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滚动轴承校核

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标签: 轴承

  轴承(Bearing)是当代机械设备中一种重要零部件。它的主要功能是支撑机械旋转体,降低其运动过程中的摩擦系数(friction coefficient),并保证其回转精度(accuracy)。

校核

  轴承(Bearing)是当代机械设备中一种重要零部件。它的主要功能是支撑机械旋转体,降低其运动过程中的摩擦系数(friction coefficient),并保证其回转精度(accuracy)。

提出了滚动轴承选择与寿命校核计算方法,便于合理选用轴承

文档内容节选

91 概述   滚动轴承依靠其主要元件间的滚动接触来支承转动或摆动零件,其相对运动表面间 的摩擦是滚动摩擦 pic 图91 滚动轴承的基本结构   滚动轴承的基本结构如图91所示,它由下列零件组成:   1带有滚道的内圈1和外圈2   2滚动体球或滚子3   3隔开并导引滚动体的保持架4   有些轴承可以少用一个套圈内圈或外圈,或者内外两个套圈都不用,滚动体直 接沿滚道滚动   内圈装在轴颈上,外圈装在轴承座中通常内圈随轴回转,外圈固定,但也有外圈 回转而内圈不动,或是内外圈同时回转的场合   常用的滚动体有球圆柱滚子滚针圆锥滚子球面滚子非对称球面滚子等几 种,如图92所示轴承内外圈上的滚道,有限制滚动体侧向位移的作用 pic 图92 常用的滚动体   与滑动轴承相比,滚动轴承的主要优点为:   1摩擦力矩和发热较小在通常的速度范围内,摩擦力矩很少随速度而改变起动 转矩比滑动轴承要低得多比后者小8090   2维护比较方便,......

§9-1 概述   滚动轴承依靠其主要元件间的滚动接触来支承转动或摆动零件,其相对运动表面间 的摩擦是滚动摩擦。 [pic] 图9-1 滚动轴承的基本结构   滚动轴承的基本结构如图9-1所示,它由下列零件组成:   (1)带有滚道的内圈1和外圈2;   (2)滚动体(球或滚子)3;   (3)隔开并导引滚动体的保持架4。   有些轴承可以少用一个套圈(内圈或外圈),或者内、外两个套圈都不用,滚动体直 接沿滚道滚动。   内圈装在轴颈上,外圈装在轴承座中。通常内圈随轴回转,外圈固定,但也有外圈 回转而内圈不动,或是内、外圈同时回转的场合。   常用的滚动体有球、圆柱滚子、滚针、圆锥滚子、球面滚子、非对称球面滚子等几 种,如图9-2所示。轴承内、外圈上的滚道,有限制滚动体侧向位移的作用。 [pic] 图9-2 常用的滚动体   与滑动轴承相比,滚动轴承的主要优点为:   1、摩擦力矩和发热较小。在通常的速度范围内,摩擦力矩很少随速度而改变。起动 转矩比滑动轴承要低得多(比后者小80~90%);   2、维护比较方便,润滑剂消耗较小;   3、轴承单位宽度的承载能力较大;   4、大大地减少有色金属的消耗。   滚动轴承的缺点是:   径向外廓尺寸比滑动轴承大;接触应力高,承受冲击载荷能力较差,高速重负荷下 寿命较低;小批生产特殊的滚动轴承时成本较高;减振能力比滑动轴承低。 §9-2 滚动轴承的主要类型及其代号   一、滚动轴承的主要类型、性能与特点   按滚动体的形状,滚动轴承可分为球轴承和滚子轴承。   按接触角[pic]的大小和所能承受载荷的方向,轴承可分为:   1、向心轴承:   公称接触角:0°[pic][pic][pic]45°,向心轴承又可细分为:   A、径向接触轴承:[pic]=0°,只能承受径向载荷(如圆柱滚子轴承),或主要用于 承受径向载荷,但也能承受少量的轴向载荷(如深沟球轴承);   B、向心角接触轴承:0°<[pic][pic]45°,能同时承受径向载荷和单向的轴向载荷( 如角接触球轴承及圆锥滚子轴承)。   2、推力轴承:   公称接触角:45°<[pic][pic]90°,推力轴承又可细分为:   A、轴向接触轴承:[pic]=90°,只用于承受轴向载荷;   B、推力角接触轴承:45°<[pic]<90°主要承受大的轴向载荷,也能承受不大的径向 载荷。   按自动调心性能,轴承可分为自动调心轴承和非自动调心轴承。 滚子轴承的类型很多,现将最常用的几种滚动轴承的性能和特点作一简要介绍,其他的 见表9-1中。 1、圆锥滚子轴承(图9-3a)   能承受较大的径向载荷和单向的轴向载荷,极限转速较低。 内外圈可分离,故轴承游隙可在安装时调整,通常成对使用,对称安装。适用于转速不 太高、轴的刚性较好的场合。 |轴承类|结构简图、 |类型|尺寸 |组合|特性 | |型 |承载方向 |代号|系列 |代号| | | | | |代号 | | | |双列角|[pic] |(0) |32 |32 | 同时能承受径向载荷 | |接触球| |(0) |33 |33 |和双向的轴向载荷、它 | |轴承 | | | | |比角接触球轴承具有较 | | | | | | |大的承载能力, | |调心球|[pic] |1 |(0)2 |12 | 主要承受径向载荷, | |轴承 | |(1) |22 |22 |也可同时承受少量的双 | | | |1 |(0)3 |13 |向轴向载荷。外圈滚道 | | | |(1) |23 |23 |为球面,具有自动调心 | | | | | | |性能。 | | | | | | |内外圈轴线相对偏斜允 | | | | | | |许 | | | | | | |2°~3°,适用于多支轴 | | | | | | |,弯曲刚度小的轴以及 | | | | | | |难于精确对中的支承。 | |调心滚|[pic] |2 |13 |213 | 用于承受径向载荷, | |子轴承| |2 |22 |222 |其承载能力比调心球轴 | | | |2 |23 |223 |承约大一倍,也能承受 | | | |2 |30 |230 |少量的双向轴向载荷。 | | | |2 |31 |231 |外圈滚道为球面,具有 | | | |2 |32 |232 |调心性能,内外圈轴线 | | | |2 |40 |240 |相对偏斜允许0.5°~2°,| | | |2 |41 |241 |适用于多支点轴、弯曲 | | | | | | |刚度小的轴以及难于精 | | | | | | |确对中的支承 | |推力调|[pic] |2 |92 |292 | 可以承受很大的轴向 | |心滚子| |2 |93 |293 |载荷和一定的径向载荷 | |轴承 | |2 |94 |294 |。滚子为鼓形,外圈滚 | | | | | | |道为球面,能自动调心 | | | | | | |,允许轴线偏斜 | | | | | | |2°~3°,转速可比推力 | | | | | | |球轴承高,常用于水轮 | | | | | | |机轴和起重机转盘等 | |圆锥滚|[pic] |3 |02 |302 | 能承受较大的径向载 | |子轴承| |3 |03 |303 |荷和单向的轴向载荷, | | | |3 |13 |313 |极限转速较低。 | | | |3 |20 |320 | 内外圈可分离,故轴 | | | |3 |22 |322 |承游隙可在安装时调整 | | | |3 |23 |323 |,通常成对使用,对称 | | | |3 |29 |329 |安装。 | | | |3 |30 |330 | 适用于转速不太高、 | | | |3 |31 |331 |轴的刚性较好场合。 | | | |3 |32 |332 | | |双列深|[pic] |4 |(2)2 |42 | 主要承受径向载荷, | |沟球轴| |4 |(2)3 |43 |也能承受一定的双向轴 | |承 | | | | |向载荷 | | | | | | | 它比深沟球轴承具有 | | | | | | |较大承载能力 | |推力|单|[pic] |5 |11 |511 | 推力球轴承的套圈与 | |球轴|向| |5 |12 |512 |滚动体多半是可分离的 | |承 | | |5 |13 |513 |。单向推力球轴承只能 | | | | |5 |14 |514 |承受单向轴向载荷,两 | | | | | | | |个圈的内孔不一样大, | | | | | | | |内径较小的是紧圈与轴 | | | | | | | |配合,内孔较大的是松 | | | | | | | |圈,与机座固定在一起 | | | | | | | |。极限转速较低,适用 | | | | | | | |于轴向力大而 | | | | | | | |转速较低的埸合。 | | |双|[pic] |5 |22 |522 | 双向推力轴承可承受 | | |向| |5 |23 |523 |双向轴向载荷,中间圈 | | | | |5 |24 |524 |为紧圈,与轴配合,另 | | | | | | | |两圈为松圈。 | | | | | | | | 高速时,由于离心力 | | | | | | | |大,球与保持架因摩擦 | | | | | | | |而发热严重,寿命较低 | | | | | | | |。 | | | | | | | | 常用于轴向载荷大、 | | | | | | | |转速不高处。 | |深沟球|[pic] |6 |17 |617 | 主要承受径向载荷, | |轴承 | |6 |37 |637 |也可同时承受少量双向 | | | |6 |18 |618 |轴向载荷,工作时内外 | | | |6 |19 |619 |圈轴线允许偏斜8′~16′| | | |16 |(0)0 |160 |。 | | | |6 |(1)0 |60 |摩擦阻力小,极限转速 | | | |6 |(0)2 |62 |高,结构简单,价格便 | | | |6 |(0)3 |63 |宜,应用最广泛。但承 | | | |6 |(0)4 |64 |受冲击负荷能力较差。 | | | | | | |适用于高速场合,在高 | | | | | | |速时,可能来代替推力 | | | | | | |球轴承。 | |角接触|[pic] |7 |19 |719 | 能同时承受径向载荷 | |球轴承| |7 |(1)0 |70 |与单向的轴向载荷,公 | | | |7 |(0)2 |72 |称接触角α有15°、25°、| | | |7 |(0)3 |73 |40°三种。α越大,轴向 | | | | |(0)4 |74 |承载能力也越大。通常 | | | | | | |成对使用,对称安装。 | | | | | | |极限转速较高。 | | | | | | | 适用于转速较高、 | | | | | | |同时承受径向和轴向载 | | | | | | |荷的场合。 | |推力圆|[pic] |8 |11 |811 | 能承受很大的单向轴 | |柱滚子| |8 |12 |812 |向载荷,但不能承受径 | |轴承 | | | | |向载荷,它比推力球轴 | | | | | | |承承载能力要大;套圈 | | | | | | |也分紧圈和松圈。其极 | | | | | | |限转速很低,故适用于 | | | | | | |低速重载的场合。 | |圆柱|外|[pic] |N |10 |N10 | 只能承受径向载荷, | |滚子|圈| |N |(0)2 |N2 |不能承受轴向载荷。承 | |轴承|无| |N |22 |N22 |受载荷能力比同尺寸的 | | |挡| |N |(0)3 |N3 |球轴承大,尤其是承受 | | |力| |N |23 |N23 |冲击载荷能力大,极限 | | |圆| |N |(0)4 |N4 |转速较高。 | | |柱| | | | | | | |滚| | | | | | | |子| | | | | | | |轴| | | | | | | |承| | | | | | | |双|[pic] |NN |30 |NN30| 对轴的偏斜敏感,允 | | |列| | | | |许外圈与内圈的偏斜度 | | |圆| | | | |较小(2′~4′),故只能| | |柱| | | | |用于刚性较大的轴上, | | |滚| | | | |并要求支承座孔很好地 | | |子| | | | |对中。双列圆柱滚子轴 | | |轴| | | | |承比单列轴承承受载荷 | | |承| | | | |的能力更高。 | |滚针轴|[pic] |NA |48 |NA48| 这类轴承采用数量较 | |承 | |NA |49 |NA49|多的滚针作滚动体,一 | | | |NA |69 |NA69|般没有保持架。径向结 | | | | | | |构紧凑,且径向承受载 | | | | | | |荷能力很大,价格低廉 | | | | | | |。缺点是不能承受轴向 | | | | | | |负荷,滚针间有摩擦, | | | | | | |旋转精度及极限转速低 | | | | | | |,工作时不允许内、外 | | | | | | |圈轴线有偏斜。常用于 | | | | | | |转速较低而径向尺寸受 | | | | | | |限制的场合。 | |四点接|[pic] |QJ |(0)2 |QJ2 | 它是双半内圈单列向 | |触球轴| |QJ |(0)3 |QJ3 |心推力球轴承,能承受 | |承 | | | | |径向载荷及任一方向的 | | | | | | |轴向载荷。球和滚道四 | | | | | | |点接触,与其他球轴承 | | | | | | |比较,当径向游隙相同 | | | | | | |时轴向游隙较小。 | [pic] [pic] 图9-3a 圆锥滚子轴承   2、深沟球轴承(图9-3b) [pic] [pic] 图9-3b 深沟球轴承   主要承受径向载荷,也可同时承受少量双向轴向载荷,工作时内外圈轴线允许偏斜 8′~16′。摩擦阻力小,极限转速高,结构简单,价格便宜,应用最广泛。但承受冲击载 荷能力较差。适用于高速场合,在高速时,可能来代替推力球轴承。 3、推力球轴承(图9-3c、d)   推力球轴承的套圈与滚动体多半是可分离的。有单向和双向之分。   单向推力球轴承只能承受单向轴向载荷,两个套圈的内孔不一样大,内径较小的是 紧圈,与轴配合,内孔较大的是松圈,与机座固定在一起。极限转速较低,适用于轴向 力大而转速较低的场合。   双向推力球轴承可承受双向轴向载荷,中间套圈为紧圈,与轴配合,另两套圈为松 圈。高速时,由于离心力大,球与保持架因摩擦而发热严重,寿命较低。常用于轴向载 荷大、转速不高处。 [pic] [pic] 图9-3c 单向推力球轴承 [pic] [pic] 图9-3d 双向推力球轴承 4、圆柱滚子轴承(图9-3e)   只能承受径向载荷,不能承受轴向载荷。承受载荷能力比同尺寸的球轴承大,尤其 是承受冲击载荷能力强,极限转速较高。 [pic] [pic] 图9-3e 圆柱滚子轴承   5、调心球轴承(图9-3f)   用于承受径向载荷,也能承受少量的双向轴向载荷。外圈滚道为球面,具有调心性 能,内外圈轴线相对偏斜允许0.5°~2°,适用于多支点轴、弯曲刚度小的轴以及难于精 确对中的支承。 [pic] [pic] 图9-3f 调心球轴承 6、滚针轴承(图9-3g、h)   这类轴承采用数量较多的滚针作滚动体,一般没有保持架。径向结构紧凑,且径向 承载能力很强,价格低廉。缺点是不能承受轴向载荷,滚针间有摩擦,旋转精度及极限 转速低,工作时不允许内、外圈轴线有偏斜。常用于转速较低而径向尺寸受限制的场合 。 [pic] [pic] 图9-3g 滚针轴承 [pic] 图9-3h 滚针 6、推力调心滚子轴承(图9-3i)   可以承受很大的轴向载荷和一定的径向载荷。滚子为鼓形,外圈滚道为球面,能自 动调心,允许轴线偏斜 2°~3°,转速可比推力球轴承高,常用于水轮机轴和起重机转盘等。 [pic] [pic] 图9-3i 推力调心滚子轴承   7、角接触球轴承(图9-3j)   能同时承受径向载荷与单向的轴向载荷,公称接触角α有15°、25°、40°三种。α越大 ,轴向承载能力也越大。通常成对使用,对称安装。极限转速较高。适用于转速较高、 同时承受径向和轴向载荷的场合。 [pic] [pic] 图9-3j 角接触球轴承 二、滚动轴承的代号   滚动轴承代号由基本代号、前置代号和后置代号组成,用字母和数字等表示。轴承 代号的构成见表9-2。 表9-2 滚动轴承代号的组成 |前置代|基本代号① |后置代号 | |号 | | | |成 |五 |四 | |套 | | | |轴 | | | |承 | | | |分 | | | |部 | | | |件 | | | | |第二位|第一位|代号 |内径尺 | | | | | |寸/mm | |10 |0 |0 |深沟球轴承 |10 | |12 | |1 |6200 | | |15 | |2 | | | |17 | |3 | | | |20~480(5的倍|内径/5的商** |调心滚子轴 |40 | |数)* | |承 | | | | |23208 | | |22、28、32及5|/内径*** |调心滚子轴 |500 | |00以上 | |承230/500 |22 | | | |深沟球轴承 | | | | |62/22 | |   注:1、*内径为22、28、32mm的除外;轴承内径小于10mm的轴承代号见轴承手册。     2、**公称内径除以5的商数。商数为个位数时,需在商数左边加"0";     3、***用公称内径(mm)直接表示,但在与尺寸系列之间用"/"分开 (2)轴承的直径系列(即结构相同、内径相同的轴承在外径和宽度方面的变化系列)用基本 代号右起第三位数字表示,见表9-2。   (3)轴承的宽度系列(即结构、内径和直径系列都相同的轴承,在宽(或高)度方面的 变化系列)用基本代号右起第四位数字表示。当宽度系列为0系列(窄系列)时,或宽度系 列为1系列(正常系列)时,对多数轴承在代号中可不标出宽度系列代号0(或1),但对于调 心滚子轴承(2类),圆锥滚子轴承(3类)和推力球轴承(5类),宽度系列(或高度系列)代号 0或1应标出。   直径系列代号和宽度系列代号统称为尺寸系列代号。见表9-4。 表9-4 轴承尺寸系列代号表示法 |直径系 |向心轴承 |推力轴承 | |列代号 | | | | |宽度系列代号 |高度系列代号 | | |窄0 | |不经常使用的仪器或设备,如闸门开闭装 |300~3000 | |置等 | | |短期或间断使用的机械,中断使用不致引 |3000~8000 | |起严重后果,如手动机械等 | | |间断使用的机械,中断使用后果严重,如 |8000~12000 | |发动机辅助设计、流水作业线自动传送装 | | |置、长降机、车间吊车、不常使用的机床 | | |等 | | |每日8小时工作的机械(利用率较高),如|12000~20000 | |一般的齿轮传动、某些固定电动机等 | | |每日8小时工作的机械(利用率不高),如|20000~30000 | |金属切削机床、连续使用的起重机、木材 | | |加工机械、印刷机械等 | | |24小时连续工作的机械,如矿山升降机、 |40000~60000 | |纺织机械、泵、电机等 | | |24小时连续工作的机械,中断使用后果严 |100000~200000 | |重。如纤维生产或造纸设备、发电站主电 | | |机、矿井水泵、船舶浆轴等 | |  三、滚动轴承的当量动载荷   滚动轴承的基本额定动载荷[pic]对于向心轴承,是指内圈旋转、外圈静止时的径向 载荷,对向心推力轴承,[pic]是使滚道半圈受载的载荷的径向分量。对于推力轴承,基 本额定动载荷是中心轴向载荷。因此,必须将工作中的实际载荷换算为与基本额定动载 荷条件相同的当量动载后才能进行计算。换算后的当量动载荷是一个假想的载荷,用符 号[pic]表示。在当量动载荷[pic]作用下的轴承寿命与工作中的实际载荷作用下的寿命 相等。 在不变的径向和轴向载荷作用下,当量动载荷的计算公式是:           [pic]                     (9-6a)   式中:[pic]为轴承所受的径向载荷(N),即轴承实际载荷的径向分量;      [pic]为轴承所受的轴向载荷(N),即轴承实际载荷的轴向分量;      [pic]为径向载荷系数,将实际径向载荷[pic]转化为当量动载荷的修正系数 ,见表9-7;      [pic]为轴向载荷系数,将实际轴向载荷[pic]转化为当量动载荷的修正系数 ,见表9-7。 表9-7 当量动载荷的X、Y系数 |轴 承 类 型 |相对轴向载荷 |[pic] |[pic] |判断系| | | | | |数e | |名 称 |代 号 |[pic] |[pic] |X |Y |X |Y | | |双列角接|00000 |─ |─ |1 |0.78 |0.63 |1.24 |0.8 | |触球轴承| | | | | | | | | |调心球轴|10000 |─ |─ |1 |(Y1) |0.65 |(Y2) |(e) | |承 | | | | | | | | | |调心滚子|20000 |─ |─ |1 |(Y1) |0.67 |(Y2) |(e) | |轴承 | | | | | | | | | |推力调心|29000 |─ |─ |1 |1.2 |1 |1.2 |─ | |滚子轴承| | | | | | | | | |圆锥滚子|30000 |─ |─ |1 |0 |0.4 |(Y) |(e) | |轴承 | | | | | | | | | |双列圆锥|350000 |─ |─ |1 | (Y1)|0.67 | (Y2) | (e) | |滚子轴承| | | | | | | | | |深沟球轴|60000 |0.172 |─ |1 |0 |0.56 |2.30 |0.19 | |承 | |0.345 | | | | |1.99 |0.22 | | | |0.689 | | | | |1.71 |0.26 | | | |1.030 | | | | |1.55 |0.28 | | | |1.380 | | | | |1.45 |0.30 | | | |2.070 | | | | |1.31 |0.34 | | | |3.450 | | | | |1.15 |0.38 | | | |5.170 | | | | |1.04 |0.42 | | | |6.890 | | | | |1.00 |0.44 | |角 接 触|70000C |─ |0.015 |1 |0 |0.44 |1.47 |0.38 | |球 轴承 |α=15° | |0.029 | | | |1.40 |0.40 | | | | |0.058 | | | |1.30 |0.43 | | | | |0.087 | | | |1.23 |0.46 | | | | |0.120 | | | |1.19 |0.47 | | | | |0.170 | | | |1.12 |0.50 | | | | |0.290 | | | |1.02 |0.55 | | | | |0.440 | | | |1.00 |0.56 | | | | |0.580 | | | |1.00 |0.56 | | |70000AC|─ |─ |1 |0 |0.41 |0.87 |0.68 | | |α=25° | | | | | | | | | |70000B |─ |─ |1 |0 |0.35 |0.57 |1.14 | | |α=40° | | | | | | | |     注:1) f 与轴承零件的几何尺寸、制造精度及材料性质相关的系数     2)C0是轴承基本额定静载荷;α是接触角。     3)表中括号内的系数Y、Y1、Y2 和 e 的详值应查轴承手册,对不同型号的轴承,有不同的值。     4)深沟球轴承的X、Y 值仅适用于0组游隙的轴承,对应其它轴承组的X、Y 值可查轴承手册。     5)对于深沟球轴承,先根据算得的相对轴向载荷的值查出对应的 e 值,然后再得出相应的X、Y 值。      对于表中为列出的Fa/C0值,可按线性插值法求出相应的 e、X、Y 值。     6)两套相同的角接触球轴承可在同一支点上“背对背”、“面对面”或“串联”安装 作为一个整体使用,      这种轴承可由生产厂选配组合成套提供,其基本额定动载荷及X、Y 系数可查轴承手册。   对于只能承受纯径向载荷的向心圆柱滚子轴承、滚针轴承、螺旋滚子轴承:           [pic]=[pic]                         (9-6b)   对于只能承受纯轴向载荷的推力轴承:           [pic]=[pic]                         (9-6c)   根据轴承的实际工作情况,还需引入载荷系数[pic](表9- 8)对其进行修正,修正后的当量动载荷应按下面的公式进行计算:           [pic]=[pic]([pic][pic]+[pic][pic])                  (9-7a)           [pic]=[pic][pic]                       (9-7b)           [pic]=[pic][pic]                        (9-7c) 表9-8 载荷系数 f p |载荷性质 |f p |举例 | |无冲击或轻微冲|1.0~1.2|电机、汽轮机、通风机、水泵等 | |击 | | | |中等冲击或中等|1.2~1.8|车辆、动力机械、起重机、造纸机| |惯性力 | |、冶金机械、选矿机、卷扬机、机| | | |床等 | |强大冲击 |1.8~3.0|破碎机、轧钢机、钻探机、振动筛| | | |等 |   在表9-7中,e为轴向载荷影响系数或称判别系数:   当[pic]时,表示轴向载荷的影响较大,计算当量动载荷时必须考虑[pic]的作用, 此时:          [pic]=[pic]([pic][pic]+[pic][pic])   当[pic]时,表示轴向载荷的影响较小,计算当量动载荷时[pic]可忽略,此时:          [pic]=[pic][pic]   注意:   1、在式9- 7中,[pic]是轴承所受的径向载荷,通常为轴承水平面径向支反力与垂直面径向支反力 的矢量和;   2、对于深沟球轴承,其轴向载荷[pic]由外界作用在轴上的轴向力[pic]决定,[pic] 所指向的轴承,其所承受的轴向力[pic]为外界作用在轴上的轴向力[pic]([pic]=[pic] ),另一轴承所承受的轴向力为零;对于角接触球轴承和圆锥滚子轴承,其轴向力[pic] 由外界的总轴向作用力[pic]与各轴承因径向载荷[pic]产生的派生轴向力S之间的平衡条 件得出 四、角接触球轴承与圆锥滚子轴承的轴向载荷[pic]的计算。   角接触球轴承和圆锥滚子轴承承受纯径向载荷时,要产生派生的轴向力[pic],图9 -7所示为两种不同安装方式时,由纯径向载荷产生派生轴向力[pic]的情况。其中:   a)为正装(或称为"面对面"安装,这种安装方式可以使支点中心靠近)(图9-8a);   b)为反装(或称"背靠背"安装,支点中心距离加长)(图9-8b)。   安装方式不同时,所产生的派生轴向力[pic]的方向也不同,但其方向总是由轴承宽 度中点指向载荷中心的。 [pic] (a) 正装 [pic] (b) 反装 图9-8 角接触球轴承轴向载荷分析   角接触球轴承及圆锥滚子轴承的派生轴向力的大小按表9- 9计算。但计算支反力时,若两轴承支点间的距离不是很小,为简便起见,可以轴承宽度 中点作为支反力的作用点,这样处理,误差不大。 表9-9 约有半数滚动体接触时派生轴向力S 的计算公式 |圆锥滚子轴承|角接触球轴承 | | |70000C(α =15°) |70000AC(α |70000B(α | | | |=25°) |=40°) | |S=Fr/(2Y)① |S=0.5Fr |S=0.7Fr |S=1.1Fr |   注:① Y 是对应于表9-7中Fa/Fr>e时的Y 值。  图9- 9所示为一成对安装的向心角接触轴承(可以是角接触球轴承或圆锥滚子轴承),[pic]及 [pic]分别为作用于轴上的径向外载荷及轴向外载荷。两轴承所受的径向载荷为[pic]及 [pic],相应的派生轴向力为[pic]及[pic]。 [pic] 图9-9 向心角接触轴承的轴向载荷   取轴和轴承内圈为分离体,当轴处于平衡状态时,应满足:           [pic]+[pic]=[pic]       如果[pic]+[pic]>[pic],如图9- 10所示,则轴有右移的趋势,此时右边轴承Ⅱ被"压紧",左边轴承Ⅰ被"放松"。但实际上 轴并没有移动。因此,根据力的平衡关系,作用在轴承Ⅱ的外圈上的力应是[pic]+[pic] ',且有:           [pic]+[pic]=[pic]+[pic]'   故               [pic]' =[pic]+[pic]-[pic] [pic] 图9-10 轴向力示意图(S1+FA>S2时)   作用在轴承Ⅱ上的总的轴向力为:           [pic]=[pic]+[pic]' = [pic]+[pic]               (9-8a)   作用在轴承Ⅰ上的轴向力为(即轴承1只受其自身的派生轴向力):           [pic]=[pic]                         (9-8b)   如果[pic]+[pic]<[pic](见图9- 11)。此时轴有左移的趋势,轴承Ⅰ被"压紧",轴承Ⅱ被"放松",为了保持轴的平衡,在轴 承Ⅰ的外圈上必有一个平衡力[pic]' 作用,作与上述同样的分析,得作用在轴承Ⅰ及轴承Ⅱ上的轴向力分别为: [pic] 图9-11 轴向力示意图(S1+FA0.1C)下工作时,接触应力将增大;向心 轴承受轴向力作用时,将使受载滚动体增加,增大轴承接触表面间的摩擦,使润滑态变 坏。这时,要用负荷系数 f1 和负荷分布系数 f2 对手册中的极限转速值进行修正。这样,滚动轴承极限转速的约束条件为:        [pic]≤ f1f2[pic]   式中:f1、f2的值可从图9-12中查得。 [pic] (a) 载荷系数 [pic] (b) 载荷分配系数 图9-12 载荷系数和载荷分配系数  (三)静强度校核   由于不转动或转速极低的轴承,其主要的失效形式是产生过大的塑性变形,因此, 静强度的校核的目的是要防止轴承元件产生过大的塑性变形。其约束强度条件为         [pic]或[pic]   式中:   S0为轴承静强度安全系数,其值见表9-10;   [pic]为径向额定静载荷。它是在最大载荷滚动体与滚道接触中心处,引起与下列计 算接触应力相当的径向静载荷:对调心球轴承为4600MPa;对所有其它的向心球轴承为4 200MPa;对所有向心滚子轴承为4000MPa。对单列角接触球轴承,其径向额定静载荷是指 使轴承套圈间仅产生相对纯径向位移的载荷的径向分量。   [pic]为轴向额定静载荷。它是在最大载荷滚动体与滚道接触中心处,引起与下列计 算接触应力相当的中心轴向静载荷:对推力球轴承为4200MPa;对所有推力滚子轴承为4 000MPa。   [pic]为径向当量静载荷。它是指最大载荷滚动体与滚道接触中心处,引起与实际载 荷条件下相同接触应力的径向静载荷。   [pic]为轴向当量静载荷。它是指最大载荷滚动体与滚道接触中心处,引起与实际载 荷条件下相同接触应力的轴向静载荷。   [pic]、[pic] 可从有关设计手册中查到。[pic]、[pic]可分别按下面的公式进行计算。   (1)对深沟球轴承、角接触球轴承、调心球轴承:      [pic]      [pic]   (取上两式计算值较大者)   (2)向心球轴承和[pic]0°的向心滚子轴承:          [pic]0°;[pic];[pic]   (取上两式计算值较大者)       α=0°(且仅承受径向载荷的向心滚子轴承);[pic]   (3)α=90°的推力轴承:         [pic]=[pic]   (4)[pic]90°的推力轴承:         [pic]=2.3[pic]tgα+[pic]   对于双向轴承,此公式适用于径向载荷与轴向载荷之比为任意值的情况。对于单向 轴承,当[pic]/[pic]≤0.44ctgα时,该公式是可靠的。当[pic]/[pic]大至0.67ctgα时, 该公式仍可给出满意的[pic]值。   式中:[pic]和[pic]分别为当量静载荷的径向载荷系数和轴向载荷系数,其值见表 9-11。      [pic]为轴承径向载荷即轴承实际载荷的径向分量(N);      [pic]为轴承轴向载荷即轴承实际载荷的轴向分量(N);      α 为接触角。 表9-10 静载荷安全系数 |轴承使用性况|使用要求、负荷性质及使用场合 | | |旋转轴承 |对旋转精度和平稳性要求较高, |1.2~2.5 | | |或受强大冲击负荷 |0.8~1.2 | | |一般情况 |0.5~0.8 | | |对旋转精度和平稳性要求较低, | | | |没有冲击或振动 | | |在工作载荷下|水坝门装置 |≥1.0 | |基本不 |吊桥 |≥1.5 | |旋转或摆动轴|附加动载荷较小的大型起重机吊 |≥1.0 | |承 |钩 |≥1.6 | | |附加动载荷很大的小型装卸起重 | | | |机吊钩 | | |各种使用场合下的推力调心滚子轴承 |≥2 | 表9-11 系数[pic]和[pic]的值 |轴承类型 |单列向心球轴|双列向心球轴|[pic]0°的向心滚子轴承 | | |承 |承 | | | |[pic] |[pic]|[pic] |[pic]|[pic] |[pic]① | | | |② | |①② | | | |深沟球轴承|0.6 |0.5 |0.6 | | | | | |对称布置 |0.8~1.4 |0.4~0.9 | |不对称布置 |0.6~1.2 |0.8~0.6 | |悬臂布置 |0.3~0.4 |0.2~0.5 |   3)模数m   模数圆整为标准值。对于传递动力用的圆柱齿轮传动,其模数应大于1.5mm;对圆锥 齿轮传动,其模数应大于2mm。国家标准(GB1357-87)规定的齿轮的标准模数(表3-7)。 表3-7 渐开线齿轮的标准模数(GB1357-87) |第一系|  1   1.25  1.5  2   2.5  3  | |列 |   4  5  6  | |第二系|  1.75 2.25  2.75 (3.25) 3.5  (3.75| |列 |) 4.5 5.5 (6.5)  | |第一系|  8  10  12  16  20  25  32  | |列 | 40  50 | |第二系|  7  9  (11)  14  18  22  28  | |列 | 36  45 |   注:(1)对斜齿圆柱齿轮及人字齿轮,取法面模数为标准模数;对锥齿轮,取大端模 数为标准模数;     (2)应优先采用第一系列,括号内的模数尽可能不用。   4)螺旋角β   β增大可提高传动平稳性和承载能力,但β过大,会导致轴向力增加,使轴承及传动 装置的尺寸也相应增大;同时,传动效率也会降低。一般可取[pic]。   但从减小齿轮传动的振动和噪声来考虑,目前有采用大螺旋角的趋势。人字齿轮传 动,因其轴向力可相互抵消,β可取大些,一般可取到[pic],常用30°以下。 图9-26 皮碗密封   如图9-26所示,皮碗放在轴承盖槽中并直接压在轴上,环形螺旋弹簧压在皮碗的唇 部用来增强密封效果。唇朝内可防漏油,唇朝外可防尘。安装简便,使用可靠,适用v< 10m/s的场合。   二、非接触式密封 [pic]    [pic]             (a)                     (b) [pic] (c) 图9-27 非接触式密封   这类密封没有与轴直接接触,多用于速度较高的场合。   (1)油沟式密封   图9- 27a所示,在轴与轴承盖的通孔壁间留0.1~0.3mm的窄缝隙,并在轴承盖上车出沟槽,在 槽内充满油脂。结构简单,用于v<5~6m/s的场合。   (2)迷宫式密封   将旋转和固定的密封零件间的间隙制成迷宫形式,缝隙间填入润滑油脂以加强密封 效果。适合于油润滑和脂润滑的场合。   (3)组合式密封   在油沟密封区内的轴上装上一个甩油环,当油落在环上时可靠离心力的作用甩掉再 导回油箱。在高速时密封效果好。 §9-8 习 题   9- 1 试说明下列各轴承的内径有多大?哪个轴承的公差等级最高?哪个轴承允许的极限转 速最高?哪个轴承承受径向载荷的能力最高?哪个轴承不能承受径向载荷?     N307/P4;6207/P2;30207;5307/P6   9-2 根据工作条件,决定在轴的两端选用 α=15°的角接触球轴承,正装,轴颈直径d=35mm,工作中有中等冲击,转速n=1800r/min 。已知两轴承的径向载荷分别为Fr1=3390N(左轴承),Fr2=1040N(右轴承),外部轴向载荷 为FA=870N,作用方向指向轴承1(即FA指向左),试确定轴承的工作寿命。   9- 3 一农用水泵,决定选用深沟球轴承,轴颈直径d=35mm,转速n=2900r/min,已知轴承 承受的径向载荷Fr=1810N,外部轴向载荷Fa=740N,预期寿命为6000h,试选择轴承的型号 。   9- 4 一双向推力球轴承52310,承受轴向载荷Fa=5000N,轴的转速为1460r/min,载荷中 有中等冲击,试计算其额定寿命。(附:轴承52310的额定动载荷Ca=74.5kN,额定静载 荷C0a=162kN)
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