滚动轴承设计计算.

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1、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 Fr F R 0450 FA FA Fa FS =900 接触角越大,派生Fs越大 Fr N F R N FS F R Fr 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

2、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 6065 HRC 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

3、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）、

4、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25 0 。 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 d =5 正 常 0 尺寸系列 例2：滚动轴承的基本代号 60 206 6206 7311C 角接触球轴承 = 15C = 25AC = 40B 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? 30210 6218 N206 51306 1205 例4、滚动轴承30208型与 7

5、208比较 承载能力 最大速度 例5、下列标记代表的意义： 30310 7306AC B2240 08A1x50 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： 选择轴承的类型和直径系列 按轴径确定轴承内径 对没有严格要求的轴承 可不进行承载能力验算 END 进行承载能力验算 合格 不合格 对有较严格要求的轴承 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。

6、 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

7、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 Fr 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

8、均 匀单个滚子受载荷 FA0 = Fa /Z 推力球轴承50000 。 Fa FA0 FA0 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= F r tan。 所以滚动轴承可以加 轴向载荷Fa以平衡FS。 Fr FRi FSi FRi FRi 分析FS： 1） FS是接触角的函数，当一定时， FS=e Fr 。系 数e因轴承结构不同而不同。 滚子轴承角接触球轴承 7000C7000AC7000B Fs =FR/(2Y）FS =e FRFS =0.68FR FS =1.14 FR Y和e查表 2） FS使

9、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 。 Fr n A B C 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

10、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=105r 90% L10=106r 50% L10=5106r 1% L10=

11、40106r 50% 90% 转数n 载 荷 P L1 L2 3. 基本额定动载荷 C 30% 10% P L L=106 C P L2L1 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： （r ） 球轴承= 3 滚子轴承=10/ 3 且：载荷平稳;常温 1000C 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。 C 基本额定动载荷 P 轴承所受动载荷 指数： 当量动载荷 工程上常用小

12、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=5500 N C=47.8 KN 球轴承 = 3 查手册 ： 正常温度平稳载荷 fT=1； fP=1 例7：轴径 d=50 mm, 纯径向载荷FR=6000N,载荷平稳， 常温下工作，转速 n=1250 r/min, 预期寿命L h= 5000h. 试选择此轴承. 解：纯径载P=FR 2,3,4 ？ 1 0 6 C6210 =27kN

13、C6310 =47.5kNC6410 =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Y 3. 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) 径向力影响系数 轴向力影响系数 当轴承受载是: Y=1 X=1 轴向力 FA 0, 径向力FR0 （60000，70000，3

14、0000） X =？ Y =？ 径向力影响系数 轴向力影响系数 3. 判断系数e值: Fa FSX=1, Y=0 Fa FS e反映轴向载荷对轴承寿命的影响 以与e值进行比较。 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=0.35 C=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=X FR +YFA =40.4+3.551

15、.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 =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 L=106 C P L 90% 90% 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=0.21e=0.19 e Y=2.0 Y=2.35 X=0.