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杨可桢《机械设计基础》(第6版)复习笔记及课后习题详解(含考研真题)-滚动轴承【圣才出品】

第16章滚动轴承
16.1复习笔记
【通关提要】
本章主要介绍了滚动轴承的类型及其代号、失效形式、寿命计算、当量动载荷的计算以及派生轴向力。

学习时需要重点掌握以上内容。

其中,滚动轴承的类型及其代号、失效形式,多以选择题、填空题和简答题的形式出现,其余内容以计算题为主,尤其派生轴向力,几乎每年都考一道计算题。

复习本章时,考生需以计算为主,理解记忆细节内容。

【重点难点归纳】
一、滚动轴承的基本类型和特点
1.滚动轴承的分类(见表16-1-1)
表16-1-1滚动轴承的分类
2.使用性能(见表16-1-2)
表16-1-2滚动轴承的使用性能
3.机械中常用滚动轴承的类型和性能特点
机械中常用滚动轴承的类型和性能特点查看教材表16-2。

二、滚动轴承的代号(见表16-1-3)
表16-1-3滚动轴承的代号
三、滚动轴承的选择计算
1.失效形式
(1)疲劳破坏;
(2)永久变形;
(3)磨损、胶合、内外圈和保持架破损。

2.轴承寿命
(1)轴承的寿命
轴承的滚动体或套圈首次出现疲劳点蚀之前,轴承的转数或相应的运转小时数。

(2)轴承寿命的可靠度R
一组相同的轴承能达到或超过规定寿命的百分率。

(3)基本额定寿命
具有90%可靠度时轴承的寿命,以L 10表示。

(4)基本额定动载荷
当一套轴承进入运转并且基本额定寿命为106r 时,轴承所能承受的载荷。

(5)寿命计算公式
L=(C/P)ɛ或L h =(C/P)ɛ·106/(60n)
式中,ɛ为寿命指数,对于球轴承ɛ=3,对于滚子轴承ɛ=10/3;C 为基本额定动载荷,对向心轴承为C r ,对推力轴承为C a ;n 为轴的转速;P 为当量动载荷。

修正后的寿命计算公式为
610(60t h p f C L n f P
ε=或
1660()10
p h t f P n C L f ε=⋅式中,f t 为温度系数,f t ≤1;f P 为载荷系数。

3.当量动载荷的计算
对于既承受径向载荷F r 又承受轴向载荷F a 的轴承,其当量动载荷的计算公式为
P=XF r +YF a
式中,X、Y 分别为径向动载荷系数及轴向动载荷系数。

对于向心轴承,则有:
(1)当F a/F r>e时,X、Y值可查教材表16-11;
(2)当F a/F r≤e时,Y=0,X=1。

4.角接触向心轴承轴向载荷的计算
(1)根据公式计算出两支承处的内部轴向力F S1、F S2的大小,并确定内部轴向力方向;
①如图16-1-1(a)所示,正装(面对面排列);
②如图16-1-1(b)所示,反装(背靠背排列)。

图16-1-1
(2)若F A+F S2>F S1,则:
轴承1(压紧端)承受的轴向载荷:F a1=F A+F S2;
轴承2(放松端)承受的轴向载荷:F a2=F S2。

(3)若F A+F S2<F S1,则:
轴承1(放松端)承受的轴向载荷:F a1=F S1;
轴承2(压紧端)承受的轴向载荷:F a2=F S1-F A。

5.滚动轴承的静强度校核
(1)基本额定静载荷
国家标准对每一型号的滚动轴承规定了一个不得超过的外载荷界限,即基本额定静载荷,用C0表示。

(2)当量静载荷P0
当轴承既受径向力又受轴向力时
P0=X0F r+Y0F a≤C0/S0
式中,X0为径向静载荷系数;Y0为轴向静载荷系数;S0为轴承静强度安全系数。

四、滚动轴承的润滑和密封(见表16-1-4)
表16-1-4滚动轴承的润滑和密封
五、滚动轴承的组合设计(见表16-1-5)
表16-1-5滚动轴承的组合设计
16.2课后习题详解
16-1说明下列型号轴承的类型、尺寸系列、结构特点、公差等级及其适用场合:6005,N209/P6,7207C,30209/P5。

答:(1)6005深沟球轴承,窄宽度,特轻系列,内径尺寸25mm,公差等级为0级。

主要承受径向载荷,也可承受一定的轴向载荷;可用于高速传动。

(2)N209/P6圆柱滚子轴承,窄宽度,轻系列,内径尺寸45mm,公差等级为6级。

只能承受径向载荷,适用于支承刚度大且轴承孔能保证严格对中的场合,其径向尺寸轻、紧凑。

(3)7207C 角接触球轴承,窄宽度,轻系列,内径尺寸35mm,接触角α=15°,公差等级为0级。

既可承受径向载荷,又可承受轴向载荷,适用于高速无冲击场合,一般成对使用,对称布置。

(4)30209/P5圆锥滚子轴承,窄宽度,轻系列,内径尺寸45mm,公差等级为5级。

能同时承受径向载荷和轴向载荷。

适用于刚性大和轴承孔能严格对中的场合,成对使用,对称布置。

16-2一深沟球轴承6304承受的径向力F r =4kN,载荷平稳,转速n=960r/min,室温下工作,试求该轴承的基本额定寿命,并说明能达到或超过此寿命的概率。

若载荷改为F r =2kN,轴承的基本额定寿命是多少?
解:滚动轴承的基本额定寿命计算公式为
6t h p 1060f C L n f P ε
⎛⎫= ⎪ ⎪⎝⎭其中,对于深沟球轴承6304,查手册得其径向基本额定动载荷为C=15800N,查教材表16-8得温度系数f t =1,查教材表16-9得载荷系数f p =1,对于球轴承ɛ=3。

(1)当量动载荷P=F r =4kN 时,有
6
t h p 3
610601015800h 6096040001070 h
f C L n f P ε⎛⎫= ⎪ ⎪⎝⎭⎛⎫=⨯ ⎪⨯⎝⎭
=根据基本额定寿命的定义可知,在此载荷上,能达到或者超过此寿命的概率为90%。

(2)当量动载荷P=F r =2kN 时,有
6t h p 3
610601015800h 6096020008560 h f C L n f P ε
⎛⎫= ⎪ ⎪⎝⎭⎛⎫=⨯ ⎪⨯⎝⎭
=16-3根据工作条件,某机械传动装置中轴的两端各采用一个深沟球轴承支承,轴颈d =35mm,转速n=2000r/min,每个轴承承受径向载荷F r =2000N,常温下工作,载荷平稳,预期寿命L h =8000h,试选择轴承。

解:查教材表16-8得温度系数f t =1,查教材表16-9得载荷系数f p =1,对于球轴承ɛ
=3。

则该深沟球轴承的基本额定动载荷为
200019730N
r C ==⨯=由此查设计手册选取6207轴承,其基本额定动载荷C r =25500N,大于计算值,满足要求。

16-4一矿山机械的转轴,两端用6313深沟球轴承支承,每个轴承承受的径向载荷F r =5400N,轴的轴向载荷F a =2650N,有轻微冲击,轴的转速n=1250r/min,预期寿命L h =5000h,问是否适用。

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