习题1Word文档下载推荐.docx
- 文档编号:17364695
- 上传时间:2022-12-01
- 格式:DOCX
- 页数:21
- 大小:394.33KB
习题1Word文档下载推荐.docx
《习题1Word文档下载推荐.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《习题1Word文档下载推荐.docx(21页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
2)滚动体与内、外圈滚道之间的间隙比较小,而且有些轴承可通过预紧方法消除,运转精度高:
3)轴承的宽度比滑动轴承小,可使机器的轴向结构紧凑;
4)轴承组合结构较简单;
5)消耗润滑剂少,便于密封,易于维护;
6)不需要用贵重的有色金属;
7)滚动轴承是标准件,标准化程度高,由专门的轴承工厂成批生产,能保证质量,成本较低,在使用、安装、更换等方面又很方便。
广泛的应用在中速、中载和一般工作条件下运转的机器中。
存在缺点:
8)承受冲击载荷能力较差;
9)高速重载荷下轴承寿命较低;
10)振动及噪声较大;
11)径向尺寸比滑动轴承大。
▲滚动轴承的设计内容
由于滚动轴承是标准件,其材料、尺寸、型号等都已标准化、系列化,并且由专门的、生产工艺自动化程度较高的轴承工厂大批的生产着各种类型、不同规格和尺寸的轴承,其设计者主要任务是要熟悉国家关于轴承的标准、了解各种轴承的结构和特点,并根据机器的工作条件等方面的要求,进行合理的选用。
同时需要考虑轴承的安装、布置、调整、预紧、固定、配合、润滑、密封、轴的支承刚度等因素。
因此滚动轴承的设计包括两个方面的内容:
滚动轴承的选择设计——类型的选择、尺寸的选择与工作能力的计算
滚动轴承的组合设计——解决轴承的安装、布置、预紧、固定、配合、润滑、密封等问题。
§
16-1滚动轴承的类型和选择
一、滚动轴承的分类
向心轴承:
Fr或Fr+FA——径向接触轴承
▲按轴承承受载荷的方向分(两大类)————向心角接触轴承
推力轴承:
FA或FA+Fr——轴向接触轴承
——推力角接触轴承
▲按滚动体形状分——球轴承
滚子轴承
▲按滚动体列数(排数)分——单列
双列
——滚动体的大小和数量直接影响轴承的承载能力
——滚动体的形状亦直接影响轴承的承载能力
▲按国家的标准GB分——93年国家标准执行国际标准化组织颁布的标准,将轴承分为14类,并且用规定的代号来表示。
二、滚动轴承的基本类型、性能和特点
▲基本概念
1)游隙:
滚动体与内、外圈滚道之间的间隙
游隙是轴承的重要性能指标,其大小对轴承的工作寿命、旋转精度、温升、噪音等性能影响很大。
一般需根据轴承的配合精度、旋转精度、润滑条件、工作温度等要求来确定。
2)接触角α——滚动体与外拳滚道接触点的法线与径向平面间的夹角
接触角是表征轴承结构的参数,也是反映轴承能否承受轴向载荷能力的重要参数。
向心球轴承角接触球轴承角接触滚子轴承推力球轴承
一般来说α↑→FA↑;
反之α↓→FA↓
①α=0——→Fr
②0°
<α≤45°
—→主要承受Fr,同时可承受较大FA
③45°
<α≤90°
—→主要承受FA,同时可承受较大Fr
④α=90°
—→FA
3)角偏差θ
在理想的情况下,轴承内圈轴线与外圈轴线是重合的,但实际上,由于各种原因使轴承内圈轴线与外圈轴线不重合,发生相对倾斜的现象称为角偏差,其夹角称为角偏差。
造成倾斜的原因:
——轴承座孔不平行
——轴承座孔不同轴
——轴的弯曲变形
▲如果轴承能够在较大倾斜角的情况下正常工作,则把轴承具有的这种性能成为调心性能,具有调心性能的轴承称为调心轴承
4)、极限转速nlim
指轴承在一定的载荷及润滑条件下,轴承所允许的最大工作转速。
各种轴承的极限转速,可以从手册中查取。
▲常用滚动轴承的类型名称、性能和特点
类型
代号
轴承名称
标准号
性能特点
极限
转速比
允许
角偏差
10000
GB281
双排钢球,外圈滚道为内球面形,具有自动调心性能。
主要承受径向载荷,也能承受不大的双向轴向载荷
中
3°
角偏斜
20000
与调心球轴承相似。
双排滚子,
有较高承载能力。
允许角偏斜小于调心球轴承
低
1°
~2.5°
30000
能同时受径向和单向轴向载荷,承载能力大。
内、外圈可分离,安装时可调整游隙。
成对使用。
允许角偏斜较小
2’
50000
只能受单向轴向载荷
回转时,因钢球离心力与保持架摩擦发热,故极限转速较低。
套图可分离
≈0°
能受双向的轴向载荷。
其他同推力球轴承
6
(0)
GB276GB4221
结构简单。
主要受径向载荷,也可承受一定的双向轴向载荷。
高速装置中可代替推力轴承。
摩擦系数小,极限转速高,价廉。
应用范围最广
高
8’~16’
7
(6)
能同时受径向载荷和单向轴向载荷。
接触角α有15°
、25°
和40°
三种,轴向承载能力随接触角增大而提高。
需成对使用.
2’~10’
8
(9)
能承受较大单向轴向载荷,轴向刚度高。
极限转速低,不允许轴与外圈轴线有倾斜
N
(2)
用以受较大的径向载荷。
内、外圈间可作自由轴向移动,不能受轴向载荷。
滚子与套圈间是线接触,只允许有很小角位移
2’~4’
NA0000
滚针轴承
只能承受径向载荷,承载能力大,
径向尺寸特小
不允许
▲滚动轴承类型的选择
选择滚动轴承类型时,可根据轴承的工作载荷(大小、性质、方向)、转速的高低、轴的刚度及其他使用要求进行选择:
根据上述类型的性能特点介绍可归纳如下:
球轴承极限转速高于滚子轴承;
向心轴承的极限转速高于推力轴承;
单列的高于双列的极限转速;
滚子轴承的承载能力高于球轴承;
双列轴承的承载能力高于单列轴承;
调心轴承具有调心作用,适合于同轴度不高、轴的刚度较小的场合;
角接触轴承能够承受径向和轴向双向载荷;
其次,球轴承的价格低于滚子轴承的价格。
因此,在选择轴承时:
——转速较高、载荷较小时宜选用球轴承;
——转速较低、载荷较大或有冲击载荷时则选用滚子轴承。
——同时受径向和轴向联合载荷,一般选用角接触球轴承或圆锥滚子轴承;
——若径向载荷较大、轴向载荷小时,可选用深沟球轴承;
——当轴向载荷较大、径向载荷小时,可采用推力角接触球轴承
或选用推力球轴承和深沟球轴承的组合结构。
——当两轴承座孔轴线不对中或由于加工、安装误差和轴挠曲变形大等原因使轴承内外圈倾斜角较大时选用调心轴承。
——为便于安装拆卸和调整间隙常选用内外圈可分离的分离型轴承,如圆锥滚子轴承等。
——选轴承时,精度等级的选择要注意经济性
球轴承比滚子轴承便宜;
同型号尺寸公差等级为P0、P6、P5、P4、P2的滚动轴承价格比约为1:
1.5:
2:
7:
10。
16-2滚动轴承的代号
由于滚动轴承有多种类型,每一种类型的轴承又有不同结构尺寸、不同的制造精度、不同的使用技术要求。
为了便于组织生产和选择使用,国家对滚动轴承编制了代号。
▲国家标准GBT272—93规定的轴承代号由三部分组成:
——基本代号是轴承代号的核心;
——前置代号和后置代号都是轴承代号的补充,只有在遇到对轴承结构、形状、材料、公差等级、技术要求等有特殊要求时才使用,一般情况的可部分或全部省略。
一、基本代号
表示轴承的基本类型、结构和尺寸,包括三项内容:
XXXXX
↓↓↓
类型代号尺寸系列代号内径代号
——类型代号:
用数字或字母表示不同类型的轴承,如上表所示;
——尺寸系列代号:
由两位数字组成。
前一位数字代表宽度系列(向心轴承)或高度系列(推力轴承);
后一位数字代表直径系列。
(表示外径大小)
——内径代号:
表示轴承公称内径的大小,用数字表示。
如果内径代号为00——d=10mm
01——12mm
02——15mm
03——17mm
04~96——=(04~99)×
5mm
二、前置代号:
用字母表示,其代号及其含义可查手册。
三、后置代号:
用字母(或加数字)表示
后置代号共有8组,表示时,分别用“/”分开,其顺序及含义分别为:
1
2
3
4
5
内部结构
密封、防尘与
外部形状
保持架
及其材料
轴承材料
公差等级
游隙
配置
其他
如:
——内部结构代号:
用字母表示。
C、AC、和B——分别代表公称接触角α=15°
。
——公差等级代号:
有/PO、/P6、/P6X、/P5、/P4、/P26个等级代号
其他内容可查相关手册
16-3滚动轴承的选择计算则
一、失效形式
滚动轴承在中心轴向载荷的作用下,可认为载荷由各滚动体平均分担;
滚动轴承在纯径向载荷作用下,如果内外圈不变形,则只有半圈滚动
体受载,且各滚动体的受载大小也不同。
在载荷作用方向上的滚动体受力最大。
受载最大的滚动体的载荷为:
式中Fr——轴承所受的径向力
Z——滚动体个数。
滚动轴承的失效形式
1)疲劳破坏
2)永久变形
3)磨损等。
滚动轴承的设计计算准则
1)对于一般工作条件下转动轴承——寿命计算
——静强度计算
2)对于转速较低的或作摆动运动轴承——静强度计算
3)对于转速较高的轴承——除要作上述计算外,还应作极限转速的计算
二、滚动轴承寿命
1、基本概念
滚动轴承的寿命——指滚动轴承工作时,任一元件发生疲劳点蚀前,轴承转过的总转数或一定转数下的工作小时数。
滚动轴承的基本额定寿命——指一批相同的轴承,在同样的条件下运转,当有10%的轴承发生疲劳点蚀前,轴承转过的总转数或一定转数下的工作小时数。
用L10表示。
滚动轴承基本额定动载荷——基本额定寿命为一百万转时轴承所能承受的恒定载荷取为基本额定动载荷,用Cr、Ca表示
2、滚动轴承的寿命计算公式:
大量的试验表明,滚动轴承的基本额定寿命L与基本额定动载荷C、当量动载荷P之间的关系为
或h
式中ε——寿命指数,对于球轴承ε=3
对于滚子轴承ε=10/3
n——轴承的转数,r/min,
考虑到轴承在温度高于100°
C下工作,基本额定动载荷C有所降低,故引进温度修正系数fT,
考虑到工作中的冲击和振动会使轴承寿命降低,为此引进载荷修正系数fP。
这样,经过修正后滚动轴承的寿命计算公式为
h
式中fT——温度系数,见表16—9
fP——载荷系数,见表16—10
轴承预期寿命的参考值见表16—11
三、滚动轴承的当量动载荷
将实际工作载荷转化为与基本额定动载荷的载荷形式相同、作用效果相当的载荷——当量动载荷。
——当量动载荷是一个假想的载荷
——在当量动载荷作用下,轴承寿命与实际载荷作用下轴承的寿命相同。
当量动载荷P的计算式是:
对于向心轴承只承受径向载荷时
P=Fr
对于推力轴承(α=90°
)只承受轴向载荷时
对于能够承受径向和轴向载荷的向心轴承、角接触轴承为
式中Fr——径向载荷,N;
Fa——轴向载荷,N;
X、Y——径向动载荷系数和轴向动载荷系数,可由表16—12查取。
四、角接触轴承轴向载荷的计算
1.载荷作用中心
角接触轴承在计算支反力时,首先要确定载荷作用中心O,它的位置应为各滚动体的载荷矢量与轴中心线的交点,如图所示
角接触球轴承的载荷作用中心
2、角接触轴承的内部轴向力
由于角接触轴承在结构上存在着接触角α,当它承受径向载荷Fr时,承载区内各滚动体上法向力在轴向方向分力的合力称为内部轴向力,用FS表示,各种角接触轴承的内部轴向力FS见表16—13
为了使内部轴向力得到平衡,通常角接触轴承都要成对使用,对称安装。
安装方式有正装和反装两种,如下图所示。
3、轴向载荷的计算
轴向载荷的计算需根据具体情况由力的平衡关系进行计算。
如图所示,一对角接触轴承采用正装支承,
FR——为作用于轴上的径向载荷;
FA——为作用于轴上的和轴向载荷;
Fr1、Fr2——为两轴承的径向支反力;
Fs1、Fs2——为两轴承的径向支反力作用下,
相应产生的内部轴向力。
各力方向如图所示。
对1轴承:
FA和Fs2是外力
对2轴承;
FA和Fs1是外力
因FA和Fs1的方向相同
——如果Fs1+FA>Fs2轴有向右移动的趋势,使轴承Ⅰ“放松”,轴承Ⅱ“压紧”
Fal=Fs1Fa2=Fs1+FA
——如果Fs1十FA<Fs2轴有向左移动的趋势,使轴承I“压紧”,轴承Ⅱ“放松”
Fal=Fs2-FAFa2==Fs2
▲如果轴承采用“反装”方式,Fal、Fa2的确定方法相同
16-滚动轴承的润滑和密封
一、滚动轴承的润滑
润滑的目的:
降低摩擦阻力和减轻磨损;
吸振、冷却;
防锈等。
▲润滑剂
——润滑油
——润滑脂
——固体润滑剂
▲润滑方式
一般根据速度因数dn值确定:
d——轴颈直径mm;
n——轴的的转速r/min
当dn<(1.5~2)×
105——脂润滑,润滑脂的装填量一般不超过轴承空间的1/3~l/2
当dn>(1.5~2)×
105——油润滑:
浸油润滑,油面高度不超过最低滚动体中心
飞溅润滑
喷油或喷雾润滑,适合于高速轴承
润滑油粘度选择:
主要取决于速度、载荷、温度等工作条件。
见图16—11
某些特殊环境如高温和真空条件下采用固体润滑剂。
二、滚动轴承的密封
密封目的:
阻止润滑剂的流失;
防止外界灰尘、水分等侵入轴承。
密封方式:
按照其原理不同可分为
——接触式密封:
毡圈或橡胶圈,适用在线速度较低的场合
——非接触式密封:
不受速度的限制
——组合式密封:
密封装置的结构和特点见下表
16-滚动轴承的组合结构设计
为保证轴承正常工作,除正确选择轴承类型和尺寸外,还应正确进行轴承的组合设计,考虑并处理好下列几方面的问题:
1)轴承的轴向位置固定;
2)轴承与其他零件的配合;
4)轴承间隙的调整;
5)轴承的安装与拆卸;
6)轴承的润滑与密封等。
一、滚动轴承的固定
1、两端单向固定
适用条件:
普通工作温度下的较短轴
为允许轴工作时有少量热膨胀,轴承安装时,端盖与轴承端面间应留有0.2~0.3mm的轴向间隙,间隙量常用垫片或调整螺钉调节。
2、一端固定、一端游动
适用条件:
轴较长、工作温度较高的场合。
二、轴承组合的调整
1、轴承间隙的调整
方法:
(1)调整轴承端盖与机座间垫片的厚度
(2)通过螺钉调整轴承外圈压盖的位置
见下图
2、轴承的预紧
对于某些可调游隙式轴承,在安装时给予一定的轴向压紧力(预紧力),使轴承内外圈产生相对位移,由此消除游隙,并使内外圈和滚动体接触处产生弹性预变形,从而提高轴的旋转精度和支承刚度,这种方法称为预紧。
方法:
(1)零用金属垫片
(2)将轴承套圈磨窄
3、轴承组合位置(轴系)的调整
目的:
使轴上的零件(如齿轮、带论等)具有准确的工作位置。
调整端盖与机座间的垫片;
调整套杯与机座间的垫片等。
三、滚动轴承的配合
滚动轴承的周向固定和径向游隙的大小是通过轴承与轴及轴承座的配合达到的。
与轴颈的配合——基孔制配合
与轴承座孔的配合——基轴制配合
配合的选择:
应考虑载荷的大小、方向和性质,以及轴的类型、转速和使用条件等因素。
一般来说,转动圈应比固定圈的配合要紧一些
当内圈转动外圈固定时——内圈与轴的配合常取过盈配合或过渡配合,如k6、m6;
外圈与座孔的配合常取较松的过渡配合,如H7、J7、Js7
对于游动支承的轴承,外圈与座孔应取间隙配合,如G7
四、轴承的装拆
轴肩高度通常不大于内圈高度的3/4,过高不便于轴承拆卸。
对外圈也是如此应留出拆卸高度h1
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 习题