第12章习题及解答

第12章习题及解答12.1滚动轴承主要类型有哪几种？各有何特点？试画出它们的结构简图。解:请参阅教材表14.1。12.2说明下列型号轴承的类型、尺寸、系列、结构特点及精度等级：32210E，52411/P5，61805，7312AC，NU2204E。解：32210E------圆锥滚子轴承、宽轻系列、内径50、加强型；52411/P5----推力球轴承、宽重系列、内径55、游隙5级；61805--------深沟球轴承、正常超轻、内径25；7312AC-----角接触球轴承、窄中系列、内径60、接触角25；NU2204E----无挡边圆柱滚子轴承、窄轻系列、内径20、加强型。12.3选择滚动轴承应考虑哪些因素？试举出1~2个实例说明之。解：载荷性质、转速、价格等。12.4滚动轴承的主要失效形式是什么？应怎样采取相应的设计准则？解：疲劳点蚀、塑性变形；寿命、静载荷校核。12.5试按滚动轴承寿命计算公式分析：（1）转速一定的7207C轴承，其额定动载荷从C增为2C时，寿命是否增加一倍？解:由公式FCnLh60106可知,当额定动载荷从C增为2C时,寿命增加应为C2(2)转速一定的7207C轴承，其当量动载荷从P增为2P时，寿命是否由Lh下降为Lh/2？解:由公式FCnLh60106可知,当其当量动载荷从P增为2P时,寿命下降应为21(3)当量动载荷一定的7207C轴承，当工作转速由n增为2n时，其寿命有何变化？解:由公式FCnLh60106可知,当工作转速由n增为2n时，其寿命为原来的2112.6选择下列正确答案。滚动轴承的额定寿命是指一批相同的轴承，在相同的条件下运转，当其中10%的轴承发生疲劳点蚀时所达到的寿命。（a）1%（b）5%（c）10%（d）50%12.7一矿山机械的转轴，两端用6313深沟球轴承；每个轴承受径向载荷R=5400N，轴的轴向载荷A=2650N，轴的转速n=1250r/min，运转中有轻微冲击，预期寿命Lh=5000h，问是否适用？解:（1）由机械零件设计手册得6313深沟球轴承的C0=56500N,A/C0=2650/56500=0.0469,查表14.11得e=0.25（2）而A/R=2650/5400=0.49＞e,查表14.11得X=0.56,Y=1.85,故径向当量动载荷为P=0.56×5400+1.85×2650=7926.5(3)由机械零件设计手册得6313深沟球轴承的C=72200,因t100C，由表14.8查得fT=1，因载荷有轻微冲击，由表14.9查得fF=1.1，对球轴承取=3。将以上有关数据代入下式FfCfnLPTh6010675705.79261.1722001250601036hL＞5000,故该深沟球轴承适用。12.8根据工作条件，某机械传动装置中轴的两端各采用一深沟球轴承，轴颈直径d=35mm，转速n=1460r/min，每个轴承受径向负荷R=2500N，常温下工作，负荷平稳，预期寿命Lh=8000h，试选择轴承的型号。解:（1）初选轴承的型号为6307,由机械零件设计手册得6307深沟球轴承的C0r=17800N,Cr=25800(2)由于轴承在常温下工作,由表14.8查得fT=1，载荷负荷平稳，由表14.9查得fF=1.0，对球轴承取=3。将以上有关数据代入下式FfCfnLPTh60106得125462500258001460601036hL＞Lh=8000h故可选轴承的型号为6307。12.9一深沟球轴承6304承受径向力R=4kN，载荷平稳；转速n=960r/min，室温下工作，试求该轴承的额定寿命，并说明能达到或超过此寿命的概率。若载荷改为R=2kN时，轴承的额定寿命是多少？解:（1）由于轴承在常温下工作,由表14.8查得fT=1，载荷负荷平稳，由表14.9查得fF=1.0，对球轴承取=3。将以上有关数据代入下式FfCfnLPTh60106得5.492400012200960601036hLh能达到或超过此寿命的概率为10%。若载荷改为R=2kN时，则轴承的额定寿命为6.3940200012200960601036hLh12.10图14.25所示为一对7209C轴承，承受径向负荷R1=8kN，R2=5kN，试求当轴上作用的轴向负荷为FA=2kN时，轴承所受的轴向负荷A1与A2。图14.25图14.26解:（1）计算轴承1、2的轴向力AA、AB由表14.12可知70000C型轴承的内部轴向力SA、SB为S1=0.5R1=0.5×8=4kNS2=0.5R1=0.5×5=2.5kN因为S2＋FA=2.5+2=4.5＞S1=4所以轴承1被压紧,则二轴承所受的轴向负荷A1与A2为A1=S2＋FA=4.5kNA2=S2=2.5kN12.11如图14.26中一对30307圆锥滚子轴承，已知轴承1和轴承2的径向载荷分别为R1=584N，R2=1776N，轴上作用的轴向载荷FA=146N。轴承载荷有中等冲击，工作温度不大于100C，试求轴承1和轴承2的当量动载荷P。解:（1）计算轴承1、2的轴向力AA、AB由机械零件设计手册得30307圆锥滚子轴承的Cr=71200N,C0r=50200N,Y=1.9,e=0.31表14.12可知圆锥滚子轴承轴承的内部轴向力SA、SB为S1=R1/2Y=584/（2×1.9）=153.6NS2=R2/2Y=1776/（2×1.9）=467.4N因为S2＋FA=467.4+146=613.4＞S1=153.6所以轴承1被压紧,则二轴承所受的轴向负荷A1与A2为A1=S2＋FA=613.4NA2=S2=467.4N(2)计算轴承1、2的当量动载荷31.026.017764.46731.005.15844.6132211RARA查表18-11可得X1=0.40、Y1=1.9；X2=1、Y2=0。故当量动载荷为N1776N13994.6139.158440.021PP12.12一双向推力球轴承52310，受轴向负荷A=4800N，轴的转速n=1450r/min，负荷有中等冲击，试计算其额定寿命。解：（1）查机械零件设计手册得52310的Cr=74.5kN（2）P=A=4800N（3）取fT=1.0，fF=1.4，则轴承的额定寿命为1566148004.1745001450601036hLh12.13某机械的转轴，两端各用一个径向轴承支持。已知轴颈d=40mm，转速n=1000r/min，每个轴承的径向载荷R=5880N，载荷平稳，工作温度t=125C，预期寿命Lh=5000h，试分别按深沟球轴承和圆柱滚子轴承选择型号。并比较之。解：（1）初选深沟球轴承和圆柱滚子轴承型号为6208(Cr=22800,C0r=15800)和N2208(Cr=36500,C0r=24000)(2)由表14.8查得fT=0.95，载荷负荷平稳，由表14.9查得fF=1.0，对球轴承取=3,对滚子轴承=10/3。将以上有关数据代入下式FfCfnLPTh60106对球轴承1.83358802280095.01000601036hLh,不满足要求,再选6408(Cr=50200,C0r=37800),得8.889158805020095.01000601036hLh对圆柱滚子轴承1564358803650095.0100060103/106hLh可看出圆柱滚子轴承比球轴承的承载能力大得多。12.14根据工作要求选用内径d=50mm的圆柱滚子轴承。轴承的径向载荷R=39.2kN，轴的转速n=85r/min，运转条件正常，预期寿命Lh=1250h，试选择轴承型号。解：（1）初选圆柱滚子轴承型号为N410(Cr=11500)（2）P=R=39200N（3）取fT=1.0，fF=1.0,代入下式,得495039200115008560103/106hLh所选轴承型号为N410合适。12.15一齿轮轴由一对30206轴承支承，支点间的跨距为200mm，齿轮位于两支点的中央。已知齿轮模数mn=2.5mm，齿数z1=17，螺旋角=16.5，传递功率P=2.6kW，齿轮轴的转速n=384r/min。试求轴承的额定寿命。解：(1)计算齿轮的作用力4.646613846.21055.91055.966nPTN·mm5.2917326.448.129322211dTFtN5.1107FrN2.864FaN(2)计算轴向力R2V=457.98R1V=649.5R1H=R2H=1458.758.15962/1111VHRRR95.15282/1222VHRRR4992.38.1596211YsR8.4772.395.1528222YsR轴承采用面对面布置,因S2+FA=477.8+864.2=1342S1,故轴承1被压紧,轴承2被放松。则A1=1342N，A2=477.8N(3)计算轴承的寿命查手册得30206的Cr=41.2kN,C0r=29.5kN,e=0.37,Y=1.637.084.08.1596134211RA37.031.096.15288.47722RAP1=0.4R1+1.6A1=0.4×1596.8+1.6×1342=2785.92N。P2=R2=1528.95N取fT=1.0，fF=1.0则14020292.27854120038460103/106hLh12.16指出图14.27中各图的错误，说明其错误原因，并加以改正。图14.27解：（a）编号见图。1.轴肩过高，应低于轴承内圈端面高度；2.轴应比轮毂短2~3mm；3.键槽太长，应缩短；4.套筒过高，应低于轴承内圈端面高度；5.应留间隙；6.应设密封；7.应有轴向定位（轴肩）；8.应有周向定位（键）。9.装轴承的轴段太长,轴承右端的轴径应缩小。10.两端的轴承端盖应有调整垫片。解：（b）1.左边轴承的轴肩过高，应低于轴承内圈端面高度；2.轴应比蜗轮轮毂短2~3mm；3.右边轴承的套筒过高，应低于轴承内圈端面高度；4.联轴器不应与轴承端盖接触,应分开;5.联轴器右端不应加压板,应去掉;6.两端的轴承端盖应有调整垫片。7.二个键槽应在同一母线上。解：（c）1.应留间隙，应设密封；2.轴承端盖没有顶住轴承外圈;3.二端轴承端盖应有调整垫片;4.轴承座孔不需要凸肩;5.轴环过高，应低于轴承内圈端面高度；6.箱体应有约高2-3mm的凸台,7.应有套筒定位,作轴承和齿轮的轴向固定;8.键槽太长，应缩短。