第十六章滚动轴承 ★考点及常见题型精解 添加 加:管理员 来源本站 阅读:1573 时间20107422:3603 章查点 本章主要是在了解滚动轴承类型和基本概念的基础上,能正确地选择轴承并进行轴承的组合设计。本章的考点主要分布 1.轴承的代号及其含义 2.轴承类型的选择 3.轴承的基本概念如接触角、寿命、基本额定寿命、基本额定动载荷、当量动载荷 4.轴承的派生轴向力、轴向载荷、当量动载荷等 5.轴承的寿命计算 6.轴承的组合设计,能正确设计轴系井对轴系错误进行判断 16.1滚动轴承基本代号左起第一位是A A、类型代号 B、宽度系列代号 C、直径系列代号D、内径代号 162滚动轴承的类型代号由_A表示 16.3滚动轴承内径代号表示轴承内径d=12 164滚动轴承内径代号06表示轴承内径d=30 16.5说明下列滚动轴承代号的含义:31210.51005、62203、7210AC/P5、N2073 答31210圆锥滚子轴承,宽度系列为正常,直径系列为轻,轴承内径d=50mm 005推力球轴承,单列,直径系列为特轻,轴承内径d=25mm 6203深沟球轴承宽度系列为宽,直径系列为轻,轴承内径d=17mm 7210ACP5角接触球轴承,宽度系列为窄,直径系列为轻,轴承内径d=0mm,接触角a=25°公差等级为5级 N2073圆柱滚子轴承,宽度系列为宽或高度系列,直径系列为特轻,轴承内径d=73×5=365m 【评注】轴承的代号有三部分组成:前置代号、基本代号、后置代号。基本代号表示了轴承的类型、结构和尺寸,应着 重掌握其意义,从左到右分别是类型代号、宽度系列代号、直径系列代号 滚动轴承的类型繁多,国家标准滚动轴承共有十多种基本类型,每种基本类型又有各种不同的结构特点和性能。我们 应当着重掌握的主要类型代号有:径向接触轴承:深沟球轴承“6″、圆柱滚子轴承ˆN;角接触向心轴承:圆锥滚子轴 承“3”、角接触球轴承“T;轴向接触轴承:推力球轴承“5” 向心轴承宽度系列中:0表示窄系列,在代号中不标注,1表示正常、2表示宽,等等。推力轴承表示高度系列,1表示 单列,2表示双列 直径系列中:0、1表示待轻,2表示 内径代号中:00、01、02、03比较特殊 内径为10mm、12mm、15mm、17mm;从04至9,表示的内径为 其数字的5倍。因此,轴承的公称内径是以 的,设计此段轴的直径时应注意 后置代号中应重点记忆的是公差等级代号的表示方法 只承受较小径向载荷,要求径向尺寸紧凑时,宜选用D_ B、调心球轴承 D、滚针轴承 16.7当转速较高,径向载荷和轴向载荷都較大时,宜选用 A、圆锥滚子轴承 B、角接触球轴承 C、深沟球轴承 D、推力球轴承 8若转轴在载荷作用下,弯曲较大或轴承座孔不能保证良好的同轴度,则宜选用类型代号A的滚动轴承 A、调心轴承 B、推力轴承 C、圆柱滚子轴承 滚针轴承 上几题均为轴承类型的选择。类型选择是轴承选择设计的第一步,至关重要。在类型选择时要考虑的因素有五 向差 调心特性、装卸特性和 专速可以很高,但载荷 滚子轴承是线接触,转速 触角a越小,承受径向载 a越大,承受轴向载荷的能力 接触角a=90时,只 能承受轴向载荷。但深洶球轴承属于径向接触轴承,接触角α=0°,但其结构特点却能承受较小的双向轴冋毂荷。③内
第十六章 滚动轴承 ★ 考点及常见题型精解 添加:管理员 来源:本站 阅读:1573 时间:2010/7/4 22:36:03 本章主要是在了解滚动轴承类型和基本概念的基础上，能正确地选择轴承并进行轴承的组合设计。本章的考点主要分布 在： 1．轴承的代号及其含义； 2．轴承类型的选择； 3．轴承的基本概念如接触角、寿命、基本额定寿命、基本额定动载荷、当量动载荷； 4．轴承的派生轴向力、轴向载荷、当量动载荷等的计算 5．轴承的寿命计算； 6．轴承的组合设计，能正确设计轴系并对轴系错误进行判断。 16.1 滚动轴承基本代号左起第一位是 A 。 A、类型代号 B、宽度系列代号 C、直径系列代号 D、内径代号 16.2 滚动轴承的类型代号由 A 表示。 A、数字 B、数字或字母 C、字母 D、数字加字母 16.3 滚动轴承内径代号01表示轴承内径 d= 12 。 16.4 滚动轴承内径代号06表示轴承内径d= 30 。 16.5 说明下列滚动轴承代号的含义：31210、51005、62203、7210AC/P5、N2073 答 31210 圆锥滚子轴承，宽度系列为正常，直径系列为轻，轴承内径d=50mm 。 51005 推力球轴承，单列，直径系列为特轻，轴承内径d=25mm 。 62203 深沟球轴承宽度系列为宽，直径系列为轻，轴承内径d=17mm 。 7210AC/P5 角接触球轴承，宽度系列为窄，直径系列为轻，轴承内径d=50mm，接触角α=25°,公差等级为5级。 N2073 圆柱滚子轴承，宽度系列为宽或高度系列，直径系列为特轻，轴承内径 d=73×5=365mm。 【评注】轴承的代号有三部分组成：前置代号、基本代号、后置代号。基本代号表示了轴承的类型、结构和尺寸，应着 重掌握其意义，从左到右分别是类型代号、宽度系列代号、直径系列代号。 滚动轴承的类型繁多，国家标准滚动轴承共有十多种基本类型，每种基本类型又有各种不同的结构特点和性能。我们 应当着重掌握的主要类型代号有：径向接触轴承：深沟球轴承“6”、圆柱滚子轴承“N”；角接触向心轴承：圆锥滚子轴 承“3”、角接触球轴承“7”；轴向接触轴承：推力球轴承“5”。 向心轴承宽度系列中：0表示窄系列，在代号中不标注，1表示正常、2表示宽，等等。推力轴承表示高度系列，1表示 单列，2表示双列。 直径系列中：0、1表示特轻，2表示轻，3表示中，4表示重，等等。 内径代号中：00、01、02、03比较特殊，分别表示内径为 10mm、12mm 、15mm 、17mm ；从04至99，表示的内径为 其数字的5倍。因此，轴承的公称内径是以0或5结尾的，设计此段轴的直径时应注意。 后置代号中应重点记忆的是公差等级代号的表示方法。 16.6 当转速较低，只承受较小径向载荷，要求径向尺寸紧凑时，宜选用 D 。 A、深沟球轴承 B、调心球轴承 C、圆柱滚子轴承 D、滚针轴承 16.7 当转速较高，径向载荷和轴向载荷都较大时，宜选用 B 。 A、圆锥滚子轴承 B、角接触球轴承 C、深沟球轴承 D、推力球轴承 16.8 若转轴在载荷作用下，弯曲较大或轴承座孔不能保证良好的同轴度，则宜选用类型代号 A 的滚动轴承 A、调心轴承 B、推力轴承 C、圆柱滚子轴承 D、滚针轴承 【评注】以上几题均为轴承类型的选择。类型选择是轴承选择设计的第一步，至关重要。在类型选择时要考虑的因素有五 个：载荷特性、转速特性、调心特性、装卸特性和经济特性。应把握几点：①球轴承因是点接触，转速可以很高，但载荷 不能很大，轴向刚度差；滚子轴承是线接触，转速不能太高，但承载能力强，轴向刚度好。②接触角α 越小，承受径向载 荷的能力越强；接触角 α越大，承受轴向载荷的能力越强。接触角 α=0°时，只能承受径向载荷，接触角 α=90°时，只 能承受轴向载荷。但深沟球轴承属于径向接触轴承，接触角 α=0° ，但其结构特点却能承受较小的双向轴向载荷。③内
外圈可分离的轴承,其装卸性能要好。但在装配时要求预紧,减小游隙, 轴的传动精度和刚度。④轴的刚度差,支点 跨距大、多点支承时,要考虑选用具有调心性的轴承。⑤角接触轴承需 用。⑥球轴承的价格总时低于滚子轴承。 在轴承的尺寸选择,特别是宽度系列和直径系列选择中,应把握的是 直径值越大,则其外形尺寸越大,但其承 16.9滚动轴承转动时,其滚动体和内外圈受到的应力是脉动循环变化的接触蝕应九。 610由于滚动轴承的主要失效形式是疲劳点蚀破坏,因而设计时,主要进行寿命计算 【评注】对转动的滚动轴承,其滚动体和滚道的主要失效形式是疲劳点蚀破坏,因而对轴承主要进行寿命计算,也即 要求轴承具有一定的循环次数。必要时才作静强度验算。对于不转动或低速的轴承,永久变形是其主要失效形式,主要进 行静强度计算 1由什么是滚动轴承的寿命?什么是滚动轴承的基本额定寿命,两者之间有关系吗? 答滚动轴承的寿命是指一个套圈或滚动体材料出现第一个疲劳扩展迹象前,一个套圈相对于另一个套囡的总转数,或 在某一转速下的工作小时数。滚动轴承的基本额定寿命是指一组同一型号滚动轴承在同一条件下运转,其可靠度为90 时,能达到或超过的寿命称为基本额定寿命。对于一组同一型号的轴承,由于材料、热处理和加工工艺等很多随机因素的 影响,即使在同一条件下运转,轴承的寿命也会各不相同,甚至相差几十倍,因此,很难确切知道一个具体轴承的寿命 但从统计角度可知,具体单个轴承能达到或超过基本额定寿命的概率是90%也可以说,从这批轴承中任取一个轴承,能 达到基本额定寿命的概率也是90% 16.2实际载荷、当量动载荷和基本额定动载荷之间有什么关系? 答实际载荷是指实际作用于轴承上的载荷。通常既有径向载荷F,又有轴向载荷Fa。当量动载荷是一假想载荷,在 载荷作用下,轴承具有与实际载荷作用下完全相同的寿命。基本额定动载荷C是指轴承进入运转且基本额定寿命为10 时,轴承所能承受的载荷 评注】轴承在同一条件下运转时,其寿命和载荷有如下关系:LP=10CE,即在C作用下,其寿命为10°r,在P作用 下,其寿命为L。基本额定动载荷C值是在实验条件下得出的,可从手册中获得。因此利用这一关系可求得在载荷P作用 下的轴承寿命L。因此在轴承的寿命计算中,应首先将轴承所受的实际载荷换算成与实验条件相同的当量动载荷P后,与 基本额定动载荷C相比较,代入公式,才能计算出实际载荷作用下轴承的寿命 6.13已知圆柱滚子轴承N207的工作转速n=200rmin,载荷平稳,室温下工作,预期寿命L1=1000h,试求(1) 该轴承允许的最大径向载荷。(2)在F4kN作用下,轴承的寿命是多少小时?(径向基本额定动载荷) 解(1)计算轴承允许的最大径向载荷 室温下工作f1=;载荷平稳fp=1,滚子轴承E=10/3 (2)计算在F=4kN作用下,轴承的寿命 当量动载荷P=F4kN时,L为 【评注】此题主要是考察轴承寿命计算公式的应用。同时也应看到,同一轴承在不同载荷作用下,其寿命不同。载荷越 小,轴承的循环次数就会越多,其寿命高长 16.14如图6.5所示为一正装30212因锥滚子轴承,轴向外载荷FA=500N,径向载荷F1=6000N,F12=1000N,试分 别求两轴承的轴向力Fal、Fa2(派生的轴向力F=0.28F1) 图165 解如图166所示 N方向向右) F2=0282=0.28×1000=280N(方向向左) 外部轴向力FA=500N方向向左 FA 图166 因FA+F2∞280-∞N<F16N,轴有向右窜动的趋势故轴承被压紧,轴承1被放松 轴承1放松 轴承压紧Fa2=F1-FA=1680-280=1400N
外圈可分离的轴承，其装卸性能要好。但在装配时要求预紧，减小游隙，提高轴的传动精度和刚度。④轴的刚度差，支点 跨距大、多点支承时，要考虑选用具有调心性的轴承。⑤角接触轴承需成对使用。⑥球轴承的价格总时低于滚子轴承。 在轴承的尺寸选择，特别是宽度系列和直径系列选择中，应把握的是，宽度值和直径值越大，则其外形尺寸越大，但其承 载能力也越大。 16.9 滚动轴承转动时，其滚动体和内外圈受到的应力是 脉动循环变化的接触应力 。 16.10 由于滚动轴承的主要失效形式是 疲劳点蚀破坏 ，因而设计时，主要进行 寿命 计算。 【评注】对于转动的滚动轴承，其滚动体和滚道的主要失效形式是疲劳点蚀破坏，因而对轴承主要进行寿命计算，也即 要求轴承具有一定的循环次数。必要时才作静强度验算。对于不转动或低速的轴承，永久变形是其主要失效形式，主要进 行静强度计算。 16.11 由什么是滚动轴承的寿命？什么是滚动轴承的基本额定寿命，两者之间有关系吗？ 答 滚动轴承的寿命是指一个套圈或滚动体材料出现第一个疲劳扩展迹象前，一个套圈相对于另一个套圈的总转数，或 在某一转速下的工作小时数。滚动轴承的基本额定寿命是指一组同一型号滚动轴承在同一条件下运转，其可靠度为90% 时，能达到或超过的寿命称为基本额定寿命。对于一组同一型号的轴承，由于材料、热处理和加工工艺等很多随机因素的 影响，即使在同一条件下运转，轴承的寿命也会各不相同，甚至相差几十倍，因此，很难确切知道一个具体轴承的寿命。 但从统计角度可知，具体单个轴承能达到或超过基本额定寿命的概率是90%。也可以说，从这批轴承中任取一个轴承，能 达到基本额定寿命的概率也是90%。 16.12 实际载荷、当量动载荷和基本额定动载荷之间有什么关系？ 答 实际载荷是指实际作用于轴承上的载荷。通常既有径向载荷 Fr，又有轴向载荷Fa 。当量动载荷 是一假想载荷，在 该载荷作用下，轴承具有与实际载荷作用下完全相同的寿命。基本额定动载荷C 是指轴承进入运转且基本额定寿命为 106 r时，轴承所能承受的载荷。 【评注】轴承在同一条件下运转时，其寿命和载荷有如下关系：LPε =106C ε，即在 C作用下，其寿命为106 r ，在P 作用 下，其寿命为 L。基本额定动载荷C 值是在实验条件下得出的，可从手册中获得。因此利用这一关系可求得在载荷 P作用 下的轴承寿命L 。因此在轴承的寿命计算中，应首先将轴承所受的实际载荷换算成与实验条件相同的当量动载荷P后，与 基本额定动载荷C相比较，代入公式， 才能计算出实际载荷作用下轴承的寿命。 16.13 已知一圆柱滚子轴承N1207的工作转速n=200r/min ，载荷平稳，室温下工作，预期寿命Lh=10000h ，试求（1） 该轴承允许的最大径向载荷。（2）在 Fr=4 kN作用下，轴承的寿命是多少小时？（径向基本额定动载荷 ） 解 （1）计算轴承允许的最大径向载荷 室温下工作 fT=1；载荷平稳fP=1 ，滚子轴承 ε=10/3 （2）计算在Fr=4 kN作用下，轴承的寿命 当量动载荷P= Fr=4 kN时， L为 【评注】此题主要是考察轴承寿命计算公式的应用。同时也应看到，同一轴承在不同载荷作用下，其寿命不同。载荷越 小，轴承的循环次数就会越多，其寿命高长。 16.14 如图16.5所示为一正装30212圆锥滚子轴承，轴向外载荷 FA=500 N，径向载荷Fr1=6000 N ，Fr2=1000 N ，试分 别求两轴承的轴向力 Fa1、Fa2 。（派生的轴向力 F'=0.28Fr） 图16.5 解 如图16.6所示， F1 '=0.28Fr1=0.28×6000=1680 N(方向向右) F2 '=0.28Fr2 =0.28×1000=280 N(方向向左) 外部轴向力 FA=500 N,方向向左 图16.6 因 FA+F2 '=500+280=780 N＜F1 '=1680 N，轴有向右窜动的趋势,故轴承2被压紧,轴承1被放松。 轴承1放松 Fa1= F1 '=1680 N 轴承2压紧 Fa2=F1 ' _ FA=1680－280=1400 N
615仍如图165所示为一正装30212圆滚子轴承,轴向外载荷FA=500N,径向载荷F1=100N-6N,试 分别求两轴承的轴向力F1、Fa,(派生的轴向力F=028F1) 解如图167所示 F1=02381-08×1000280N方向向右) F2~0282=0.28×6000=1680N(方向向左 外部轴向力FA=500N方向向左 F 因FA+F2-90016218N<F1∞2N,轴有向左窜动的趋势,故轴承1被压紧轴承2被放松。 轴承1压紧 Fa1=FA+F2=500+1680=2180N 轴承2放松 【评注】要能正确地计算角接触冋心軸承的轴向力,首先要能正确的计算其派生轴冋力及其方向;其次能根据在全部轴 向力(外部轴向力和派生轴向力)作用下,轴系的窜动趋势,判断出被压紧轴承和放松轴承;然后计算每个轴承的轴向 力。要分辩清楚的是:这里的压紧ˉ轴承的轴向力不一定就比放松ˆ轴承的轴向力大 616指出图168中的结构错误,并在轴线下侧画出其正确结构图。 解错误位置及正确结构图如图169所示。其错误主要是 (1)伸出轴端(左端)的轴肩端面与轴承盖外侧之间的距离太短。 (2)轴承端盖与轴之间应留有间隙。 (3)左端轴承内圈和套筒装不上,也拆不下来。 4)两锥滚子轴承应反装。 5)轴承外圈与轴承座孔内壁间应有间距。 (6)与轮毂相配的轴段长度应小于轮毅长度。 )轴肩太高,轴承内圈无法拆卸。 图169
6.15 仍如图16.5所示为一正装30212圆锥滚子轴承，轴向外载荷FA＝500 N ，径向载荷 Fr1=1000 N，Fr2=6000 N，试 分别求两轴承的轴向力Fa1 、Fa2 。（派生的轴向力F '=0.28Fr ） 解 如图16.7所示 ， F1 '=0.28Fr1=0.28×1000=280 N(方向向右) F2 '=0.28Fr2 =0.28×6000=1680 N(方向向左) 外部轴向力 FA＝500 N ,方向向左 图16.7 因 FA+F2 '=500+1680=2180 N＜ F1 '=280 N ，轴有向左窜动的趋势,故轴承1被压紧,轴承2被放松。 轴承1压紧 Fa1= FA﹢F2 ' =500﹢1680=2180 N 轴承2放松 Fa2= F2 '=1680 N 【评注】要能正确地计算角接触向心轴承的轴向力，首先要能正确的计算其派生轴向力及其方向；其次能根据在全部轴 向力（外部轴向力和派生轴向力）作用下，轴系的窜动趋势，判断出被压紧轴承和放松轴承；然后计算每个轴承的轴向 力。要分辩清楚的是：这里的“压紧”轴承的轴向力不一定就比“放松”轴承的轴向力大。 6.16 指出图16.8中的结构错误，并在轴线下侧画出其正确结构图。 图16.8 解 错误位置及正确结构图如图16.9所示。其错误主要是： （1）伸出轴端（左端）的轴肩端面与轴承盖外侧之间的距离太短。 （2）轴承端盖与轴之间应留有间隙。 （3）左端轴承内圈和套筒装不上，也拆不下来。 （4）两圆锥滚子轴承应反装。 （5）轴承外圈与轴承座孔内壁间应有间距。 （6）与轮毂相配的轴段长度应小于轮毂长度。 （7）轴肩太高，轴承内圈无法拆卸。 图16.9