承受径向载 荷和轴向载荷。 推力轴承 推力角接触轴承:公称接触角 ? ? 45? ~ 90?,主要承受轴向载 荷,可承受较小的轴向载荷。 轴向接触轴承:公称接触角? ? 90?,只能承受轴向载荷。 18.2 滚动轴承的类型和选择 18.2 滚动轴承的类型和选择 2.按滚动体的种 类可分为球轴承 和滚子轴承 ?在外廓尺寸相同 的条件下,滚子 轴承比球轴承的 承载能力和耐冲 击能力都好,但 球轴承摩擦小、 高速性能好。 球 轴 承 滚 子 轴 承 18.2 滚动轴承的类型和选择 3.按工作时能否调心可分为调心轴承和非调心轴承。 4.按安装轴承时其内、外圈可否分别安装,分为可分离轴承和 不可分离轴承。 5.按公差等级可分为0、6、5、4、2级滚动轴承,其中2级精 度最高,0级为普通级。另外还只有用于圆锥滚子轴承的6x公 差等级。 6.按照运动方式可分为回转运动轴承和直线运动轴承。 深沟球轴承 ? FA ? 0,?=0 FA ? 0,? ? 0 ? 承受轴向力 FA ? 0,? ? 0 有Fr 就有S 角接触球轴承 ? ?可变化 ? ? ? ,FA ? 18.2 滚动轴承的类型和选择 角接触球轴承 ? FA ? 0,? ? 0 有Fr 就有S ?可变化 ? ? ? ,FA ? 推力轴承 ?=90? 18.2.2 滚动轴承类型的选择 见P365~366 选择:类型;型号 选择原则: 1.n ? ,载荷 ?? 球轴承 n ? ,载荷 ?? 滚子轴承 2.以Fr为主 ? 深沟球轴承 Fr、FA并重 ? 角接触球轴承 圆锥滚子轴承 18.2 滚动轴承的类型和选择 FA ? ( Fr ?) ? 推力轴承+深沟球轴承 ,四点接触球轴承 3.各轴承? ? [? ] ?? 两轴孔中心不同心 4.便于安装和调间隙 ? 调心轴承,类型代号: 1000 , 3000 ? 圆锥滚子轴承 内锥孔轴承 带紧定套的轴承,见图 18.9 5.考虑经济性:优先选用 球轴承 18.3 滚动轴承的代号 代号用于表征滚动轴承的结构、尺寸、类型、精度等,由 GB/T272-93规定。 基本代号—表示轴承的类型与尺寸等主要特征。 滚动轴承 代号构成: 后置代号—表示轴承的精度与材料的特征。 前置代号—表示轴承的分部件。 18.3.1 基本代号;18.3.2 前置代号; 18.3.3 后置代号 ? 前置代号 轴 承 的 分 部 件 代 号 五 基本代号 四 三 二 一 尺寸系 列代号 宽 直 度 径 系 系 列 列 代 代 号 号 内 部 结 构 代 号 密 封 与 防 尘 结 构 代 号 保 持 架 及 其 材 料 代 号 后置代号 特 殊 轴 承 材 料 代 号 公 差 等 级 代 号 游 隙 代 号 多 轴 承 配 置 代 号 其 它 代 号 类 型 代 号 内 径 代 号 18.4 滚动轴承的力分析、失效和计算准则 18.4.1 向心轴承中作用力的分布 滚动轴承的受载情况分析 轴承转动时,承受径向 载荷Fr,外圈固定。当内圈 随轴转动时,滚动体滚动, 内、外圈与滚动体的接触点 不断发生变化,其表面接触 应力随着位置的不同作脉动 循环变化。滚动体在上面位 置时不受载荷,滚到下面位 置受载荷最大,两侧所受载 荷逐渐减小。所以轴承元件 受到脉动循环的接触应力。 点击上图观看动画演示 18.4 滚动轴承的力分析、失效和计算准则 18.4.1 向心轴承中作用力的分布 中心轴向载荷 FA ? 各滚动体均分 径向载荷 Fr ? (内圈下沉) ? 上半圈不受载 下半圈受载 (最下面滚动体受载 ? ,力与变形成正比 ) 受载最大的滚动体载荷为: 4.37 5 F0 ? Fr ? Fr Z Z 4.08 4.6 F0 ? Fr ? Fr Z Z (点接触轴承 ) (线) 式中,Fr-轴承所受的径向力, N;Z ? 滚动体的个数。 18.4 滚动轴承的力分析、失效和计算准则 18.4.2 角接触轴承中的附加轴向力FS 只有Fr时(? ? 0) 法向反力 F0 Fr FS o a D pW ( Fs 0 ) F0 sin? ? 径向分力 F0 cos? 轴向分力 F0 sin? 下半圈 ? ? F0 cos? ? 与Fr 平衡 ? F0 sin? ? FS ?内部轴向 ? ( Fr 0 ) F0 cos? F0 使内外圈分离,故应成 对 使用(面对面或背对背 ) FS 大小见表18.4 18.4 滚动轴承的力分析、失效和计算准则 18.4.3 滚动轴承的失效 工作元件上的应力分析: 滚动体 ? 0 ? F2 ? F1 ? F0 ? F1 ? F2 ? 0 ? H 脉动变化 转动座圈:同上 不转动座圈 ? 某点处承载;不承载 ? H 脉动变化 总之,滚动轴承受交变应力 ? H 18.4 滚动轴承的力分析、失效和计算准则 18.4 滚动轴承的力分析、失效和计算准则 失效形式: 1.疲劳点蚀 交变? H ? 2.尖峰静载 冲击静载 ? ? 疲劳破坏 点蚀 塑性变形(凹坑) 3.磨损 磨粒磨损(密封不当) 粘着磨损(通常各元件有滑动摩擦混杂,润滑不良,表 面发热,产生粘着) 4.其他(加强维护) (装、拆维护不当)轴承元件破裂 18.4 滚动轴承的力分析、失效和计算准则 18.4.4 滚动轴承的计算准则 1.一般轴承( n ?) (点蚀为主) ? ? 先进行寿命计算 再进行静强度校核 2. n ?或间歇摆动轴承 (塑性变形为主) 先进行静强度计算 再进行寿命校核 3. n ?? 轴承 (粘着磨损或烧伤为主) ? 先进行寿命计算(借用) 再进行 nlim 校核 18.5 滚动轴承的动载荷和寿命计算 18.5.1 基本额定动载荷和基本额定寿命 1.轴承寿命L 轴承任一元件出现疲劳剥落扩展迹象前运转的总转数或一 定转速下的工作小时数。 寿命具有离散性(同一批相同轴承,在同样工作条件下运 转) L(106 r ) 20 L相差几十倍 1 10% ? 100% 损伤率 18.5 滚动轴承的动载荷和寿命计算 2.基本额定寿命 L10 (r )、L10h (h(作为轴承寿命的依据) ) 轴承的基本额定寿命是指90%可靠度、常用材料和加工 质量、常规运转条件下的寿命,以符号 L10 (r ) 和 L10h (h)表 示。 3.基本额定动载荷C 基本额定寿命为106转时,轴承所能承受的额定载荷。 ? C ?, 抗点蚀能力 ? 向心轴承:径向载荷 Cr 其值查手册及样本; 角接触轴承:载荷径向 分量Cr 其值查手册及样本; 推力轴承:中心轴向载 荷Ca 其值查手册及样本; 18.5 滚动轴承的动载荷和寿命计算 18.5.2 当量动载荷 (为与C比较方便,将实际载荷换算成一假想载荷) 只受Fa 推力轴承: Pa ? Fa ? Fr 受? (深沟球轴承、角接触轴 承):Pr ? XFr ? YFa ?Fa 式中,Fr、Fa-径向、轴向载荷, N ; X、Y-径向、轴向系数,查 表18.(与 7 Fa / Fr比值有关) 引入载荷系数 f d 修正,上式为: Pr ? f d Fr Pa ? f d Fa P ? f d ( XFr ? YFa ) 式中,f d-冲击载荷系数,查表 18.8; (18.5) 18.5 滚动轴承的动载荷和寿命计算 18.5.3 基本额定寿命 由试验可得: (加图18.14) ? P ? L10 ? 常数= C ? ? 1 ? ?C? 6 L10 ? ? ? 10 r ?P? ? ? ? ? 106 ? C ? 16670 ? C ? L10h ? ? ? ? ? ? ? ? ? 60n ? P ? n ?P? ? (18.6) (18.7) 式中,n ? 轴承工作转速, r / min; ? ? 寿命系数,球轴承 ?=3,滚子轴承 ?= 10/ 3 ? ? 60n Lh ? ( 18.7)可写成载荷形式: C ? C ? ? P N 6 10 ? ? 轴承的预期使用寿命, 查表18.9。 式中,Lh (18.8) 18.5 滚动轴承的动载荷和寿命计算 18.5.4 角接触轴承的载荷计算 1.载荷作用中心(压力中心) 加图18.15 各法向力与轴线的交点 :DPW B DPW (图18.15)a ? ? tan? 2 2 式中, DPW ? 滚动体中心圆直径, DPW (D ? d ) ? ; 2 B ? 轴承宽度。 B轴 简化至 处 2 圆锥滚子轴承载荷中心 与轴承外圈端面的距离 a查手册。 18.5 滚动轴承的动载荷和寿命计算 2.轴向载荷计算 例图18.16 ? 角接触球轴承成对使用 (面对面或背对背) FS (内部轴向力)使内外圈分离方向 FA方向如图 18.5 滚动轴承的动载荷和寿命计算 (1)FS1 ? FA ? FS 2 ? ? 轴右移 轴承?防松: Fa1 ? FS1 轴承??压紧:Fa 2 ? FS 2 ? (FS1 ? FA ? FS 2 ) ? FS1 ? FA 轴左移 轴承?压紧:Fa1 ? FS1+(FS 2 ? FS1 ? FA) ? FS 2 ? FA (2) FS1 ? FA ? FS 2 轴承??放松:Fa 2 ? FS 2 (3)分析: a.据水平力系平衡条件, 找出合力指向,判断压 紧、防松轴承。 ? ; 放松轴承 Fai ? FSi b.压紧轴承 Fai ? FSi ? FSi c.若FA方向相反,以上结论可 用,但应以 ? FA代入。 18.6 滚动轴承的静载荷计算 18.6.1 基本额定静载荷 基本额定静载荷(径向 C0 r,轴向 C0 a)是指轴承最大载荷滚 动 体与滚道接触中心处引 起一下接触应力是所相 当的假想径向 静载荷或中心轴向静载 荷。计算公式见表 18.11 18.6.2 当量静载荷 计算方法如下: ? ? 的向心轴承(深沟球轴 承、角接触轴承、调心 轴承等) P0r ? X 0 Fr ? Y0 Fa P0r ? Fr ? 取两式中大值 (18.15) 式中,X 0 ? 径向静载荷系数, Y0 ? 轴向静载荷系数,查表 18.12 18.6 滚动轴承的静载荷计算 ? ? 0的向心轴承(圆柱滚子 轴承、滚针轴承等) P0r ? Fr P0 a ? Fa (18.16) (18.17) (18.18) (18.19) ? ? 90?的推力轴承(推力球轴 承、推力滚子轴承等) ? ? 0的推力调心滚子轴承, 当Fr ? 0.55Fa时 P0a ? Fa ? 2.7Fr 18.6.3 静载荷计算 ? ? S0 P0 C0 ? C0 ? ? 计算额定静载荷, N; 式中,C0 ? 基本额定静载荷, N;C0 P0 ? 当量静载荷, N;S0 ? 安全系数 , 见表18.13。 18.7 极限转速 滚动轴承的极限转速N0是指轴承载一定工作条件下,达 到所能承受最高热平衡温度时的转速值。 N ? f1 f 2 N 0 式中, N ? 实际许用转速, r / min ;N 0-轴承的极限转速, r / min ; f1 ? 载荷系数(图18.19);f 2 ? 载荷分布系数(图 18.20)


 
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