CH8-2滚动轴承工作能力设计.ppt

机械设计 第八章 轴系工作能力设计 滚动轴承工作能力设计 §1 滚动轴承的力分析、失效和计算准则 §2 滚动轴承的动载荷和寿命计算 §3 静载荷计算 §4 极限转速 §5 成对安装角接触轴承的计算特点 §1 滚动轴承的力分析、失效和计算准则 一. 向心轴承中作用力的分布 由于内部游隙，最多只有半圈滚动体受载，且受载大小不同。 点接触轴承： 线接触轴承： δ0——Fr作用线下滚动体变形量。 由于： δi δ0 ∴ F2F1F0 1. 载荷分布 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。 2. 应力变化规律 二. 角接触轴承中的附加轴向力Fs 70000型、30000型 由于“公称接触角α”存在： Fr作用 Fs Fs 滚动体法向反力Fi 径向分力Fri 轴向分力Fsi （附加轴向力） 各种角接触轴承附加轴向力： 70000C 70000AC 70000B 30000 e —— 判断系数 P374 表18.7 Y —— 轴向动载系数 P374 表18.7 ∵ Fs存在 ∴ 30000型、70000型轴承成对使用，使FsⅠ与FsⅡ方向相反，使轴受力合理。 Fs方向：由轴承外圈的宽边指向窄边，通过内圈作用于轴上, 附加轴向力Fs是由于角接触轴承承受径向力Fr引起的。 即“接触线箭头”方向。 3类： 6类： = Fs = Fs Fs Fs Fs Fs Fs Fs 简化画法 三. 滚动轴承的失效 2. 塑性变形：静载荷、冲击作用下 变形凹坑。 3. 磨损：磨粒磨损、粘着磨损； 1. 疲劳点蚀：回转轴承上，各元件受脉动接触应力。 4. 其它：电腐蚀、锈蚀、元件破裂等； 四. 滚动轴承计算准则 1. 一般条件下的回转滚动轴承： 接触疲劳寿命计算 、静强度计算。 （重点、难点） 2. 摆动、n很低轴承（ ）：静强度计算 3. 高速轴承：寿命计算和 （=N0 修正系数） 三个基本性能参数： Cr、Ca —— 基本额定动载荷：疲劳寿命 C0r、C0a —— 基本额定静载荷：静强度 N0 —— 极限转速：控制磨损 §2 滚动轴承的动载荷和寿命计算 一. 基本额定动载荷和基本额定寿命 1、轴承寿命：轴承中任一元件出现疲劳点蚀前运转的总转数或 一定转速下的工作小时数。 同型号轴承：离散性大、寿命相差数十倍。 一批轴承：服从一定的概率分布规律。 最低寿命：过于保守 ∴ 采用基本额定寿命。 最长寿命：不安全 计算时，若按 2. 基本额定寿命：一批相同轴承在同样工作条件下运转，其中 10%的轴承发生疲劳点蚀前运转的总转数(L10)， 或一定工作转速下工作的小时数(L10h)。 可靠度R=90% L10的物理意义： 1）对一批轴承而言：指90%轴承能达到或超过的寿命。 2）对一个具体轴承而言：该轴承能达到或超过该寿命的概率 为90%。 3）当可靠度不为90%时，对L10进行修正： 可靠性寿命修正系数 表18.10 （P380） 3. 基本额定动载荷C： L10=106 r时，轴承所能承受的最大恒定载荷。 即：在C作用下，轴承工作106r而不点蚀失效的R=90% Cr：径向基本额定动载荷 对向心轴承（6、N）：Cr——纯径向载荷 对角接触轴承（3、7）：Cr——载荷的径向分量 Ca：轴向基本额定动载荷：5类 Ca——纯轴向载荷 C 1）C由试验得出，查手册； 2）C↑—→ 轴承抗疲劳承载能力↑；同类不同型号轴承， C不同。 3）设计时需满足：一定工况下的轴承所需的C′≤C 说明： 材质、工作温度、零件硬度变化：对C修正 温度系数 硬度系数 二. 当量动载荷 实际工作时，轴承可能同时受Fa、Fr 将Fr、Fa转化为与C性质相同的载荷——当量动载荷P X——径向动载系数，Fr对寿命影响效应的大小； Y——轴向动载系数， Fa对寿命影响效应的大小； —→ 将Fr、Fa折合为Cr或Ca 为了与C在相同条件下比较 转化 式中： 向心轴承：P=Fr；推力轴承：P=Fa 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. 基本额定寿命 已知： 时， ； 时， P—L曲线 ※ε—— 寿命指数