机械设计滑动轴承和滚动轴承教学课件PPT
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
——寿命指数
代入一组数据求解
P=C L10=1（106r）
P—L曲线
∴
或
当工作t>120℃时，因金属组织硬度和润滑条件等的变化，轴承的基本额定动载荷C有所下降
∴引入温度系数 f t
当P、n已知，预期寿命为Lh` ， 则要求选取的轴承的额定动载荷为
——选轴承型号和尺寸
例：圆锥滚子轴承30208的基本额定动载荷C＝34000N，极限转速nlim＝5000r/min，承受当量动载荷P＝3000N，要求预期寿命[Lh]=50000h，求允许的最高转速为多少？
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
σH
t
内圈或滚动体上某一点σH的变化规律。
外圈上某一点σH的变化规律。
σH
t
均为脉动循环。
二、应力变化规律
三、角接触轴承同时受 Fr 和 Fa （7000型，3000型）
（1）角接触轴承的附加轴向力FS
FS≈1.25Fr tgα
FS方向——有使内、外圈分 离的趋势。 要成对使用、对称安装
Fr
Fs
F
Fs方向：由轴承外圈的宽边指向窄边，通过内圈作用于轴上。
正装
反装
四、滚动轴承的失效形式和计算准则
主要失效形式：
1）疲劳点蚀
润滑和维护良好
2）塑性变形
转速很低或作间歇摆动
3）磨损
润滑不良、 密封不严、 多尘条件
套圈胶合
滚道磨损
计算准则：
一般轴承——疲劳寿命计算（针对点蚀）静强度计算
由表18.7知，X、Y受e——轴向载荷“判断系数”影响
由
确定
1）当
时，Fa较小，忽略不计，取X=1、Y=0；
2）当
时，需计入Fa影响，X＜1，Y＞0，查手册
考虑机器冲击振动，P的公式为：
fd——冲击载荷系数（表18.8）
※
三、滚动轴承的寿命计算公式
载荷与寿命的关系
=3 球轴承 = 10/3 滚子轴承
按滚动体形状：
球 轴承 ——承载能力低，极限转速高
滚动轴承的主要类型、结构和特点
1
4
2
3Hale Waihona Puke 5NAN2
6
7
0：双列角接触球轴承 1：调心球轴承 2：调心滚子轴承 3：圆锥滚子轴承 5：推力球轴承 6：深沟球轴承 7：角接触球轴承 2：推力调心滚子轴承 N：圆柱滚子轴承 NA：滚针轴承 4：双列深沟球轴承 8：推力圆柱滚子轴承 9：推力圆锥滚子轴承
1、基本额定静载荷C0
当轴承转速很低或作间歇摆动时，轴承的失效形式为塑性变形
2、按静载选择轴承的条件
二、滚动轴承的极限转速n lmin
轴承实际许用转速为
高速轴承
滚动轴承尺寸选择的过程
确定轴承所承受的FR与FA
计算当量动载荷FP=fP(XFR+YFA)
明确轴承的工作转速n与预期寿命L10
5）便于装拆和间隙调整——内、外圈不分离的轴承
7）经济性，球轴承比滚子轴承便宜
8）优先考虑用普通公差等级的深沟球轴承
座孔不平形
不同轴
挠曲变形
§15—4 滚动轴承的受力分析、失效形式及计算准则
一、滚动轴承的载荷分布
1、受轴向载荷Fa
各滚动体平均分担
2、受径向载荷Fr
上半圈滚动体不受力 下半圈滚动体受力 ，受力最大的滚动体载荷约为5Fr/Z(点接触）
３．角接触球轴承——7 ００００
２．圆锥滚子轴承——3００００
二、滚动轴承的代号
4．推力球轴承——5 ００００
最常用几种 ：
１．深沟球轴承——６００００
基本代号
前置代号
后置代号
前置代号
基本代号
后置代号
五 四 三 二 一
∣ 轴承分部件代号
∣ 内径代号
∣ 宽度系列代号
——角接触球轴承7类（n较高时）
同时受Fr和Fa均较大时
——圆锥滚子轴承3类（n较低时）
Fr较大，Fa较小时
Fa较大，Fr较小时
3）要求n<nlim——极限转速
6、7、N——nlim较高
5——nlim较低
4）轴的刚性较差，轴承孔不同心——调心轴承
——深沟球轴承
——深沟球轴承+推力球轴承 或推力角接触轴承
P = Fr
3．同时受径向载荷Fr和轴向载荷Fa的轴承
2．对只能承受轴向载荷Fa的轴承（5和8）
P = Fa
P = X Fr +Y Fa
X——径向载荷系数 Y——轴向载荷系数
引入载荷系数 fd 表18-8
P = fd Fr P = fd Fa P = fd ( X Fr + Y Fa )
∣ 直径系列代号
∣ 类型代号
∣ 其他代号
∣ 公差等级代号
∣ 特殊轴承材料代号
∣ 保持架及材料代号
∣ 密封与防尘代号
∣ 内部结构代号
∣ 游隙代号
分部件： 内圈L 外圈 保持架 K 滚动体
表示轴承结构、形状、材料、公差等级等
1、基本代号
（1）轴承类型
1 3 5 6 7N
滑动轴承
§1５.1 概述滑动轴承 一。目前滑动轴承应用的主要场合： 1.转速极高的轴承 2.载荷特重的轴承 3.冲击很大的轴承 4.要求特别精密的轴承 5.剖分式轴承 6.有特殊要求的轴承
二。滑动轴承的材料 1.轴承合金：仅用于轴承衬 2.青铜：广泛应有 3.铝基合金 4.铸铁：经济、耐磨 5.粉末冶金：含有轴承 6.非金属材料
解：
考虑极限转速 ，综合考虑，轴承允许的最高工作转速为1090 r/min。
例2：有一型号为6207的深沟球轴承,已知径向载荷Fr=2300N,轴向载荷Fa=600N,径向基本额定静载荷C0r=15200N,转速n=2900r/min,基本额定动载荷C=25500,载荷平稳，若要求其预期寿命为5000小时，试校核该轴承的寿命。（已知判断系数e＝0.24，当Fa∕Fr≤e时，X＝1，Y＝0；当Fa∕Fr≥e时，X＝0.56，Y＝1.8）
轴瓦结构 整体式轴瓦和剖分式轴 轴瓦由1~3层制成
三。 径向滑动轴承的结构
整体式滑动轴承结构
剖分式滑动轴承结构
斜剖分式滑动轴承
调心滑动轴承
可调间隙的滑动轴承
五。轴瓦结构
轴瓦的固定
整体式轴瓦
轴瓦结构：由1~3层材料制成
轴瓦内表面结构
油沟与油槽的位置
解：
1.求X,Y
P=fp（XFr+YFa）=0.56×2300+1.8×600=2368N
因Fa/Fr=600/2300=0.26﹥e 查表得： X=0.56, Y=1.8
2.计算当量动载荷Ｐ
3.求轴承寿命
该轴承满足要求
大于5000小时
§15—6 滚动轴承的静载荷与极限转速
一、滚动轴承的静载荷
a) d=10, 12, 15, 17mm 时
代号 00 01 02 03
b) d= 20 ~ 480mm 时
d=代号×5(mm)
基本代号 五 四 三 二 一 类型 内径 直径系列 宽度系列多数正常系列可不标
轴承寿命
基本额定寿命L10
——同一批轴承在相同工作条件下工作，其中90%的轴承在产生疲劳点蚀前所能运转的总转数L10（以106为单位）或一定转速下的工作时数 Lh
轴承的基本额定寿命L10=1时，轴承所能承受的载荷
2、基本额定动载荷C
由试验得到
二、滚动轴承的当量动载荷P
1．对只能承受径向载荷Fr的轴承（N、NA轴承）
优点：
1）摩擦阻力距较小，起动力矩小；
2）径向游隙较小，运动精度高；
3）轴向宽度较小；
4）可同时承受径向、轴向载荷,轴承组合较简单;
5）便于密封、易于维护；
6）不需有色金属，标准件，成本低。
三、滚动轴承的特点
缺点：
1）承受冲击载荷能力差；
2）振动、噪音较大；
3）径向尺寸较大；
4）有的场合无法使用；
低速或摆动轴承——只进行静强度计算
高速轴承——进行疲劳寿命计算、校验极限转速。
三个基本性能参数： 考虑疲劳寿命要求－－－基本额定动载荷 考虑静强度要求－－－－基本额定静载荷 控制磨损－－－－－－－极限转速
§15—5 滚动轴承的动载荷和寿命计算
一、基本额定寿命和基本额定动载荷
1、基本额定寿命L10
—深沟球轴承
—圆锥滚子轴承
—角接触球轴承
—调心球轴承
—圆柱滚子轴承
—推力球轴承
基本代号右起五位
（2）尺寸系列
基本代号右起三、四位
宽度系列——右起第四位
0系列（正常宽度）可省略
有时1系列也可省略
数字 0 ~ 9
直径系列——右起第三位
数字 0 ~ 9
（3）轴承的内径——右起一二位数字
§15—3 滚动轴承的类型与选择
一、滚动轴承的主要类型与特点
接触角
向心轴承
径向力
向心角接触轴承
推力角接触轴承
推力轴承
径向力（主要） 轴向力
径向力 轴向力 （主要）
轴向力
按受载荷方向分：向心轴承、推力轴承、向心推力轴承
滚子轴承——承载能力高，极限转速低
特殊情况
有时轴承需成对安装（配置代号）。
面对面（/DF） 背对背(/DB) 串联(/DT)
三、滚动轴承类型的选择
工作载荷、转速、支承刚性、安装精度
1） 转速高，载荷小，旋转精度高→ 球轴承
转速低，载荷大，或冲击载荷→ 滚子轴承
2）主要受Fr → 向心轴承
主要受Fa，转速不高时→推力轴承
油槽的尺寸可查相关的手册。
内圈、外圈、滚动体、保持架
§15—2 滚动轴承概述
一、滚动轴承的构造
保持架、 外圈、 内圈
滚动体
滚动体的形状
二、滚动轴承的材料 强度高且耐磨的合金钢，内圈、外圈、滚动体：轴承铬钢GCr15，硬度 60~65 HRC 保持架：低碳钢；铜、铝、工程塑料
代入一组数据求解
P=C L10=1（106r）
P—L曲线
∴
或
当工作t>120℃时，因金属组织硬度和润滑条件等的变化，轴承的基本额定动载荷C有所下降
∴引入温度系数 f t
当P、n已知，预期寿命为Lh` ， 则要求选取的轴承的额定动载荷为
——选轴承型号和尺寸
例：圆锥滚子轴承30208的基本额定动载荷C＝34000N，极限转速nlim＝5000r/min，承受当量动载荷P＝3000N，要求预期寿命[Lh]=50000h，求允许的最高转速为多少？
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
σH
t
内圈或滚动体上某一点σH的变化规律。
外圈上某一点σH的变化规律。
σH
t
均为脉动循环。
二、应力变化规律
三、角接触轴承同时受 Fr 和 Fa （7000型，3000型）
（1）角接触轴承的附加轴向力FS
FS≈1.25Fr tgα
FS方向——有使内、外圈分 离的趋势。 要成对使用、对称安装
Fr
Fs
F
Fs方向：由轴承外圈的宽边指向窄边，通过内圈作用于轴上。
正装
反装
四、滚动轴承的失效形式和计算准则
主要失效形式：
1）疲劳点蚀
润滑和维护良好
2）塑性变形
转速很低或作间歇摆动
3）磨损
润滑不良、 密封不严、 多尘条件
套圈胶合
滚道磨损
计算准则：
一般轴承——疲劳寿命计算（针对点蚀）静强度计算
由表18.7知，X、Y受e——轴向载荷“判断系数”影响
由
确定
1）当
时，Fa较小，忽略不计，取X=1、Y=0；
2）当
时，需计入Fa影响，X＜1，Y＞0，查手册
考虑机器冲击振动，P的公式为：
fd——冲击载荷系数（表18.8）
※
三、滚动轴承的寿命计算公式
载荷与寿命的关系
=3 球轴承 = 10/3 滚子轴承
按滚动体形状：
球 轴承 ——承载能力低，极限转速高
滚动轴承的主要类型、结构和特点
1
4
2
3Hale Waihona Puke 5NAN2
6
7
0：双列角接触球轴承 1：调心球轴承 2：调心滚子轴承 3：圆锥滚子轴承 5：推力球轴承 6：深沟球轴承 7：角接触球轴承 2：推力调心滚子轴承 N：圆柱滚子轴承 NA：滚针轴承 4：双列深沟球轴承 8：推力圆柱滚子轴承 9：推力圆锥滚子轴承
1、基本额定静载荷C0
当轴承转速很低或作间歇摆动时，轴承的失效形式为塑性变形
2、按静载选择轴承的条件
二、滚动轴承的极限转速n lmin
轴承实际许用转速为
高速轴承
滚动轴承尺寸选择的过程
确定轴承所承受的FR与FA
计算当量动载荷FP=fP(XFR+YFA)
明确轴承的工作转速n与预期寿命L10
5）便于装拆和间隙调整——内、外圈不分离的轴承
7）经济性，球轴承比滚子轴承便宜
8）优先考虑用普通公差等级的深沟球轴承
座孔不平形
不同轴
挠曲变形
§15—4 滚动轴承的受力分析、失效形式及计算准则
一、滚动轴承的载荷分布
1、受轴向载荷Fa
各滚动体平均分担
2、受径向载荷Fr
上半圈滚动体不受力 下半圈滚动体受力 ，受力最大的滚动体载荷约为5Fr/Z(点接触）
３．角接触球轴承——7 ００００
２．圆锥滚子轴承——3００００
二、滚动轴承的代号
4．推力球轴承——5 ００００
最常用几种 ：
１．深沟球轴承——６００００
基本代号
前置代号
后置代号
前置代号
基本代号
后置代号
五 四 三 二 一
∣ 轴承分部件代号
∣ 内径代号
∣ 宽度系列代号
——角接触球轴承7类（n较高时）
同时受Fr和Fa均较大时
——圆锥滚子轴承3类（n较低时）
Fr较大，Fa较小时
Fa较大，Fr较小时
3）要求n<nlim——极限转速
6、7、N——nlim较高
5——nlim较低
4）轴的刚性较差，轴承孔不同心——调心轴承
——深沟球轴承
——深沟球轴承+推力球轴承 或推力角接触轴承
P = Fr
3．同时受径向载荷Fr和轴向载荷Fa的轴承
2．对只能承受轴向载荷Fa的轴承（5和8）
P = Fa
P = X Fr +Y Fa
X——径向载荷系数 Y——轴向载荷系数
引入载荷系数 fd 表18-8
P = fd Fr P = fd Fa P = fd ( X Fr + Y Fa )
∣ 直径系列代号
∣ 类型代号
∣ 其他代号
∣ 公差等级代号
∣ 特殊轴承材料代号
∣ 保持架及材料代号
∣ 密封与防尘代号
∣ 内部结构代号
∣ 游隙代号
分部件： 内圈L 外圈 保持架 K 滚动体
表示轴承结构、形状、材料、公差等级等
1、基本代号
（1）轴承类型
1 3 5 6 7N
滑动轴承
§1５.1 概述滑动轴承 一。目前滑动轴承应用的主要场合： 1.转速极高的轴承 2.载荷特重的轴承 3.冲击很大的轴承 4.要求特别精密的轴承 5.剖分式轴承 6.有特殊要求的轴承
二。滑动轴承的材料 1.轴承合金：仅用于轴承衬 2.青铜：广泛应有 3.铝基合金 4.铸铁：经济、耐磨 5.粉末冶金：含有轴承 6.非金属材料
解：
考虑极限转速 ，综合考虑，轴承允许的最高工作转速为1090 r/min。
例2：有一型号为6207的深沟球轴承,已知径向载荷Fr=2300N,轴向载荷Fa=600N,径向基本额定静载荷C0r=15200N,转速n=2900r/min,基本额定动载荷C=25500,载荷平稳，若要求其预期寿命为5000小时，试校核该轴承的寿命。（已知判断系数e＝0.24，当Fa∕Fr≤e时，X＝1，Y＝0；当Fa∕Fr≥e时，X＝0.56，Y＝1.8）
轴瓦结构 整体式轴瓦和剖分式轴 轴瓦由1~3层制成
三。 径向滑动轴承的结构
整体式滑动轴承结构
剖分式滑动轴承结构
斜剖分式滑动轴承
调心滑动轴承
可调间隙的滑动轴承
五。轴瓦结构
轴瓦的固定
整体式轴瓦
轴瓦结构：由1~3层材料制成
轴瓦内表面结构
油沟与油槽的位置
解：
1.求X,Y
P=fp（XFr+YFa）=0.56×2300+1.8×600=2368N
因Fa/Fr=600/2300=0.26﹥e 查表得： X=0.56, Y=1.8
2.计算当量动载荷Ｐ
3.求轴承寿命
该轴承满足要求
大于5000小时
§15—6 滚动轴承的静载荷与极限转速
一、滚动轴承的静载荷
a) d=10, 12, 15, 17mm 时
代号 00 01 02 03
b) d= 20 ~ 480mm 时
d=代号×5(mm)
基本代号 五 四 三 二 一 类型 内径 直径系列 宽度系列多数正常系列可不标
轴承寿命
基本额定寿命L10
——同一批轴承在相同工作条件下工作，其中90%的轴承在产生疲劳点蚀前所能运转的总转数L10（以106为单位）或一定转速下的工作时数 Lh
轴承的基本额定寿命L10=1时，轴承所能承受的载荷
2、基本额定动载荷C
由试验得到
二、滚动轴承的当量动载荷P
1．对只能承受径向载荷Fr的轴承（N、NA轴承）
优点：
1）摩擦阻力距较小，起动力矩小；
2）径向游隙较小，运动精度高；
3）轴向宽度较小；
4）可同时承受径向、轴向载荷,轴承组合较简单;
5）便于密封、易于维护；
6）不需有色金属，标准件，成本低。
三、滚动轴承的特点
缺点：
1）承受冲击载荷能力差；
2）振动、噪音较大；
3）径向尺寸较大；
4）有的场合无法使用；
低速或摆动轴承——只进行静强度计算
高速轴承——进行疲劳寿命计算、校验极限转速。
三个基本性能参数： 考虑疲劳寿命要求－－－基本额定动载荷 考虑静强度要求－－－－基本额定静载荷 控制磨损－－－－－－－极限转速
§15—5 滚动轴承的动载荷和寿命计算
一、基本额定寿命和基本额定动载荷
1、基本额定寿命L10
—深沟球轴承
—圆锥滚子轴承
—角接触球轴承
—调心球轴承
—圆柱滚子轴承
—推力球轴承
基本代号右起五位
（2）尺寸系列
基本代号右起三、四位
宽度系列——右起第四位
0系列（正常宽度）可省略
有时1系列也可省略
数字 0 ~ 9
直径系列——右起第三位
数字 0 ~ 9
（3）轴承的内径——右起一二位数字
§15—3 滚动轴承的类型与选择
一、滚动轴承的主要类型与特点
接触角
向心轴承
径向力
向心角接触轴承
推力角接触轴承
推力轴承
径向力（主要） 轴向力
径向力 轴向力 （主要）
轴向力
按受载荷方向分：向心轴承、推力轴承、向心推力轴承
滚子轴承——承载能力高，极限转速低
特殊情况
有时轴承需成对安装（配置代号）。
面对面（/DF） 背对背(/DB) 串联(/DT)
三、滚动轴承类型的选择
工作载荷、转速、支承刚性、安装精度
1） 转速高，载荷小，旋转精度高→ 球轴承
转速低，载荷大，或冲击载荷→ 滚子轴承
2）主要受Fr → 向心轴承
主要受Fa，转速不高时→推力轴承
油槽的尺寸可查相关的手册。
内圈、外圈、滚动体、保持架
§15—2 滚动轴承概述
一、滚动轴承的构造
保持架、 外圈、 内圈
滚动体
滚动体的形状
二、滚动轴承的材料 强度高且耐磨的合金钢，内圈、外圈、滚动体：轴承铬钢GCr15，硬度 60~65 HRC 保持架：低碳钢；铜、铝、工程塑料