过程设备机械设计基础第六章文档格式.docx
- 文档编号:22757584
- 上传时间:2023-02-05
- 格式:DOCX
- 页数:28
- 大小:267.38KB
过程设备机械设计基础第六章文档格式.docx
《过程设备机械设计基础第六章文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《过程设备机械设计基础第六章文档格式.docx(28页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
7)绘制扭矩图(图6-12(h))
由前知T=341070(N·
又根据σB=590N/mm2,由表6-1查得[σ-1]b=55N/mm2和[σ0]b=95N/mm2,故
αT=0.58×
341070=197820(N·
8)绘制当量弯矩图(图6-12)
对于截面b:
(N·
对于截面a和I
Mae=MIe=αT=197820(N·
9)分别计算轴截面a和b处的直径
(mm)
两截面虽有键槽削弱,但结构设计所确定的直径已分别达到40mm和52mm,所以,强度足够。
如所选轴承和键联接等经计算,确认寿命和强度均能满足,则以上轴的结构设计无须修改。
(插入PPT6-2)
四、滚动轴承的载荷
1、额定动载荷
基本额定动载荷简称额定动载荷(N),以C表示。
对于向心轴承,C是径向载荷,以Cr表示;
对于推力轴承,C是轴向载荷,以Ca表示。
各种型号轴承的Cr与Ca值均能在轴承手册中查到。
额定动载荷是由试验得出的。
材质与精度难免存在差异,一组相同型号的轴承,分别在相同条件下转动,当转过106转时,其中10%出现疲劳点蚀,90%完好,则相应的轴承载荷Cr或Ca称为该型号轴承的径向额定动载荷或轴向额定动载荷。
2、当量动载荷
在实际转动中,轴承往往同时承受径向载荷与轴向载荷,不好与单一的表征轴承能力的额定动载荷相比较。
因此,需将径、轴向载荷转化为一个等效的、具有相当量值的载荷,这个载荷就称为当量动载荷(N),以P表示。
对于只承受径向载荷Fr的轴承,P=Fr;
对于只承受轴向载荷Fa的轴承,P=Fa;
对于同时承受Fr与Fa的轴承:
P=xFr+yFa(6-10)
式中:
x、y——分别为径向载荷系数和轴向载荷系数,由表6-10查得。
表6-10当量动载荷的折算系数
轴承类型
Fa/C0r①
e③
单列轴承
双列轴承(或成对安装单列轴承)
Fa/Fr≤e
Fa/Fr>
e
X
Y
调心球轴承
10000
—
1.5tanα②
1
0.42cotα②
0.65
0.65cotα②
调心滚子轴承
20000
0.45cotα②
0.67
0.67cotα②
圆锥滚子轴承
30000
0.4
0.4cotα②
深沟球轴承
60000
0.014
0.028
0.056
0.084
0.11
0.17
0.28
0.42
0.56
0.19
0.22
0.26
0.30
0.34
0.38
0.44
2.3
1.99
1.71
1.55
1.45
1.31
1.15
1.04
1.00
角接触球轴承
70000C
0.015
0.029
0.058
0.087
0.12
0.29
0.58
0.40
0.43
0.46
0.47
0.50
0.55
1.47
1.40
1.30
1.23
1.19
1.12
1.02
1.65
1.57
1.46
1.38
1.34
1.26
1.14
0.72
2.39
2.28
2.11
2.00
1.93
1.82
1.66
1.63
70000AC
0.68
0.41
0.87
0.92
1.41
70000B
0.35
0.57
0.93
①C0r为径向基本额定静载荷,由产品目录查出;
②α为轴承接触角,具体数值按不同型号轴承由产品目录或有关手册查出;
③e为判别轴向载荷Fa对当量动载荷P影响程度的参数。
该表使用顺序:
a、据初选轴承的型号从轴承手册中查出其径向额定静载荷C0r(N);
b、算出该轴承所受轴向力Fa(N)与径向力Fr(N);
c、算出比值Fa/C0r与Fa/Fr;
d、据初选轴承的类型与比值Fa/C0r查出判别系数e或据初选轴承的接触角α算出e。
当Fa/C0r的计算值与表中值相差较多时,应该用插值法算出e值。
e、比较e值与比值Fa/Fr的大小,据轴承滚动体的列数查出系数x、y。
或据α算出y。
3、额定静载荷
基本额定静载荷简称额定静载荷(N),以C0表示。
与额定动载荷C相似,向心轴承是C0r,推力轴承是C0a,均能从轴承手册中查到。
额定静载荷也是由试验得出的。
某一型号的轴承静止不动并承受静载,当受载最大的滚动体与较弱套圈的滚道达到某个规定接触应力时,相应的轴承载荷C0r或C0a称为该型号轴承的径向额定静载荷或轴向额定静载荷。
规定应力与塑性变形量正相关,不同类型的轴承对塑性变形量的限制也不同。
4、当量静载荷
当量静载荷的意义与当量动载荷相似,以P0表示。
只受径向载荷的轴承,P0=Fr;
只受轴向载荷时,P0=Fa;
同时受Fr与Fa时:
P0=x0Fr+y0Fa(6-11)
x0、y0——分别为径向载荷系数和轴向载荷系数,见表6-11。
表6-11当量静载荷的折算系数
代号
单列轴承
双列轴承
X0
Y0
0.6
0.5
0.76
0.52
0.44cotα
0.22cotα
五、滚动轴承的失效形式、计算准则与验算
1、失效形式
(1)点蚀
(2)塑性变形
(3)磨损
2、计算准则
(1)对于一般转速的轴承,即10r/min<
n<
nlim,如果轴承的制造、保管、安装、使用等条件均良好时,轴承的主要失效形式为疲劳点蚀。
因此应以疲劳强度计算为依据进行轴承的寿命验算。
(2)对于摆动或转速极低(n≤10r/min)的轴承,可近似地认为轴承各元件是在静应力作用下工作的,其失效形式为塑性变形。
应进行以不发生塑性变形为准则的安全系数验算。
(3)对于虽然转速较高,但承受重载或冲击载荷的轴承,除必须进行寿命计算外,还应进行安全系数验算。
3、计算寿命
滚动轴承的内圈直径必须与轴颈直径相适应,设计中据此初定轴承型号,由型号查出其额定动负荷C和额定静负荷C0,然后才能计算寿命和安全系数。
当轴承所受载荷为额定动载荷C时,转动到106转时,就开始损坏了。
人们把106转称为轴承的基本额定寿命,简称额定寿命,以L表示。
实际中轴承所受载荷P往往不等于C,此时轴承的寿命Lr为多少呢?
大量试验和理论分析表明,滚动轴承的寿命可由下式计算:
(106转)(6-12)
式中ε为寿命指数,对于球轴承ε=3;
对于滚子轴承ε=10/3。
将转数换算成给定转速n(r/min)下的小时数,并以Lh表示实际寿命,则:
(h)(6-13)
4、预期寿命
轴承的预期寿命是设计值,是计划要达到的寿命(h),以[Lh]表示。
若轴承寿命过短,使用中需经常更换损坏的轴承,既造成浪费,又影响生产;
反之则会使机器笨重,增加制造成本。
因此,预期寿命应综合考虑机器的需要,因轴承损坏而停车所造成的后果等因素,选取适当值。
参见表6-12。
表6-12轴承预期寿命[Lh]的参考值
使用情况
机器种类
预期寿命/h
不经常使用的仪器和设备
门窗启闭装置,汽车方向指示器等
300~3000
间断使用的机械,若因轴承故障而中断使用时,不会引起严重后果
一般手工操作机械,农业机械,装配吊车,使用不频繁的机床,自动送料装置
3000~8000
间断使用的机械,若因轴承故障而中断使用时,能引起严重后果
发电站辅助机械,流水作业线自动传送装置,皮带运输机,车间吊车
8000~14000
每天工作8h的机器(利用率不高)
一般齿轮传动装置,破碎机,起重机,一般机械
10000~24000
每天工作8h的机器(利用率较高)
机床,连续使用的起重机,印刷机械,离心机,鼓风机
20000~30000
连续工作24h的机器
空气压缩机,水泵,矿山卷扬机,轧钢机齿轮装置
40000~50000
连续工作24h运转,中断工作能引起严重后果的机器
电站主要设备,坑井水泵,给排水装置,矿用通风机
≈100000
5、寿命验算
考虑到机器工作时常有振动冲击和温升,会降低轴承寿命,分别引入载荷系数fp和温度系数fr,见表6-13和表6-14。
修正后的轴承寿命验算公式为:
(h)(6-14)
表6-13载荷系数fP
载荷性质
举例
fP
无冲击或轻微冲击
电机、汽轮机、通风机、水泵
1.0~1.2
中等冲击
机床、车辆、内燃机、冶金机械、起重机械、减速器
1.2~1.8
强大冲击
轧钢机、破碎机、钻探机、剪床
1.8~3.0
表6-14温度系数fT
轴承工作温度/℃
120
125
150
175
200
225
250
300
fT
0.95
0.90
0.85
0.80
0.75
0.70
0.60
6、安全系数验算
(6-15)
表6-15滚动轴承的安全系数S0
静止和缓慢摆动轴承
连续旋转轴承
使用场合
S0
使用要求和载荷性质
球轴承
滚子轴承
水坝闸门装置
≥1
对旋转精度及平稳性要求较高或受冲击载荷
1.5~2
2.5~4
吊桥
≥1.5
大型起重吊钩(附加载荷小)
正常使用
0.5~2
1~3.5
小型起重吊钩(附加载荷大)
≥1.6
对旋转精度及平稳性要求较低,没有冲击、振动
1~3
例6-4在平稳载荷下工作的6211型轴承,工作转速n=1460r/min,承受径向载荷Fr=2400N,轴向载荷Fa=1000N,试计算该轴承的寿命。
1、确定当量动载荷P值
由附录查得,6211轴承的C0r=29200N,故
Fa/C0r=1000/29200=0.034
由附录查得e=0.23
Fa/Fr=1000/2400=0.42>
查表6-10,X=0.56,Y=1.93,由式(6-10)
P=XFr+YF=0.56×
2400+1.93×
1000=3274N
2、计算寿命
由附录查得,Cr=43200N,由式(6-13)
h
该轴承的寿命为26225h。
六、滚动轴承的组合结构
1、轴承内外圈的轴向固定方法
表6-16常用的轴承内圈轴向固定方式及特点
序号
2
3
4
简图
(插图)
固定方式
利用轴肩作为内圈的单向固定
用弹性挡圈固定
用圆螺母和止动垫圈固定
用压板和螺钉固定
特点
结构简单,轴向尺寸小,可用于两端固定的支承结构形式
结构简单,轴向尺寸小,多用于深沟球轴承的固定
可承受较大的轴向载荷,固定可靠
多用于轴径d>
70mm的场合。
优点是不在轴上车螺纹,允许转速较高
表6-17常用的轴承外圈的轴向固定方式及特点
5
用轴承端盖固定
靠座孔内挡肩固定和轴承端盖(未画出)固定
靠衬套挡肩和轴承端盖(未画出)固定
靠调节螺钉和调节环固定
结构简单,固定可靠,调节方便
结构简单、装拆方便、占空间位置小,多用于向心类轴承
结构简单,工作可靠
应用衬套,可使座孔为通孔,可调节轴向位置,装配工艺性好
便于调节轴承间隙,用于角接触轴承
2、轴承组的轴向固定
(1)两端单向固定
图6-30轴承两端固定的组合形式
(2)一端双向固定一端游动
图6-31一端双向固定一端游动的组合形式
3、轴系的轴向调整
1)轴承间隙的调整
轴承间隙调整的常用方法有:
(1)调整垫片,如图6-30所示。
(2)调整环,如图6-32(a)所示。
(3)调节螺钉,如图6-32(b)所示。
如图6-32轴向间隙的调整方法
2)轴承组的轴向调整
图6-33轴上零件轴向位置调整示意图
图6-34小锥齿轮轴的调整结构
4、轴承的预紧
图6-35滚动轴承的预紧
5、轴承的配合与装拆
1)轴承的配合
滚动轴承是标准件,其内圈与轴颈的配合采用基孔制,外圈与轴承座孔的配合采用基轴制。
滚动轴承公差带与一般圆柱面配合的公差带不同,轴承内径和外径的上偏差为0,下偏差为负,所以内圈与轴配合较紧,而外圈与座孔的配合较松。
轴承配合的选择,应根据机器的工作条件,载荷的大小及性质,转速的高低,工作温度及内外圈中哪一个转动等因此来决定。
(1)一般内圈随轴一起转动,外圈固定不动,故内圈常取具有过盈的过渡配合,如r6、n6、m6、k6、j6;
外圈常取较松的配合,如G7、H7、J7、K7、M7等。
(2)高速、轻载情况下应采用较紧配合。
(3)游动支承的轴承外圈与座孔间应采用间隙配合,但又不能过松而发生相对转动。
滚动轴承内外圈配合的具体选择,可参阅轴承手册或机械设计手册。
2)轴承的装拆
图6-36安装轴承内圈图6-37同时安装轴承内外圈
图6-38滚动轴承的拆卸
图6-39便于外圈拆卸的座孔结构
七、轴承的润滑与密封
1、润滑剂的选择
润滑脂不易流失,易于密封,油膜强度高、受温度的影响小,一次加脂可以工作较长时间,但是摩擦损失较大,机械效率较低,适于重载低速或带有冲击的场合。
润滑油则与之相反,它的独特优点是具有散热和清洗作用。
表6-18滑动轴承常用润滑油牌号选择(工作温度10~60℃)
轴颈圆周速度/(m/s)
轻载
p<
3MPa
中载
p=3~7.5MPa
重载
p>
7.5~30MPa
运动粘度/
(10-6m2/s)
适用油
牌号
0.3~1.0
60~80
L—AN46
L—AN68
85~115
L—AN100
10~20
L—AN150
1.0~2.5
40~80
65~90
2.5~5.0
40~60
L—AN32
5.0~9.0
15~50
L—AN15
L—AN22
>
9
5~22
L—AN7
L—AN10
表6-19滑动轴承用润滑脂选择
轴承压强/MPa
最高工作温度/℃
选用润滑脂牌号
<
1.0
1.0~6.5
6.5
≤1.0
0.5~5.0
≤0.5
75
55
110
100
钙,锂基脂L—XAAMHA3,ZL—3
钙,锂基脂L—XAAMHA2,ZL—2
钙,锂基脂L—XACMGA2,ZL—2
钙,钠基脂ZGN—2
锂基脂ZL—3
表6-20滚动轴承用润滑油的选择
轴承工作
温度℃
速度系数(dn值)
mm·
r/min
工作条件
普通载荷(3MPa)
重载荷或冲击载荷(3~20MPa)
适用粘度,
mm2/s
(40℃)
选用油的牌号
-30~0
15~32
N15冷冻机油
N32冷冻机油
32~46
N46冷冻机油
0~60
15000以下
32~68
N32、N46、N68机械油
20号、30号汽轮机油
32~150
N68、N100、N150机械油
45号、55号汽轮机油
6号、10号汽油机油
15000~75000
N32、N46机械油
20号汽轮机油
46~100
N46、N68、N100机械油
30号、45号汽轮机油
75000~150000
N15、N32机械油
28~36
N32机械油
150000~300000
4~15
5号、7号主轴油
N10、N15机械油
13~16
15号主轴油
N15机械油
60~100
100~150
N100、N150机械油
10号汽油机油
14~28
(100℃)
15号汽油机油
24号汽缸油
19号压缩机油
68~100
N68、N100机械油
6号汽油机油
40号CA柴油机油
滚针轴承
46~68
N46、N68机械油
30号汽轮机油
45号汽轮机油
注:
(1)dn为轴承内径d和转速n的乘积;
(2)各种载荷系指单位面积载荷,即压强P。
表6-21滚动轴承用润滑脂的选择
轴承内径
mm
温度,℃
操作环境
轴转数,r/min
300
300~1500
1500~3000
3000~5000
20~140
100
50~100
潮湿有水
干燥
潮湿
有水
3、4号钙基
3号钠基
2号钙—钠基
锂基
2、3号钙基
2、3号钠基
1、2号钙—钠基
1、2号钙基
2号钠基
1号钙—钠基
1号钙基
1号复合钙基
表6-22各种滚动轴承用润滑油、脂的许用dn值(单位:
104mm·
r/min)
脂润滑
油润滑
油浴
滴油
循环油(喷油)
油雾(喷雾)
圆柱滚子轴承
推力球轴承
16
12
10
8
25
6
40
23
60
30
15
60
- 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:
- 过程 设备 机械设计 基础 第六