(13.3)--13-5 滚动轴承尺寸的选择.ppt

第13章滚动轴承13-1概述概述13-2滚动轴承的主要类型和代号滚动轴承的主要类型和代号13-3滚动轴承的类型选择滚动轴承的类型选择13-4滚动轴承的工作情况滚动轴承的工作情况13-5滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择13-6轴承装置的设计轴承装置的设计13-7滚动轴承例题分析滚动轴承例题分析工作过程中，滚动体相对内外圈不断转动，因此滚动体和滚道接触表面受脉动循环变应力，产生疲劳点蚀。最常见最常见13-513-5滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择轴承承受的载荷轴承承受的载荷轴承寿命要求轴承寿命要求可靠性的要求可靠性的要求决定了滚动轴承尺寸决定了滚动轴承尺寸 滚动轴承的载荷滚动轴承的载荷动载荷动载荷静载荷静载荷失效形式不同。失效形式不同。疲劳破坏疲劳破坏永久变形永久变形当轴承转速很低或间歇摆动时，不会产生疲劳损坏。但很大的静载荷或冲击载荷作用下，会使滚道和滚动体产生永久变形，从而使轴承在运转过程中产生剧烈振动和噪音而失效。早期磨损早期磨损胶合胶合轴承元件破裂轴承元件破裂 维护保养不当而造成。维护保养不当而造成。一、一、滚动轴承的滚动轴承的失效形式失效形式各类失效形式各类失效形式.swf.swf 失效失效形式形式2051015501000R/(%)轴承的寿命曲线轴承的寿命曲线L/(110-6 r)对一组同一型号的轴承，由于材料、热处理和工艺等很多随机因素的影响，即使在相同条件下运转，寿命也不一样，有的甚至相差几十倍。因此，对一个具体的轴承，很难预知其确切的寿命。实验表明：寿命与可靠性有关。如图定义：定义：轴承在一定转速下，其轴承在一定转速下，其中任何零件出现中任何零件出现疲劳扩展疲劳扩展迹象迹象之前的工作小时数称为之前的工作小时数称为可靠度：可靠度：一组相同轴承能达到一组相同轴承能达到或超过规定寿命的百分比或超过规定寿命的百分比.基本额定寿命：基本额定寿命：一组同一型号轴一组同一型号轴承，在同一运转条件下，其可靠承，在同一运转条件下，其可靠度度R为为9090%时，能达到或超过的寿时，能达到或超过的寿命命L L(L Lh h)在到达额定寿命时，有在到达额定寿命时，有9090%的轴承的轴承没坏，只损坏了没坏，只损坏了1010%。对于单个轴承而言，其损坏的可能性只有90%单位为百万转106 r，或小时.换句话说寿命为1百万转时.可靠度为90%，寿命为5百万转时.可靠度只有50%，轴承寿命轴承寿命 二、二、滚动轴承的滚动轴承的寿命计算寿命计算 表表13-3轴承预期寿命轴承预期寿命Lh的参考值的参考值 使使 用用 场场 合合 不经常使用的仪器和设备不经常使用的仪器和设备 500 Lh/h 短时间或间断使用，中断时不致引起严重后果短时间或间断使用，中断时不致引起严重后果 40008000 间断使用，中断时会引起严重后果间断使用，中断时会引起严重后果 800012000 每天每天8h工作的机械工作的机械 1200020000 每天每天24h连续工作的机械连续工作的机械 4000060000 定义：定义：当一套轴承运转达到一百万（当一套轴承运转达到一百万（106）转时，轴转时，轴 承所能承受的载荷承所能承受的载荷C。.向心轴承记为向心轴承记为 Cr，可查表推力轴承记为推力轴承记为 Ca基本额定动载荷基本额定动载荷 不同的轴承该值不一样，它表征了轴承的承载特不同的轴承该值不一样，它表征了轴承的承载特性。是在大量试验的基础上，通过理论分析得到，需性。是在大量试验的基础上，通过理论分析得到，需要时可从设计手册或轴承样本中查得。要时可从设计手册或轴承样本中查得。寿命计算公式寿命计算公式 通过试验得出如图所示通过试验得出如图所示62086208轴承的载荷轴承的载荷寿命曲线。寿命曲线。曲线上对应于曲线上对应于 Lh=106 的载的载荷为荷为 29.5 kN。载荷载荷寿命曲线的公式：寿命曲线的公式：寿命指数寿命指数球轴承球轴承滚子轴承滚子轴承用小时表示用小时表示3 310/310/3=0 1 2 3 4 5 10 15 L(106)29.5252015105P KN基本额定动载荷基本额定动载荷 P 动载荷动载荷 L Lh h 预期寿命预期寿命 当当 t100100 时，时，C C 引进温度系数引进温度系数 ft 进行修正。进行修正。表表13-4温度系数温度系数 轴承工作轴承工作 温度温度/温度系数温度系数 ft 10025020015012530010.950.900.700.800.60Ct=ft C修正后的计算公式修正后的计算公式 最终计算公式最终计算公式 工作中冲击振动工作中冲击振动 C 引进载荷系数引进载荷系数 fP 进行修正。进行修正。表表13-6 载荷系数载荷系数 载荷性质载荷性质 载荷系数载荷系数fP 无冲击或轻微冲击无冲击或轻微冲击 1.01.2 中等冲击中等冲击 1.21.8强烈冲击强烈冲击 1.83.0应用举例应用举例电机、汽轮机、通风机、水泵等电机、汽轮机、通风机、水泵等机床、车辆、动力机械、起重机、造机床、车辆、动力机械、起重机、造纸机、选矿基、冶金机械、卷扬机等纸机、选矿基、冶金机械、卷扬机等碎石机、轧钢机、钻探机、振动筛等碎石机、轧钢机、钻探机、振动筛等三、当量动载荷的计算三、当量动载荷的计算滚动轴承的基本动载荷是在一定的实验条件下确定的。对于向心轴承是指轴承承受纯径向载荷；对于推力轴承是指承受中心轴向载荷。实际情况可能既受径向载荷又有轴向载荷，则必须将实际载荷换算成与实验条件相同的载荷后，才能和基本额定动载荷进行比较。换算后的载荷是一种假定载荷，称为当量载荷。含义：含义：当量动载荷是一种考虑径向载荷与轴向载荷当量动载荷是一种考虑径向载荷与轴向载荷双重双重影响影响，经换算后的，经换算后的假想载荷假想载荷。其效果与某一个基本额定。其效果与某一个基本额定动载荷相当。动载荷相当。计算公式计算公式P=X Fr+Y FaX 径向动载荷系数；径向动载荷系数；Y 轴向动载荷系数。轴向动载荷系数。见下页 向心轴承向心轴承 P=Fr推力轴承推力轴承 P=Fa理由：理由：基本额定动载荷是单向载荷（径向或轴向）试验条件下基本额定动载荷是单向载荷（径向或轴向）试验条件下得出的。实际情况可能受到双重载荷作用。很显然，单向载荷得出的。实际情况可能受到双重载荷作用。很显然，单向载荷与双向载荷作用下，轴承的寿命是不一样的。与双向载荷作用下，轴承的寿命是不一样的。轴承类型轴承类型 相对轴向载荷相对轴向载荷 Fa/Fr e Fa/Fr e 名名 称称 代代 号号 f 0Fa/C0r Fa/C0 X Y X Y 判断系数判断系数e 调心球轴承调心球轴承 10000 1 (Y1)0.65 (Y2)(e)调心滚子轴承调心滚子轴承 20000 1 (Y1)0.67 (Y2)(e)推力调心滚子轴承推力调心滚子轴承 29000 1 1.2 1 1.2圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承 30000 1 0 0.4 (Y)(e)深沟球轴承深沟球轴承 60000角接触球轴承角接触球轴承0.172 2.30 0.190.345 1.99 0.220.689 1.71 0.261.030 1.55 0.281.380 1 0 0.56 1.45 0.302.070 1.31 0.343.450 1.15 0.385.170 1.04 0.426.890 1.00 0.440.015 1.47 0.380.029 1.40 0.400.058 1.30 0.430.087 1.23 0.460.120 1 0 0.44 1.19 0.470.170 1.12 0.500.290 1.02 0.550.440 1.00 0.560.580 1.00 0.56 1 0 0.41 0.87 0.68 1 0 0.35 0.57 1.14 70000AC =2=2570000B=40 70000C =1=15表表13-5 径向动载荷系数径向动载荷系数X与轴向动载系数与轴向动载系数Y潘存云教授研制1.1.若若 Fae+Fd2 Fd1压紧端压紧端 Fa1=Fae+Fd2 放松端放松端 Fa2=Fd2 2.2.若若 Fae+Fd2 Fd1 则有：则有：压紧端压紧端 Fa1=Fae+Fd2 放松端放松端 Fa2=Fd2 2.2.若若 Fae+Fd2 Fd1 ,则有：则有：放松端放松端 Fa1=Fd1 压紧端压紧端 Fa2=Fd1-Fae结论与正装相同：结论与正装相同：放松端轴承的轴向载荷放松端轴承的轴向载荷=内部轴向力内部轴向力压紧端轴承的轴向载荷压紧端轴承的轴向载荷=其余轴向力的代数和其余轴向力的代数和本身除外五、滚动轴承的静承载能力五、滚动轴承的静承载能力 对于在工作载荷下对于在工作载荷下基本不旋转或缓慢旋转或缓慢摆基本不旋转或缓慢旋转或缓慢摆动动的轴承，其失效形式不是疲劳点蚀，而是因滚动接触的轴承，其失效形式不是疲劳点蚀，而是因滚动接触面上的面上的接触应力过大接触应力过大而产生的而产生的过大的塑性变形过大的塑性变形。在国家标准中，对每一种规格的滚动轴承规定了一在国家标准中，对每一种规格的滚动轴承规定了一个不应超过得载荷界限个不应超过得载荷界限基本额定静载荷，用基本额定静载荷，用C0表示。表示。轴承上作用的径向载荷轴承上作用的径向载荷Fr与轴向载荷与轴向载荷Fa应折合成一应折合成一个当量静载荷个当量静载荷P0，即，即P0=X0Fr+Y0Fa 按轴承静承载能力选择轴承的公式为按轴承静承载能力选择轴承的公式为 式中式中 S0为静强度安全系数，可由设计手册查取。为静强度安全系数，可由设计手册查取。C0 S0P0 旋转条件旋转条件 载荷条件载荷条件 S0 使用条件使用条件 S0 滚动轴承的静强度安全系数滚动轴承的静强度安全系数 S0普通载荷普通载荷 12 高精度旋转场合高精度旋转场合 1.52.5冲击载荷冲击载荷 23 振动冲击场合振动冲击场合 1.22.5普通载荷普通载荷 0.5 1.01.211.5 允许有变形量允许有变形量 0.31.0连续旋转轴承连续旋转轴承不常旋转及不常旋转及作摆动运动作摆动运动的轴承的轴承冲击及不冲击及不均匀载荷均匀载荷普通旋转普通旋转精度场合精度场合六、滚动轴承尺寸选择的过程六、滚动轴承尺寸选择的过程 由力分析确定轴承所承受的由力分析确定轴承所承受的Fr与与Fa计算当量动载荷计算当量动载荷P=fP(XFr+YFa)明确轴承的工作转速明确轴承的工作转速n与预计寿命与预计寿命L10计算轴承应满足的基本额定动载荷计算轴承应满足的基本额定动载荷由轴承样本（手册）查取合适的轴承由轴承样本（手册）查取合适的轴承七、滚动轴承的可靠度七、滚动轴承的可靠度 在一般工程问题中，均以轴承的基本额定动载荷和在一般工程问题中，均以轴承的基本额定动载荷和基本额定寿命来衡量轴承的承载能力，这时对应的可靠基本额定寿命来衡量轴承的承载能力，这时对应的可靠度均为度均为90%。但是，对于。但是，对于航空航天产品、国防装备航空航天产品、国防装备等，等，对于轴承的可靠度有更高的要求。这时滚动轴承寿命的对于轴承的可靠度有更高的要求。这时滚动轴承寿命的计算须引入可靠性系数计算须引入可靠性系数a1，即修正寿命为，即修正寿命为a1也可按下式计算确定也可按下式计算确定 R 为预期可靠度。为预期可靠度。可靠度不为可靠度不为90%时的额定寿命修正系数时的额定寿命修正系数a1(GB/T 6391 1995)可靠度可靠度/%90 95 96 97 98 99Ln L10 L5 L4 L3 L2 L1 a1 1.0 0.62 0.53 0.44 0.3 0.21