课时授倮计划 第六十一次课 【微兽银氯:§148滚勋轴霖的寿命针算 【微学目的】:掌握轴承的寿命计算的方法。 【教学會点及处理方法】:轴承的寿命的相关概念及计算的方法 处理方法:详细讲解 【教學卓点及处羶方法】:轴承的寿命计算的方法。 处理方法:举例讲解 【激学方】:讲授法 【敬具】:课件 【时间台配】:引入新课5min 新课80min 小结、作业5min
课 时 授 课 计 划 第 六十一次课 【教学课题】：§14-8 滚动轴承的寿命计算 【教学目的】：掌握轴承的寿命计算的方法。 【教学重点及处理方法】：轴承的寿命的相关概念及计算的方法。 处理方法： 详细讲解 【教学难点及处理方法】：轴承的寿命计算的方法。 处理方法： 举例讲解 【教学方法】: 讲授法 【教具】：课件 【时间分配】： 引入新课 5min 新课 80 min 小结、作业 5min
第六十一次课 【提示启发引出新课】 前面已经讨论了滚动轴承的类型、代号及滚动轴承的选择,那么滚 动轴承是否适用,还必须经过寿命计算才能确定。本次课中讨论滚动轴 承的寿命计算。 【新课内容】 §14-8滚勳轴承的寿命针算 基本额定寿命和基本额定动负荷 1、寿命滚动轴承任一元件的材料首次出现疲劳点蚀前的总转数 或在某一给定的恒定转速下的运转小时数。 2、基本额定寿命 一批同型号的轴承即使在同样的工作条件下运转,由于材料、热处 理及加工因素等的影响,各轴承的寿命也不会完全相同。 批同型号的轴承在相同条件下运转时,90%的轴承未发生疲劳 点蚀前运转的总转数,或在一定转速下工作的小时数,称为轴承的基本 额定寿命,分别以L10(106转为单位)和L1h(小时为单位)表示 3、基本额定动负荷当轴承在特定的受载条件下,在某一个大小和 方向恒定的负荷作用下,其基本额定寿命为106转时,这一个负荷称为 该轴承的基本额定动负荷,用C表示。单位:牛顿。 基本额定动载荷是衡量轴承抵抗疲劳点蚀能力的主要指标。如果轴 承的基本额定动载荷大.则其抗疲劳点蚀的能力强 对于向心轴承,基本额定动载荷是指径向载荷,用Cr表示;对
第六十一次课 【提示启发 引出新课】 前面已经讨论了滚动轴承的类型、代号及滚动轴承的选择，那么滚 动轴承是否适用，还必须经过寿命计算才能确定。本次课中讨论滚动轴 承的寿命计算。 【新课内容】 §14-8 滚动轴承的寿命计算 一、基本额定寿命和基本额定动负荷 1、寿命 滚动轴承任一元件的材料首次出现疲劳点蚀前的总转数 或在某一给定的恒定转速下的运转小时数。 2、基本额定寿命 一批同型号的轴承即使在同样的工作条件下运转，由于材料、热处 理及加工因素等的影响，各轴承的寿命也不会完全相同。 一批同型号的轴承在相同条件下运转时，90%的轴承未发生疲劳 点蚀前运转的总转数，或在一定转速下工作的小时数，称为轴承的基本 额定寿命，分别以 L10(106 转为单位)和 L10h(小时为单位)表示。 3、基本额定动负荷 当轴承在特定的受载条件下，在某一个大小和 方向恒定的负荷作用下，其基本额定寿命为 106 转时，这一个负荷称为 该轴承的基本额定动负荷，用 C 表示。单位：牛顿。 基本额定动载荷是衡量轴承抵抗疲劳点蚀能力的主要指标。如果轴 承的基本额定动载荷大．则其抗疲劳点蚀的能力强。 对于向心轴承，基本额定动载荷是指径向载荷，用 Cr 表示；对
于推力轴承是指轴向载荷,以Ca表示 轴承的基本额定动载荷值可由设计手册查得。 二、当量动负荷 轴承的基本额定动负荷C是对应于特定的受载条件。但轴承的实际 工作载荷是同时承受径向和轴向的复合载荷,这就需要将实际的复合载 荷换算成理想的受载条件下的假想载荷。在假想载荷的作用下,轴承寿 命和实际条件下的寿命相等,则该假想载荷即为当量动负荷,用P表示。 当量动载荷的计算公式如下: ①向心轴承("6″类、"1”类、"2"类) 当 时 P=Fr Fa/Fr>e P=XFr+YFa ②圆柱滚子轴承("N"类) 圆柱滚子轴承一般只能承受径向载荷,当量动载荷为P=Fr ③推力轴承 推力轴承只能承受轴向载荷,当量动载荷为P=Fa 式中,e为判断系数,见表14-6。 X-径向系数,表14-6 Y-轴向系数,表14-6
于推力轴承是指轴向载荷，以 Ca 表示 轴承的基本额定动载荷值可由设计手册查得。 二、当量动负荷 轴承的基本额定动负荷 C 是对应于特定的受载条件。但轴承的实际 工作载荷是同时承受径向和轴向的复合载荷，这就需要将实际的复合载 荷换算成理想的受载条件下的假想载荷。在假想载荷的作用下，轴承寿 命和实际条件下的寿命相等，则该假想载荷即为当量动负荷，用 P 表示。 当量动载荷的计算公式如下： ①向心轴承（"6"类、"1"类、"2"类） 当 Fa/Fr≤e 时， P=Fr 当 Fa/Fr>e 时， P=XFr+YFa ②圆柱滚子轴承（"N"类） 圆柱滚子轴承一般只能承受径向载荷，当量动载荷为 P=Fr ③推力轴承 推力轴承只能承受轴向载荷，当量动载荷为 P=Fa 式中, e 为判断系数，见表 14-6。 X-径向系数，表 14-6； Y-轴向系数，表 14-6；
F-径向载荷; 轴向载荷 说明: 1)通过表146查X、Y时是根据参数e确定的,而e又由h%比 值而定。 2)在按寿命计算选择轴承型号时,须估选一型号,查得C和e,然 后得到X、Y,才能进行寿命计算。 3)对于多数轴承,径向载荷就是轴系的支承反力,轴向载荷就是轴 向外力,径向载荷的作用位置是轴承宽度的中点。但角接触轴承有其特 殊性。将另形讨论。 滚动轴承的轴向力计算 角接触轴承有其特殊性,其轴向载荷并不是轴向外力,既使受纯径 向负荷也会产生内部轴向力,所以计算角接触轴承所受的轴向负荷时, 要同时考虑外部轴向负荷和内部轴向力两个部分,根据整个轴上所有轴 向载荷的平衡关系分析决定的,径向载荷的作用位置也不是轴承宽度的 中
Fr -径向载荷； Fa - 轴向载荷。 说明： 1）通过表 14-6 查 X、Y 时是根据参数 e 确定的，而 e 又由 or a C F 比 值而定。 2）在按寿命计算选择轴承型号时，须估选一型号，查得 C e or和 ，然 后得到 X、Y，才能进行寿命计算。 3）对于多数轴承，径向载荷就是轴系的支承反力，轴向载荷就是轴 向外力，径向载荷的作用位置是轴承宽度的中点。但角接触轴承有其特 殊性。将另形讨论。 三、滚动轴承的轴向力计算 角接触轴承有其特殊性，其轴向载荷并不是轴向外力，既使受纯径 向负荷也会产生内部轴向力，所以计算角接触轴承所受的轴向负荷时， 要同时考虑外部轴向负荷和内部轴向力两个部分，根据整个轴上所有轴 向载荷的平衡关系分析决定的，径向载荷的作用位置也不是轴承宽度的 中点
Fso F 1、支反力的作用点距外圈宽边为a,由机械零件手册可查。 2、内部轴向力 大小由表14-5查得。方向由外圈的宽边指向窄边。 角接触轴承的内部轴向力Fs 圆锥滚子轴承 角接触球轴承 (7000015(700251(7000a=40 Fs=Fr/2Y Fs=eFr Fs=0. 68Fr Fs=l. 14Fr 3、F的计算 安装方式:正装(外圈窄边对窄边)和反装(外圈宽边对宽边)。 参见图14-24,讨论计算方法
1、支反力的作用点距外圈宽边为 a，由机械零件手册可查。 2、内部轴向力 大小由表 14-5 查得。方向由外圈的宽边指向窄边。 角接触轴承的内部轴向力 Fs 圆锥滚子轴承 角接触球轴承 (7000C)α=150 (7000AC)α=250 (7000B)α=400 Fs=Fr/2Y Fs=eFr Fs=0.68Fr Fs=1.14Fr 3、 Fa 的计算 安装方式：正装（外圈窄边对窄边）和反装（外圈宽边对宽边）。 参见图 14-24，讨论计算方法
两种情况: F F+F>F 则轴有右移的趋势,此时轴承Ⅱ由于被端盖顶住而压紧(简称紧端) 而轴承Ⅰ则被放松(称松端)。 Fs+Fx= F2+F Fa=F,+F-F 2 由此得两轴承所受的实际轴向载荷分别为: 轴承1(松端)Fa1=F2
两种情况： 则轴有右移的趋势，此时轴承Ⅱ由于被端盖顶住而压紧（简称紧端）； 而轴承Ⅰ则被放松（称松端）。 由此得两轴承所受的实际轴向载荷分别为： 轴承Ⅰ(松端)
轴承Ⅱ(紧端)F2=F2+F2=F2+(F2+Fx-F2)=F1+F F b)Fs+Fx< 轴有左移的趋势,此时轴承Ⅰ由于被端盖顶住而压紧(简称紧端), 而轴承Ⅱ则被放松(称松端) F = F Fr=F-F-F 由此得两轴承所受的实际轴向载荷分别为 轴承Ⅱ(松端) F=F 轴承I(紧端) 由以上分析,可得出角接触轴承的实际轴向载荷的计算方法要点 1)根据轴承的安装方式,确定内部轴向力的大小及方向 2)判断全部轴向载荷合力的方向,确定被压紧的轴承(紧端)及被 放松的轴承(松端); 3)“紧端”轴承所受的实际轴向载荷,应为除了自身内部轴向力 之外,其它所有轴向力的代数和 松端”轴承所受的实际轴向载荷,等于自身内部轴向力
轴承Ⅱ(紧端) 轴有左移的趋势，此时轴承Ⅰ由于被端盖顶住而压紧（简称紧端）， 而轴承Ⅱ则被放松(称松端)。 由此得两轴承所受的实际轴向载荷分别为： 轴承Ⅱ(松端) 轴承Ⅰ(紧端) 由以上分析，可得出角接触轴承的实际轴向载荷的计算方法要点： 1）根据轴承的安装方式，确定内部轴向力的大小及方向； 2）判断全部轴向载荷合力的方向，确定被压紧的轴承(紧端)及被 放松的轴承(松端)； 3）“紧端”轴承所受的实际轴向载荷，应为除了自身内部轴向力 之外，其它所有轴向力的代数和； “松端”轴承所受的实际轴向载荷，等于自身内部轴向力
四、滚动轴承的寿命计算 实验证明,轴承的负荷P与寿命L0的关系是: P L=C E-寿命指数,球轴承ε=3;滚子轴承ε=10/3。 因此,可以根据寿命为106转时的基本额定动负荷与寿命不为106 转时的极限负荷P进行换算:PLo=C10 因此滚动轴承的寿命计算基本公式为:o=(5)×0° 若用给定转速n下的工作小时数来表示,则为 C 16670 h P 公式的应用 1、已知轴承型号,基本额定动负荷C和工作负荷P,可以计算出轴 承的基本额定寿命L10 C P ×10° C)16670 或Lo=f(P)n 2、已知轴承工作负荷P,轴承的预期的基本额定寿命可以计算出 所要求的基本额定动负荷C C 16670 [L
四、滚动轴承的寿命计算 实验证明，轴承的负荷 P 与寿命 L10 的关系是： P L10 = C -寿命指数，球轴承 =3；滚子轴承 =10/3。 因此，可以根据寿命为 106 转时的基本额定动负荷与寿命不为 106 转时的极限负荷 P 进行换算： 6 10 10 P L = C 。 因此滚动轴承的寿命计算基本公式为： 6 10 10 = P C L f p 若用给定转速 n 下的工作小时数来表示，则为 h P n C L f h p 16670 10 = 公式的应用： 1、已知轴承型号，基本额定动负荷 C 和工作负荷 P，可以计算出轴 承的基本额定寿命 L10 6 10 10 = P C L f p 或 h P n C L f h p 16670 10 = 2、已知轴承工作负荷 P，轴承的预期的基本额定寿命 ‘可以计算出 所要求的基本额定动负荷 C ’ 1 [ ] 16670 h p r L f n C P
从手册中选择适当的轴承型号,只要C≥C,就能保证轴承的基本 额定寿命。 轴承预期寿命的参考值 机器种类 预期寿命/小时 不经常使用的仪器或设备 00 航空发动机 500~2000 中断使用不致引起严重后果的手动机械、农 4000~8000 间断使用的机业机械等 中断使用会引起严重后果的机械设备,如升 8000 12000 降机、输送机、吊车等 每日工作8小时利用率不高的齿轮传动、电机等 12000~2000 的机器 利用率较高的通风设备、机床等 20000 连续工作24小时般可靠性的空气压缩机、电机、水泵等500006000 的机器 高可靠性的电站设备、给排水装置等 >100000 【小结】:掌握轴承的寿命计算方法
从手册中选择适当的轴承型号，只要 ' C C ，就能保证轴承的基本 额定寿命。 轴承预期寿命的参考值 机 器 种 类 预期寿命/小时 不经常使用的仪器或设备 500 航空发动机 500 ～ 2000 间 断 使 用 的 机 器 中断使用不致引起严重后果的手动机械、农 业机械等 4000 ～ 8000 中断使用会引起严重后果的机械设备，如升 降机、输送机、吊车等 8000 ～ 12000 每日工作 8 小时 的机器 利用率不高的齿轮传动、电机等 12000 ～ 20000 利用率较高的通风设备、机床等 20000 ～ 30000 连续工作 24 小时 的机器 一般可靠性的空气压缩机、电机、水泵等 50000 ～ 60000 高可靠性的电站设备、给排水装置等 >100000 【小结】：掌握轴承的寿命计算方法
【作业】:P27014-11 【后记】:
【作业】：P270 14-11 【后记】：