滚动轴承设计计算课件PPT12.ppt
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深沟球轴承,推力轴承,向心推力轴承,向心轴承,圆锥滚子轴承,角接触球轴承,滚子,球,球,球,推力球轴承,=0,0450,FA,FS,=900,接触角越大,派生Fs越大,保持架,双列球轴承,调心轴承,调心轴承,按滚动体列数分:
1、单列,2、双列,第六章滚动轴承,1.概述2.滚动轴承的受力分析、失效和计算准则3.滚动轴承的寿命计算4.滚动轴承的组合结构设计,一、功能,轴轴上零件,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擦,使之运转灵活,提高效率。
1、支承转动或摆动的零件,二、组成,球短圆柱滚子锥形滚子鼓形滚子滚针,不可缺少,内圈转外圈不转-支承转轴;外圈转,内圈不转-支承轴上零件.,1、滚动体2、内圈3、外圈4、保持架,低碳钢;铜、铝、工程塑料,轴承铬钢GCr15,硬度6065HRC,三、滚动轴承的分类:
按载荷分类:
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,四、滚动轴承的代号:
前置代号,基本代号,后置代号,五位数字表达,部件代号,结构特点,前置代号、后置代号只有在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,
(一)滚动轴承的基本代号,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4,正常,0,尺寸系列,
(二)后置代号,内部结构,密封及防尘,保持架及其材料,特殊轴承材料,公差等级,游隙代号,多轴承配置,其它,1、内部结构:
7类轴承,接触角有150、250、400三种,分别以C、AC和B表示。
例:
7000C(36000)、7000AC(46000)、7000B(66000)。
2、公差等级:
/P0、/P6X、/P6、/P5、/P4、/P2。
/P0、普通级(G)不标出。
/P2(B)、最高级。
/P6X用于圆锥滚子轴承0、6、5、4、2=G、E、D、C、B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250。
例2:
滚动轴承的基本代号,6206,7311C,30310,不标,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?
302106218N206513061205,例4、滚动轴承30208型与7208比较承载能力最大速度,例5、下列标记代表的意义:
303107306ACB224008A1x50,五、滚动轴承的选择,
(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,类型选择1,
(二)滚动轴承的类型选择,1、滚动轴承选择的一般过程如下:
2、滚动轴承类型选择应考虑的问题,1)承受载荷情况,2)尺寸的限制,方向:
向心轴承用于受径向力;推力轴承用于受轴向力;向心推力轴承用于承受径向力和轴向力联合作用。
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,可选用滚针轴承。
5)安装要求,3)转速的限制,4)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。
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。
6)经济性要求,精度越高价格越高,另外球轴承便宜,滚子轴承价格贵,有特殊结构的轴承价格高。
7)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。
3类型选择,1、载荷大小、方向、性质2、转速要求3、尺寸限制4、安装要求5、经济性另外球轴承便宜,滚子轴承价格高,有特殊结构的轴承价格高。
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,1)向心轴承:
FR0max,在径向力Fr的作用下,深沟球60000,圆柱滚子N0000,半圈滚动体受载,各滚动体受力不均受的最大力为FR0max,一、滚动轴承的载荷分析,2)推力轴承:
承受纯轴向载荷Fa,各滚动体受力均匀单个滚子受载荷FA0=Fa/Z,推力球轴承50000,。
3)向心推力轴承,在承受径向载荷Fr时产生派生轴向力FS。
它会使轴承产生内外圈分离,以致整个轴承只剩下一个滚子受载,此时FS=Frtan。
所以滚动轴承可以加轴向载荷Fa以平衡FS。
FRi,FRi,分析FS:
1)FS是接触角的函数,当一定时,FS=eFr。
系数e因轴承结构不同而不同。
Y和e查表2)FS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。
3)外载荷Fa不同时,对轴承的影响不同。
1、取内圈上一点A。
2、外圈上一点B,3、取滚子上一点C,总的应力特征为:
变应力,周期性。
二、滚动轴承的应力分析在交变应力下工作。
变应力,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:
3.滚动轴承的寿命计算:
一、几个概念:
二、轴承的寿命计算:
三、当量动载荷,四、向心推力轴承的径向力Fr和轴向力Fa:
(h),X=?
Y=?
e,,FA1=?
,FA2=?
1.轴承寿命,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)在相同的工作条件下,失效概率为10%时,所能运转的总圈数,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90%,用L10或Lh表示。
2.基本额定寿命,一、几个概念:
寿命曲线,可靠度寿命99%L10=105r90%L10=106r50%L10=5106r1%L10=40106r,3.基本额定动载荷C,L=106,C,P,L2,L1,寿命曲线方程,C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106(百万转)时,轴承所能够承受的最大纯径向或纯轴向载荷。
二、轴承的寿命计算:
当量动载荷,工程上常用小时表示:
(h),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),通式,例6,6212轴承,承受径向力FR=5500N的平稳载荷,转速n=1250r/min,正常温度,试求寿命Lh。
解:
纯径载P=FR=5500N,C=47.8KN,球轴承=3,查手册:
正常温度平稳载荷fT=1;fP=1,例7:
轴径d=50mm,纯径向载荷FR=6000N,载荷平稳,常温下工作,转速n=1250r/min,预期寿命Lh=5000h.试选择此轴承.,解:
纯径载P=FR,2,3,4?
1,0,6,C6210=27kN,C6310=47.5kN,C6410=71kN,CC/=43.27(kN),选型号为6310轴承,?
60000或N0000,无特殊要求取60000,查设计手册:
正常温度平稳载荷fT=1;fP=1;球=3,三、当量动载荷,1.当量动载荷2.径向力影响系数X;轴向力影响系数Y3.判断系数e值:
1、当量动载荷,(寿命),KN,纯径向力FR,轴向力FA=0(60000,N0000),纯轴向力FA,径向力FR=0(50000),当轴承受载是:
Y=1,X=1,轴向力FA0,径向力FR0,(60000,70000,30000),X=?
Y=?
径向力影响系数,轴向力影响系数,3.判断系数e值:
FaFS,X=1,Y=0,FaFS,e反映轴向载荷对轴承寿命的影响,X1,Y0,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,工作寿命Lh=25000h,n=1250r/min,载荷平稳,试选择此轴承?
解:
试选30204,查手册(p117)e=0.35C=28.2kN=3.55/4=0.88e查手册X=0.4,Y=1.7。
载荷平稳fP=1;常温fT=1;P=XFR+YFA=40.4+3.551.7=7.64kN,30204不适用,再选30304查手册C=33kNC/=31.5KN,可以吗?
不可以。
此时e、x、Y、P值均发生了变化。
选轴承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,解决方法:
3、降低寿命,4、降低可靠度,1、增大直径-会有一系列的影响,2、选用宽系列轴承,
(1)角不变的轴承,X1,Y0,X=1,Y=0,e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e值。
例9:
已知,平稳载荷FA=6700N,FR=2500N,分别求6210,6310轴承的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、向心推力轴承的径向力FR和轴向力FA:
FR1,FR2支反力:
FA1=0FA2=Fa,FA1,FA2=?
1.对于60000轴承,由于结构的原因,,在Fa作用下整个轴系右移只有轴承承受轴向载荷。
2.对70000,30000轴承,轴系受力FS1,FS2、Fa,FS1+FaFS2,轴系有向右移动趋势,受压轴承FA2=FS1+Fa,放松轴承,FS1,FS2,S,S,FS2,FS1,Fa,假设:
判断承载轴承,方向与FS2反向,方向与FS1反向,FA1=FS1,FA1,FA2=?
FR1,FR2,假设:
FS1+FaFS2,S,轴系向有左移动趋势,受压轴承FA1=FS2Fa,放松轴承FA2=FS2,判断承载轴承,小结,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。
例7:
FS1,FS2,反装与正装之分,假设:
FS2+FaFS1,轴系向有右移动趋势,判断承载轴承,受压轴承FA1=FS2Fa,放松轴承FA2=FS2,习题:
1图示采用一对30208(7208)滚动轴承,已知径向力FR1=9600N,FR2=15600N,轴向力Fa1=3000N,Fa2=8000N。
请求出两轴承的轴向力FA1,FA2。
FS1,FS2,FR1,FR2,2)计算FS1=?
FS2=?
并画出受力图,解:
1)查表7-8FS=FR/2Y,查设计手册:
Y1.6(手册),e0.37,3)判断紧端和松端,4)计算FA1和FA2,5)计算FA/FR并与e比较查设计手册得X和Y,6)计算P1和P2,7)计算Lh,FS1=4000N,FS2=5600N,习题:
2图示采用一对30208(7208)滚动轴承,已知FR1=2400N,FR2=3200N,轴向力Fa=500N,请求出两轴承的轴向力FA1,FA2。
(FS=FR/2Y,Y=1.6),FS1,FS2,FS1,FR1,FS2,FR2,3.滚动轴承的静强度计算:
静强度条件:
(kN),P0当量静载荷,C0额定静载荷,S0静强度安全系数,1.当n10