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1、第四篇第四篇轴系轴系概述Chap18滚动轴承Chap17滑动轴承Chap16轴Chap19联轴器和离合器江苏科技大学江苏科技大学概概述述定定义：支撑传动件的装置（：支撑传动件的装置（轴、轴承、联轴器）轴、轴承、联轴器）解决解决问题：选用、结构设计；：选用、结构设计；强度、刚度、寿命强度、刚度、寿命第第1818章滚动轴承章滚动轴承轴承：轴承：支撑轴颈的零件，有时也用来支撑轴上回转零件支撑轴颈的零件，有时也用来支撑轴上回转零件功用：支撑轴及轴上零件，减少转轴与支撑间的摩擦和磨损功用：支撑轴及轴上零件，减少转轴与支撑间的摩擦和磨损分类分类 ： 按承载方向分：径向和推力轴承按承载方向分：径向和推力轴承
2、 按轴承工作摩擦性质分：滑动和滚动轴承按轴承工作摩擦性质分：滑动和滚动轴承应用：应用： 95% 95% 滚动轴承滚动轴承 滑动轴承：高速滑动轴承：高速 高精度高精度 重载重载 要求剖分要求剖分 低速冲低速冲击击发展趋势发展趋势：动压轴承：动压轴承 高精度轴承高精度轴承 低噪音和静音轴承低噪音和静音轴承18-1概概述述2、各零件的作用：、各零件的作用：外圈：外圈：支撑零件或轴系；支撑零件或轴系；保持架保持架:将滚动体分开。将滚动体分开。内圈：内圈：支撑轴；支撑轴；滚动体：滚动体：滑动滑动滚动；滚动；1、滚动轴承的组成：、滚动轴承的组成：外圈、内圈、滚动体、保持架。外圈、内圈、滚动体、保持架。标准
3、件成批自动化生产一、构造一、构造滚动轴承滚动轴承标准化标准化;。设计人员的主要任务是设计人员的主要任务是:熟悉标准，正确选用类型和型号进行组熟悉标准，正确选用类型和型号进行组合合结构设计。结构设计。高硬度和高接触疲劳强度、耐磨性和冲击韧性好高硬度和高接触疲劳强度、耐磨性和冲击韧性好用含铬合金钢制造，经热处理后硬度达：用含铬合金钢制造，经热处理后硬度达：6165HRC。工作表面需经磨削或抛光。工作表面需经磨削或抛光。保持架：低碳钢。保持架：低碳钢。3、滚动副的材料要求：、滚动副的材料要求：1、接触角接触角：滚滚动动体体与与套套圈圈接接触触处处的的法法线线与与轴轴承承径径向向平平面面的的夹夹角角，
4、为为公称接触角；公称接触角；经经轴轴承承套套圈圈传传动动滚滚动动体体合合力力作作用用线线与与径径向向平平面面的的夹夹角角，为实际接触角，决定了轴的受力性质为实际接触角，决定了轴的受力性质Fa/Fr；2、极极限限转转速速：在在一一定定载载荷荷和和润润滑滑条条件件下下允允许许的的最最高高转转速；速；3、角角偏偏差差：轴轴承承由由于于安安装装误误差差或或轴轴的的变变形形，引引起起中中心心线发生相对倾斜，线发生相对倾斜，其倾斜角称为其倾斜角称为角偏差。角偏差。接触角接触角轴向承载能力轴向承载能力二、基本概念二、基本概念潘存云教授研制= = 0各类轴承的公称接触角各类轴承的公称接触角轴承类型轴承类型公称
5、接触角公称接触角向心轴承向心轴承主要承受径向载荷推力轴承推力轴承主要承受轴向载荷径向接触径向接触角接触角接触轴向接触轴向接触角接触角接触0 4545= 9= 9045 90e 名名称称代代号号f0Fa/C0rFa/C0 XYXY判断系数判断系数e调心球轴承调心球轴承10000 1(Y1)0.65(Y2)(e)调心滚子轴承调心滚子轴承20000 1(Y1)0.67(Y2)(e)推力调心滚子轴承推力调心滚子轴承29000 11.211.2圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承30000 100.4(Y)(e)深沟球轴承深沟球轴承60000角接触球轴承角接触球轴承0.1722.300.190.3451.990.2
6、20.6891.710.261.0301.550.281.380100.561.450.302.0701.310.343.4501.150.385.1701.040.426.8901.000.440.0151.470.380.0291.400.400.0581.300.430.0871.230.460.120100.441.190.470.1701.120.500.2901.020.550.4401.000.560.5801.000.56 100.410.870.68 100.350.571.1470000AC =2=2570000B= =4070000C =1=15径向动载荷系数径向动载荷系
7、数X与轴向动载系数与轴向动载系数Y四、轴向载荷四、轴向载荷Fa的计算的计算1、向心轴承向心轴承（6类）：类）：FaFA2、角接触轴承（角接触轴承（7类、类、3类）：类）：注意：注意：不但有外界给的轴向力不但有外界给的轴向力FA，还有轴承内部产生的附加轴向，还有轴承内部产生的附加轴向力力FS1、FS2。轴向支反力轴向支反力Fa1、Fa2计算步骤：计算步骤：1）根据轴承的径向支反力）根据轴承的径向支反力Fr1、Fr2，计算计算FS1、FS2（大小、方向）大小、方向）2）判断轴系（内轴系）运动趋势，决定压紧端和放松端；）判断轴系（内轴系）运动趋势，决定压紧端和放松端；3）放松端的）放松端的Fa=FS
8、，压紧端的，压紧端的Fa=除压紧端内部轴向力外，所有轴除压紧端内部轴向力外，所有轴向力的代数和；向力的代数和；潘存云教授研制1.1.若若 FA+ + FS2 FS1压紧端压紧端 Fa1 = = FA+ + FS2 放松端放松端 Fa2 = = FS2 2.2.若若 FA+ +FS2 FS1 则有：则有： 压紧端压紧端 Fa1 = = FS2 + + FA放松端放松端 Fa2 = = FS2 2.2.若若 FA+ +FS2 FS1 , ,则有：则有： 放松端放松端 Fa1 = = FS1 压紧端压紧端 Fa2 = = FS1 - - FA结论与正装相同：结论与正装相同： 放松端轴承的轴向载荷放松
9、端轴承的轴向载荷 = = 内部轴向力内部轴向力压紧端轴承的轴向载荷压紧端轴承的轴向载荷 = = 其余轴向力的代数和其余轴向力的代数和本身除外五、计算轴承寿命五、计算轴承寿命步骤：步骤：1 1）计算）计算F Fr1r1, F, Fr2r2 2) 2) 计算计算F FS1S1, F, FS2S2 3 3）确定运动趋势，判断压紧端和放松端确定运动趋势，判断压紧端和放松端 4 4）求）求F Fa1a1 ，F Fa2a25) 5) 计算计算P P1 1，P P2 2，P=max(PP=max(P1 1,P,P2 2) ) 6) 6) 计算寿命计算寿命公式法计算公式法计算轴向支反力轴向支反力Fa1、Fa2
10、Fa1 = max = maxFS1 ,( ,(FS2FA)Fa2 = max = maxFS2 ,( ,(FS1FA)六、滚动轴承尺寸选择的过程六、滚动轴承尺寸选择的过程 由力分析确定轴承所承受的由力分析确定轴承所承受的Fr与与Fa计算当量动载荷计算当量动载荷P=fP(XFr+YFa)明确轴承的工作转速明确轴承的工作转速n与预计寿命与预计寿命L10计算轴承应满足的基本额定动载荷计算轴承应满足的基本额定动载荷由轴承样本（手册）查取合适的轴承由轴承样本（手册）查取合适的轴承18-6 18-6 滚动轴承的其它校核滚动轴承的其它校核 一、静强度校核一、静强度校核P0=X0Fr+Y0FaC0S0P0式
11、中式中C0可由设计手册查取。可由设计手册查取。旋转条件旋转条件载荷条件载荷条件S0使用条件使用条件S0滚动轴承的静强度安全系数滚动轴承的静强度安全系数S0普通载荷普通载荷12高精度旋转场合高精度旋转场合1.52.5冲击载荷冲击载荷23振动冲击场合振动冲击场合1.22.5普通载荷普通载荷0.51.01.211.5允许有变形量允许有变形量0.31.0连续旋转轴承连续旋转轴承不常旋转及不常旋转及作摆动运动作摆动运动的轴承的轴承冲击及不冲击及不均匀载荷均匀载荷普通旋转普通旋转精度场合精度场合二、极限转速二、极限转速其中：一、润滑一、润滑目的：降低摩擦阻力和减轻磨损、冷却、防锈、吸振目的：降低摩擦阻力和
12、减轻磨损、冷却、防锈、吸振分类：分类：18-7滚动轴承润滑、密封滚动轴承润滑、密封润滑脂润滑脂润滑油润滑油固体润滑剂固体润滑剂 用于特殊场合用于特殊场合用速度因素用速度因素dn 值作为选择润滑剂的条件值作为选择润滑剂的条件: : dn大，油润滑。大，油润滑。 常用常用高速、高温高速、高温脂润滑优点：脂润滑优点：不容易流失、便于密封和维护，充填一不容易流失、便于密封和维护，充填一次，可运转较长时间。次，可运转较长时间。油润滑优点：油润滑优点：摩擦阻力小、能散热，可在摩擦阻力小、能散热，可在高速、高温高速、高温环环境下使用。境下使用。d 滚动轴承的内径，单位：滚动轴承的内径，单位：mm；n 轴承转
13、速，单位：轴承转速，单位：r/min。二、密封二、密封目的：防止灰尘、水分进入轴承，阻止润滑剂流失。目的：防止灰尘、水分进入轴承，阻止润滑剂流失。滚动轴承的密封方式的选择与滚动轴承的密封方式的选择与润滑的种类、工作环境、润滑的种类、工作环境、温度、密封表面的圆周速度温度、密封表面的圆周速度有关。有关。分类分类接触式接触式非接触式非接触式组合式密封组合式密封毛毡圈密封毛毡圈密封密封圈密封密封圈密封间隙密封间隙密封迷宫式密封迷宫式密封毛毡迷宫式密封毛毡迷宫式密封(b)(a)潘存云教授研制毛毡圈密封毛毡圈密封适用场合：适用场合：脂润滑，要求环境清洁，脂润滑，要求环境清洁，轴颈圆周轴速度轴颈圆周轴速度
14、v45m/s，工作温度不超过工作温度不超过90适用场合：适用场合：脂或油润滑，轴颈圆周轴脂或油润滑，轴颈圆周轴速度速度ve 名名称称代代号号f0Fa/C0rFa/C0 XYXY判断系数判断系数e调心球轴承调心球轴承10000 1(Y1)0.65(Y2)(e)调心滚子轴承调心滚子轴承20000 1(Y1)0.67(Y2)(e)推力调心滚子轴承推力调心滚子轴承29000 11.211.2圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承30000 100.4(Y)(e)深沟球轴承深沟球轴承60000角接触球轴承角接触球轴承0.1722.300.190.3451.990.220.6891.710.261.0301.550.2
15、81.380100.561.450.302.0701.310.343.4501.150.385.1701.040.426.8901.000.440.0151.470.380.0291.400.400.0581.300.430.0871.230.460.120100.441.190.470.1701.120.500.2901.020.550.4401.000.560.5801.000.56 100.410.870.68 100.350.571.1470000AC =2=2570000B= =4070000C =1=15表表13-5径向动载荷系数径向动载荷系数X与轴向动载系数与轴向动载系数Y因为因
16、为Fa未知，初选未知，初选e=0.4 0.40Fd1=eFr1Fd2=eFr2于是于是Fa1=Fae+Fd2Fa2=Fd2=605.05NFa1/C0=1005.05/20000=0.0503Fa2/C0=605.05/20000=0.0303重新查表选取判断系数重新查表选取判断系数e内部轴向力内部轴向力:=0.4875.65=350.26N=0.41512.62=605.05N=400+605.05=1005.05N轴承类型轴承类型相对轴向载荷相对轴向载荷Fa/Fr e Fa/Fre 名名称称代代号号f0Fa/C0rFa/C0 XYXY判断系数判断系数e调心球轴承调心球轴承10000 1(Y
17、1)0.65(Y2)(e)调心滚子轴承调心滚子轴承20000 1(Y1)0.67(Y2)(e)推力调心滚子轴承推力调心滚子轴承29000 11.211.2圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承30000 100.4(Y)(e)深沟球轴承深沟球轴承60000角接触球轴承角接触球轴承0.1722.300.190.3451.990.220.6891.710.261.0301.550.281.380100.561.450.302.0701.310.343.4501.150.385.1701.040.426.8901.000.440.0151.470.380.0291.400.400.0581.300.430.087
18、1.230.460.120100.441.190.470.1701.120.500.2901.020.550.4401.000.560.5801.000.56 100.410.870.68 100.350.571.1470000AC =2=2570000B= =4070000C =1=15表表13-5径向动载荷系数径向动载荷系数X与轴向动载系数与轴向动载系数Y0.029没有相同的值0.05030.400.0580.43Fa/C0表中没有与计算结果相同的表中没有与计算结果相同的Fa1/C0值，采用线性插值法求值，采用线性插值法求e0.0580.43(0.0290.4)线性插值的原理线性插值的原理
19、角的正切值为对边比邻边0.0503e1 重新查表选取判断系数重新查表选取判断系数e重新计算轴向力重新计算轴向力Fd1=e1Fr1=0.422875.65=369.52NFd2=e2Fr2=0.4011512.62=606.56Ne1=0.422e2=0.401Fa1=Fae+Fd2Fa2=Fd2=606.56NFa1/C0=1006.56/20000=0.05033Fa2/C0=606.56/20000=0.03033两次计算两次计算Fa2/C0结果相差不大，故取结果相差不大，故取重新计算轴向力重新计算轴向力e1=0.422e2=0.401Fa1=1006.56NFa2=606.56N=400
20、+606.56=1006.56N3.求轴承的当量载荷求轴承的当量载荷P1和和P2查下页表并插值可求得径向载荷系数查下页表并插值可求得径向载荷系数X和轴向载荷系数和轴向载荷系数Y轴承类型轴承类型相对轴向载荷相对轴向载荷Fa/Fr e Fa/Fre 名名称称代代号号f0Fa/C0rFa/C0 XYXY判断系数判断系数e调心球轴承调心球轴承10000 1(Y1)0.65(Y2)(e)调心滚子轴承调心滚子轴承20000 1(Y1)0.67(Y2)(e)推力调心滚子轴承推力调心滚子轴承29000 11.211.2圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承30000 100.4(Y)(e)深沟球轴承深沟球轴承60000角接
21、触球轴承角接触球轴承0.1722.300.190.3451.990.220.6891.710.261.0301.550.281.380100.561.450.302.0701.310.343.4501.150.385.1701.040.426.8901.000.440.0151.470.380.0291.400.400.0581.300.430.0871.230.460.120100.441.190.470.1701.120.500.2901.020.550.4401.000.560.5801.000.56 100.410.870.68 100.350.571.1470000AC =2=257
22、0000B= =4070000C =1=15表表13-5径向动载荷系数径向动载荷系数X与轴向动载系数与轴向动载系数Y采用线性插值法求采用线性插值法求Y1对轴承对轴承1X1=0.44Y1=1.3271.300.43(1.400.4)1.400.401.300.43表中没有e=0.422Y10.422轴承轴承2X2=1Y2=0轴承工作时有中等冲击载荷，查表取轴承工作时有中等冲击载荷，查表取表表13-6载荷系数载荷系数载荷性质载荷性质载荷系数载荷系数fP无冲击或轻微冲击无冲击或轻微冲击1.01.2中等冲击中等冲击1.21.8强烈冲击强烈冲击1.83.0应用举例应用举例电机、汽轮机、通风机、水泵等电机
23、、汽轮机、通风机、水泵等机床、车辆、动力机械、起重机、造机床、车辆、动力机械、起重机、造纸机、选矿基、冶金机械、卷扬机等纸机、选矿基、冶金机械、卷扬机等碎石机、轧钢机、钻探机、振动筛等碎石机、轧钢机、钻探机、振动筛等1.21.8轴承的当量载荷轴承的当量载荷:P1=f p(X1Fr1+Y1Fa1)P2=f p(X2Fr2+Y2Fa2)=1.5(0.44875.65+1.3271006.56)=2581.49N=1.5(11512.62+0606.56)=2268.93Nf p=1.54.验算轴承寿命验算轴承寿命 P1P2所以按轴承所以按轴承1的寿命计算的寿命计算所选轴承满足寿命要求。所选轴承满足寿命要求。
