机械设计滚动轴承尺寸的选择

§13-5滚动轴承尺寸的选择1滚动轴承的失效形式和基本额定寿命2滚动轴承的基本额定动载荷3滚动轴承寿命计算4滚动轴承的当量动载荷5角接触球轴承和圆锥滚子轴承的径向载荷Fr与轴向载荷Fa的计算6滚动轴承的静载荷5角接触球轴承和圆锥滚子轴承的径向载荷Fr与轴向载荷Fa的计算，小时hPCnLh60106raFFpPfXYFr、Fa↑Fr1、Fa1Fr2、Fa2这两类轴承在使用中因径向力的作用将产生派生的轴向力，为保证正常工作一般成对使用。raFFpPfXY计算当量动载荷应考虑派生轴向力的影响径向载荷Fr1、Fr2：可根据作用在轴上的径向力Fre按平衡条件求出。由Fr1、Fr2派生的轴向力Fd1、Fd2大小由表13-7方向：指向大口圆锥滚子轴承角接触球轴承70000C(a=15º)70000AC(a=25º)70000B(a=40º)Fd=Fr／(2Y)Fd=eFrFd=0.68FrFd=1.14Fr当约有半圈滚动体受载时，Fd的计算公式★Fd2+Fae=Fd1，轴达到平衡⑴Fd2+Fae＞Fd1，轴有向左移动的趋势，2轴承放松，1轴承压紧Fa1=Fd2+Fae，Fa2=Fd2⑵Fd2+Fae＜Fd1，轴有向右移动的趋势，1轴承放松，2轴承压紧Fa1=Fd1，Fa2=Fd1-FaeW21daedFFWF12ddaeFFFW12111ddaeddaFFFFWFF21daeaFFF22daFF计算向心推力轴承的轴向力Fa的方法为：①先通过派生轴向力及外加轴向载荷的计算与分析，判断两支承轴承哪一个被“放松”、哪一个被“压紧”②被“放松”轴承所受实际轴向力等于其本身的内部派生轴向力；被“压紧”轴承所受实际轴向力等于除其本身内部派生轴向力以外的其余各轴向力的代数和向心推力轴承所受轴向力Fa的计算方法也可以归纳为：aeddaaeddaFFFFFFFF122211,max,max　Fa与Fd2同向取“+”Fa与Fd1同向取“+”即：就一个支点的轴承而言，对比其本身派生轴向力与外加轴向力（另一支点的派生轴向力与外加轴向力之合力），其较大者为该轴承的轴向力。受力分析注意点：1)分析计算两支承的径向力Fr1、Fr22)计算因径向力引起的内部派生轴向力Fd1、Fd2，并确定其方向3)判断两支承轴承哪一个被放松、哪一个被压紧4)被放松轴承所受实际轴向力等于其本身的内部派生轴向力；被压紧轴承所受实际轴向力等于除其本身内部派生轴向力以外的各轴向力的代数和（Fa1、Fa2）轴承反力的径向分力在轴心线上的作用点，叫轴承的压力中心两轴承反装时支承跨距大，正装时支承跨距小。6滚动轴承的静载荷静载荷计算主要针对转速极低、摆动或基本上不旋转且承受较大载荷的轴承（主要失效形式为接触应力过大引起的塑性变形）基本额定静载荷：在内外圈相对转速为0时，受力最大的滚动体与内外圈接触处最大接触应力达到某规定值时轴承所受到的载荷，C0与动载荷计算相似，应首先计算当量静载荷P0=X0Fr+Y0Fa校核或轴承选择的公式为：C0≥S0P0S0——轴承静强度安全系数滚动轴承尺寸选择的过程由力分析确定轴承所承受的Fr与Fa计算当量动载荷P=fP(XFr+YFa)明确轴承的工作转速n与预计寿命L10计算轴承应满足的基本额定动载荷PnLC/16101060由轴承样本（手册）查取合适的轴承§13-6轴承装置的设计1支承部分的刚性和同心度2轴承的配置3滚动轴承的轴向紧固4轴承的游隙及轴上零件位置的调整5滚动轴承的配合6滚动轴承的拆装7滚动轴承的润滑8滚动轴承的密封装置1支承部分的刚性和同心度作用：避免轴承在角偏差较大情况下工作，缩短寿命。要求：轴的刚性及支承轴径的同心度；支承座的刚性和同轴度。措施：①增大轴径增加轴的刚度；②轴承座应有足够壁厚或加加强筋，③对轻合金或非金属使用钢或铸铁套杯；④对于一根轴上两个支承的座孔，必须尽可能地保持同心。最好的办法是采用整体结构的外壳，并把两轴承孔一次镗出；⑤轴承孔分为两个外壳，则应组合在一起进行镗孔。措施：①增大轴径增加轴的刚度；②轴承座应有足够壁厚或加加强筋，③对轻合金或非金属使用钢或铸铁套杯；④对于一根轴上两个支承的座孔，必须尽可能地保持同心。最好的办法是采用整体结构的外壳，并把两轴承孔一次镗出；⑤轴承孔分为两个外壳，则应组合在一起进行镗孔。措施：①增大轴径增加轴的刚度；②轴承座应有足够壁厚或加加强筋，③对轻合金或非金属使用钢或铸铁套杯；④对于一根轴上两个支承的座孔，必须尽可能地保持同心。最好的办法是采用整体结构的外壳，并把两轴承孔一次镗出；⑤轴承孔分为两个外壳，则应组合在一起进行镗孔。2轴承的配置一般一根轴上两个支点，每一支点可为一个轴承或几个轴承组合使用。两支点上轴承配置应考虑因素有：轴的位置、防止轴向窜动、轴的受热膨胀伸长等。⑴双支点各单向固定⑵一支点双向固定，另一端支点游动⑶两端游动支承常见有三种：特点：两个轴承各限制一个方向的轴向位移。使用于工作温度变化不大的短轴，必要时可预留补偿间隙。⑴双支点各单向固定圆锥滚子轴承面对面安装，轴承由轴的两端装上圆锥滚子轴承背靠背安装，轴承由一端装上锥齿轮轴深沟球轴承，由轴的两端安装，右端预留间隙特点：两个支承中，一端双向固定，一端游动。其中固定支承内外圈都固定，可承受双向轴向载荷。⑵一支点双向固定，另一端支点游动主要用于跨距大、受热较高的长轴。图1①游动支承若使用内外圈不可分离型轴承，只须固定内圈，而外圈可在轴向双向游动图2固定支承为深沟球轴承，游动支承为圆柱滚子轴承②若使用内外圈可分离型轴承，则内外圈应分别固定。图3因承受较大径向力和轴向力，固定支承由向心深沟球轴承和双向推力轴承组合使用。图4轴向力较大时，固定支承由一对角接触球轴承面对面安装，既承受径向力又承受轴向力，也可背靠背安装⑶两端游动支承特点：两支承皆为游动支承。一般用于人字齿轮的轴的支承。3滚动轴承的轴向紧固–内圈的紧固•轴用弹性挡圈主要用于深沟球轴承承受不大的轴向力的场合•轴端挡圈用螺钉紧固在轴端，用于轴端切割螺纹不方便且承受较大轴向力场合•圆螺母与止动垫圈配合用于高速且轴向力较大场合•圆螺母、止动垫圈、开口外锥套筒配合用于内径为圆锥体的轴承转速、轴向力都不大的场合–外圈紧固•孔用弹性挡圈用于向心轴承，轴向力不大且要求减小轴承装置轴向尺寸的场合•止动环用于有止动槽的深沟球轴承，外壳不便设凸肩或为剖分结构的场合•轴承盖用于各类高转速或轴向力很大的向心、推力、向心推力轴承•用螺纹环用于高速且载荷大而又不宜用轴承盖的情况4轴承的游隙及轴上零件位置的调整轴承游隙调整主要针对角接触球轴承和圆锥滚子轴承，调整游隙即调整滚动体与内外圈滚道之间的间隙及压紧程度，调整轴承受载滚动体的数目，提高轴承承载能力和轴承刚度。⑴游隙的调整⑵轴上零件位置的调整5滚动轴承的配合轴承配合是指内圈与轴颈及外圈与座孔的配合。1.基准制：因为滚动体为标准件，因此：轴承内孔—轴：基孔制轴承外径—座孔：基轴制2.转动圈应比不动圈的配合紧些，且转速越高、载荷越大、振动越强烈时，配合应越紧。转动圈与旋转部分的配合：n6,m6,k6,js6不动圈与不动部分的配合：J7,J6,H7,G73.剖分式机壳、游动圈或经常拆卸的轴承应选取较松的配合。具体的配合公差、配合表面光洁度和几何形状偏差可按手册确定装拆滚动轴承时，不能通过滚动体来传力，以免使滚道或滚动体造成损伤。由于轴承的配合较紧，装拆时以使用专门的工具为宜。错误的施力正确的施力6滚动轴承的装拆滚动轴承的安装：结构不合理！滚动轴承的拆卸：7滚动轴承的润滑润滑的作用：降低摩擦阻力、散热、减小接触应力、吸收振动、防止锈蚀–脂润滑•特点：不易流失，密封简单，只适用于dn值较低情况•主要指标：针入度、滴点(工作温度低于滴点10～30°)–油润滑•特点：脂润滑不能满足要求时使用•主要指标：粘度，转速高、载荷大时选用粘度大的润滑油•润滑方法：①油浴润滑（注意油面高度）、②滴油润滑（常用全损耗系统用油L-AN25）、③飞溅润滑（闭式齿轮箱中常用）、④喷油润滑（高速、重载场合使用，压力油喷嘴对准内圈和保持架之间的间隙）、⑤油雾润滑（用于dn值很大的场合）油浴润滑–固体润滑•特点：用于特殊条件下，如高温、真空等•润滑方法：①用粘结剂将润滑剂粘于滚道和保持架上；②润滑剂加入轴承零件材料中，实现自润滑；③用电镀等方法使摩擦面形成润滑剂薄膜•常见润滑剂材料：二硫化钼、石墨、聚四氟乙烯8滚动轴承的密封装置密封的目的：防止灰尘、水、酸气及其他杂物进入轴承，阻止润滑剂流失⑴接触式密封（在轴承盖内放置软材料或耐磨材料，且与转轴直接接触实现密封）①毡圈密封：用于滑动速度小于4～8m/s的场合，最高不能超过8m/s，摩擦大②唇形密封圈密封v＜10～15m/s，轴径处应经表面硬化；封油时封唇对着轴承，防灰尘时背对轴承③密封环密封含铬铸铁密封环允许v＜100m/s，锡青铜密封环允许v＜60～80m/s⑵非接触式密封避免产生摩擦①隙缝密封：半径间隙常为0.1～0.3mm，并可填入润滑脂②甩油密封径向式曲路密封固定片旋转片旋转片固定片固定片轴向式曲路密封固定片应为剖分式③曲路密封例题：13-2设根据工作条件决定在轴的两端反装两个角接触球轴承。已知轴上齿轮受切向力Ft=2200N，径向力Fr=900N，轴向力Fa=400N，齿轮分度圆直径d=314mm，齿轮转速n=520r/min，运转中有中等冲击载荷，轴承预期计算寿命L’h=15000h。设初选两个轴承型号均为7207C，试验算轴承是否可达到预期计算寿命的要求。1（S1）2（S2）FaFrFt200320解：查滚动轴承样本（或设计手册）可知，7207C轴承的C=23500N，C0=17500N。1.求两轴承受到的径向载荷R1和R212FaFrR2vR1v2.求轴承的计算轴向力A1和A23.求两轴承当量动载荷P1和P24.验算轴承寿命12FaFrR2HR1H作业：P34213-1、13-5谢谢！