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1、第8章 滚动轴承重要基本概念1滚动体和内、外圈所受的载荷和应力在滚动轴承正常工作时，滚动体和内外圈滚道均受变载荷和变应力。其中，滚动体和转动套圈承受周期性非稳定脉动循环的变载荷（变接触应力），固定套圈则承受稳定的脉动循环的变载荷（接触应力）。2滚动轴承的失效形式滚动轴承的主要失效形式（又称正常失效形式）是滚动体或内外圈滚道上发生疲劳点蚀。当轴承转速很低(n10r/min)或只慢慢摆动，且静载荷很大时，其失效形式是滚动体或内外圈滚道表面发生塑性变形。3滚动轴承的设计准则对于正常转动工作的轴承，进行针对疲劳点蚀的寿命计算。对于转速很低(n10r/min)或只慢慢摆动的轴承，进行静强度计算。4滚动轴
2、承的基本额定寿命基本额定寿命：一批相同的轴承在相同的条件下运转，当其中10%的轴承发生疲劳点蚀破坏（90%的轴承没有发生点蚀）时，轴承转过的总转数L10（单位为106转），或在一定转速下工作的小时数L10h（单位为小时）。5滚动轴承的基本额定动载荷C是指轴承寿命L10恰好为1（106转）时，轴承所能承受的载荷。表示轴承的承载能力。对于向心轴承：C 是纯径向载荷；对于推力轴承：C 是纯轴向载荷；在使用中要注意 C 的3条含义：90%可靠度、基本额定寿命106 转、C 的方向。精选例题与解析例8-1 一根装有两个斜齿轮的轴由一对代号为7210AC的滚动轴承支承。已知两轮上的轴向力分别为Fa1 =
3、3000 N，Fa2 = 5000 N，方向如图。轴承所受径向力R1= 8000 N，R2 = 12000 N。冲击载荷系数 fd = 1，其它参数见附表。求两轴承的当量动载荷P1、P2。SA/ReA/Ree0.68RXYXY0.68100.410.87例8-1图1 例8-1图2解：1求内部派生轴向力S1、S2的大小方向S1 = 0.68R1 = 0.688000 = 5440 NS2 = 0.68R2 = 0.6812000 = 8160 N，方向如图所示。2求外部轴向合力FAFA= Fa2Fa1 = 50003000 = 2000 N，方向与Fa2的方向相同，如图所示。3求轴承所受的轴向力
4、A1、A2 S2 + FA = 8160 + 2000 = 10160 N，S2 + FAS1 = 5440 N，轴承1被压紧。 A1= S2 + FA = 10160 N，A2 = S2 = 8160 N4轴承的当量动载荷P1、P2据：A1/ R1 = 10160/8000 = 1.27e = 0.68，得：X1 = 0.41，Y1 = 0.87 P1 = fd（X1 R1 + Y1 A1）= 0.418000 + 0.8710160 = 12119 N据：A2/ R2 = 8160/12000 = 0.68 = e，得：X2 = 1，Y2 = 0 P2 = fd（X2 R2 + Y2 A2
5、）= 8000 N例8-3 某轴由一对代号为30212的圆锥滚子轴承支承，其基本额定动载荷C = 97.8 kN。轴承受径向力R1= 6000N，R2 =16500N。轴的转速 n =500 r/min，轴上有轴向力FA = 3000 N，方向如图。轴承的其它参数见附表。冲击载荷系数 fd = 1。求轴承的基本额定寿命。SA/ReA/ReeXYXY0.40100.41.5 例8-3 图1解：例8-3 图21求内部派生轴向力S1、S2的大小方向 N N方向如图所示。2求轴承所受的轴向力A1、A2公式归纳法：NN， 3轴承的当量动载荷P1、P2据：A1/ R1 = 2500/6000 = 0.41
6、7e = 0.40，得：X1 = 0.4，Y1 =1.5 P1 = fd（X1 R1 + Y1 A1）= 0.46000 + 1.52500 = 6150 N据：A2/ R2 = 5500/16500 = 0.33 e，得：X2 = 1，Y2 = 0 P2 = fd（X2 R2 + Y2 A2）= R2 = 16500 N P2P1，用 P2 计算轴承寿命。4计算轴承寿命12562 h例8-4 图1例8-4 一传动装置的锥齿轮轴用一对代号为30212的圆锥滚子轴承支承，布置如图。已知轴的转速为1200r/min，两轴承所受的径向载荷R1= 8500N，R2 =3400N。fd = 1，常温下工
7、作。轴承的预期寿命为15000小时。试求：1允许作用在轴上的最大轴向力 FA2滚动轴承所受的轴向载荷 A1、A2解：由轴承手册查得30212C轴承：C = 97800 N，e = 0.4，X = 0.4，Y = 1.5例8-4 图2 N N S1S2， S1+ FAS2，轴承2被压紧。A1 = S1 = 2833 N ，A2= S1 + FA， e = 0.4 X2 = 0.4，Y1 = 1.5即： P2 = fd（X2 R2 + Y2 A2）= 0.43400 + 1.5A2根据： 1500， P 12031 N由： P2 = 0.43400 + 1.5A2 12031解得： A2 7114
8、 N再据： A2 = S1 + FA解得： FA= A2S1 = 71142833 = 4281 N验算轴承1的寿命：A1/R1 = S1/R1 = 2833/8500 = 0.33 0.4，X1 = 1，Y1 = 0P1 = fd（X1 R1 + Y1 A1）= R1 = 8500 N因： P1 P2，轴承1的寿命大于15000小时。例8-5 图例8-5 某轴的轴承组合如图例8-4 图1，两轴承的代号为6313，布置如图。已知轴的转速为485r/min，轴承所受的径向力分别为R1= 5500N，R2 =6400N。轴上有轴向力FA = 2200N，方向如图。常温下工作，有轻微冲击。试求轴承的
9、寿命。解：图示轴系结构为单支点双向固定（固游式）结构。轴承1为固定端，轴承2为游动端。轴上的轴向载荷FA由固定端轴承轴承1来承受，游动端轴承不承受轴向力。即：A1 = FA = 2200 N ，A2 = 0由轴承手册查得6313轴承：C = 72200 N，C0 = 56500 N。对轴承1：A1 = 2200 N，R1= 5500NA1/C0 = 2200/56500 = 0.039，查得：e1 = 0.24A1/R1 = 2200/5500 = 0.4 e1 = 0.24，查得：X1 = 0.56，Y1 =1.85因载荷有轻微冲击，查取冲击载荷系数：fd = 1.2P1 = fd（X1 R
10、1 + Y1 A1）=1.2（0.565500 + 1.852200）= 8580 N对轴承2：A2 = 0，R2 =6400N，X2 = 1，Y2 =0P2 = fd（X2 R2+ Y2 A2）= 1.2 R2 =1.26400 = 7680 N因：P1P2，用P1计算轴承寿命：= = 20476 h例8-6 试分析例8-6图1所示轴系结构中的错误，并加以改进。图中齿轮用油润滑，轴承用脂润滑。例8-6 图1存在问题分析： 1轴承的轴向固定、调整，轴向力传递方面错误1）轴系采用全固式结构，两轴承反装不能将轴向力传到机架，应该为正装。2）全固式结构中，轴左端的弹性挡圈多余，应去掉。3）端盖处没有
11、调整垫片，不能调整轴承游隙。2转动零件与固定零件接触，不能正常工作方面错误1）轴右端的联轴器不能接触端盖，用端盖轴向定位更不行。2）轴与右端盖之间不能接触，应有间隙。3）定位齿轮的套筒径向尺寸过大，与轴承外圈接触。4）轴的左端端面不能与轴承端盖接触。3轴上零件装配、拆卸工艺性方面错误1）右轴承的右侧轴上应有工艺轴肩，轴承装拆路线长（精加工面长），装拆困难。2）套筒径向尺寸过大，右轴承拆卸困难。3）因轴肩过高，右轴承拆卸困难4）齿轮与轴联接的键过长，套筒和轴承不能安装到位。4轴上零件定位可靠方面错误1）轴右端的联轴器没有轴向定位，位置不确定。2）齿轮轴向定位不可靠，应使轴头长度短于轮毂长度。3）
12、齿轮与轴联接键的长度过大，套筒顶不住齿轮。5加工工艺性方面错误1）两侧轴承端盖处箱体上没有凸台，加工面与非加工面没有分开。2）轴上有两个键，两个键槽不在同一母线上。3）联轴器轮毂上的键槽没开通，且深度不够，联轴器无法安装。例8-6 图26润滑、密封方面错误1）右轴承端盖与轴间没有密封措施。2）轴承用脂润滑，轴承处没有挡油环，润滑脂容易流失。改进后如图例8-6图2所示。例8-7 试分析例8-7图1所示小锥齿轮套杯轴系结构中的错误，并加以改进。例8-7 图1存在问题分析： 1）左轴承内圈轴向没有固定。2）套杯和机座间没有调整垫片，不能调整轴系的轴向位置。3）轴承端盖与套杯间没有调整垫片，不能调整轴
13、承游隙。4）轴与轴承端盖接触，应有间隙。5）左轴承的外圈装拆路线长，装拆困难。6）套杯左端的凸肩过高，左轴承的外圈拆卸困难。7）轴上有两个键，位置都没有靠近装入端，使轮毂装入困难。8）齿轮轴向定位不可靠，应使轴头长度短于轮毂长度。9）轴承端盖处箱体上没有凸台，加工面与非加工面没有分开。例8-7 图210）轴上有两个键，两个键槽不在同一母线上。11）右轴承端盖与轴间没有密封措施。改进后如图例8-7图2所示。例8-8 例8-8图1所示为反装圆锥滚子轴承支承小锥齿轮轴的套杯轴系结构，试分析其中的结构错误，并加以改进。例8-8 图1存在问题分析： 1）两个轴承的外圈均未轴向固定。2）不能将轴上的轴向力
14、传到机座。3）齿轮轴的轴向位置没有固定，受到轴向力时会发生窜动。4）左轴承内圈直径小于两侧轴的直径，无法装配。5）轴承游隙不能调整。6）套杯和机座间没有调整垫片，整个轴系的轴向位置不能调整。7）轴承端盖与右侧轴承外圈之间的套筒多余。改进后如图例8-8图2所示。例8-8 图2自测题与答案一、选择题8-1滚动轴承代号由前置代号、基本代号和后置代号组成，其中基本代号表示_。A轴承的类型、结构和尺寸 B. 轴承组件C轴承内部结构变化和轴承公差等级 D. 轴承游隙和配置8-2滚动轴承的类型代号由_表示。A数字 B数字或字母C. 字母 D. 数字加字母8-3_只能承受径向载荷。A深沟球轴承 B. 调心球轴承C. 圆锥滚子轴承 D. 圆柱滚子轴承8-4_ 只能承受轴向载荷。A圆锥滚子轴承 B. 推力球轴承C. 滚针轴承
