轴承设计计算表
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9-7 滚动轴承的静强度计算 一、失效形式
静止、缓慢旋转(n <10r/min)
短期过载 滚动体与内、外圈塑性变形 失效形式基本额定静载荷C 0:
受最大载荷的滚动体和滚道处产生的永久
变形的总和为滚动体直径的1/10000时的载荷。
一、失效形式
载荷变动大,受冲击载荷作用的旋转轴
承按动载荷作用进行寿命计算,验算静强度
1.承受纯径向载荷轴承
2.承受纯轴向载荷轴承R
P =0A
P =0当量静载荷
二、当量静载荷P 0
3.同时承受径向载荷和轴向载荷A
Y R X P 000+=
三、计算公式
000S P C 按静载荷选择轴承公式深 深 深 深 深 A / R≤ 0.8
A / R > 0.8X 0
Y 0X 0Y 01
00.60.5X 0
Y 0深 深 深
深 深 深 C 深0.50.46AC 深
0.38
B 深0.26
深 深 深 深 深 深
设计手册。
滑动轴承的设计§ 1滑动轴承概述用于支撑旋转零件(转轴,心轴等)的装置通称为轴承。
按其承载方向的不同,轴承可分为:径向轴承Radial bearing:轴承上的反作用力与轴心线垂直的轴承称为径向轴承;推力轴承Thrust bearing:轴承上的反作用力与轴心线方向一致的轴承称为推力轴承。
按轴承工作时的摩擦性质不同,轴承可分为:滑动轴承和滚动轴承。
滑动轴承,根据其相对运动的两表面间油膜形成原理的不同,还可分为:流体动力润滑轴承(简称动压轴承)(Hydrodynamic lubrication)流体静力润滑轴承(简称静压轴承)(Hydrostatic lubrication)。
本章主要讨论动压轴承。
和滚动轴承相比,滑动轴承具有承载能力高、抗振性好,工作平稳可靠,噪声小,寿命长等优点,它广泛用于内燃机、轧钢机、大型电机及仪表、雷达、天文望远镜等方面。
在动压轴承中,随着工作条件和润滑性能的变化,其滑动表面间的摩擦状态亦有所不同。
通常将其分为如下三种状态:1、完全液体摩擦完全液体摩擦状态(图8-1a)是指滑动轴承中相对滑动的两表面完全被润滑油膜所隔开,油膜有足够的厚度,消除了两摩擦表面的直接接触。
此时,只存在液体分子之间的摩擦,故摩擦系数很小(f =0.001~0.008),显著地减少了摩擦和磨损。
2、边界摩擦当滑动轴承的两相对滑动表面有润滑油存在时,由于润滑油与摩擦表面的吸附作用,将在摩擦表面上形成一层极薄的边界油膜(图8-1b),它能承受很高的压强而不破坏。
边界油膜的厚度比一微米还小,不足以将两摩擦表面分隔开,所以,相对滑动时,两摩擦表面微观的尖峰相遇就会把油膜划破,形成局部的金属直接接触,故这种状态称为边界摩擦状态。
一般而言,边界油膜可覆盖摩擦表面的大部分。
虽它不能像完全液体摩擦完全消除两摩擦表面间的直接接触,却可起着减轻磨损的作用。
这种状态的摩擦系数f =0.008~0.01。
3、干摩擦两摩擦表面间没有任何物质时的摩擦称为干摩擦状态(图8-1c),在实际中,没有理想的干摩擦。
角接触球轴承计算机辅助设计计算稿====================================================================== 型号: 71860X2TN1内径 d = 300 外径 D = 380装配高T = 40 宽度 B = 27接触角alfa = 30°最小倒角rsmin = 2.1 r1smin= 1.1====================================================================== 序号计算公式结果(上偏差|下偏差) ====================================================================== ■主参数的确定钢球中心圆直径P =0.5*(d+D) 340钢球公称直径Dw'=KDw*(D-d) 26.988(来图)钢球个数Z=πDwp/Kz*Dw=29.74 (Kz=1.33) 取30■额定动负荷Cr(KN) 212当Dw≤25.4mmCr = 1.3fc(cosα)^0.7*Z^(2/3)*Dw^1.8当Dw >25.4mmCr = 1.3*3.647*fc*(cosα)^0.7*Z^(2/3)*Dw^1.4额定静负荷Cor的计算Cor = f0 * i * Z * Dw * Dw * Cosα (KN) 304■套圈的设计内圈滚道曲率半径Ri=fi*Dw 13.9 (+0.08|0)外圈滚道曲率半径Re=fe*Dw 14.17 (+0.08|0)内圈滚道直径di=P-Kpi*Dw Kpi=1.004019 312.904(±0.05)外圈滚道直径De=P+Kpe*Dw Kpe=1.0066987 367.168 (±0.05)内圈挡边直径d2=di+Kd*Dw 328.5 (0|-0.57)外圈挡边直径D2=De-Kd*Dw 351.5 (+0.57|0)内圈滚道中心至基准端面的距离ai:ai = 0.5*B+(Ri-0.5*Dw)sin(α)-2δ20.2 (±0.06)外圈滚道中心至基准端面的距离aeae = 0.5*B+(Re-0.5*Dw)sin(α)-2δ取20.2 (±0.06)δ:滚道位置的上偏差装配锁口高度t的计算t = 0.00053*De + 0.5*gmin+0.5*Ymax 0.45 (0|-0.06)■装配锁口高度的验算(参考)最小锁量应满足下式:Ymin = 2tmin - gmax 0.4最小锁量不得超过表10的规定■标志尺寸的计算外圈标志圆平均直径Dek:Dek=((D-2*r5max)+(D2max+2*r3max))/2 363标志平面有效宽度he:he=((D-2*r5max)-(D2max+2*r3max))/2 7.8■配套径向游隙和装配高的计算配套径向游隙g:gmax=2(Rimin+Remin-Dw)(1-cos(αmax)) αmax=34.464 0.38gmin=2(Rimax+Remax-Dw)(1-cos(αmin)) αmin=23.3554 0.22装配高极限尺寸按下式确定:Tmax=aimax+aemax-(Rimin+Remin-Dw)sin(αmin) 40.09Tmin=aimin+aemin-(Rimax+Remax-D w)sin(αmax) 39.52隔离块设计相邻两球中心距C1 35.540C=Dpw*sin(Pi/Z)外径Dc=0.9*Dw 24内径dc=(0.35~0.45)*Dw 10球兜直径Dcp=(0.8~0.9)*Dc 20.4 (±0.13)球兜曲率半径Rc=0.54*Dw 14.57 (+0.11|0)端面到Rc与dc交点的距离acac=SQR(Rc^2-dc^2/4)-SQR(Rc^2-Dcp^2/4) 3.281球进入兜孔的距离bcbc=0.5*Dw-SQR((Dw^2-dc^2/)4) 0.961隔离块宽度BcBc=C-Dw+2*ac+2*bc=17.14 17(±0.11)隔离块端面到球最远点的距离CpCp=Bc+Dw-ac-bc 39.8===================================================================角接触球轴承计算机辅助设计====================================================================== 型号: 71916ACM标准外形尺寸:轴承内径 d = 80轴承外径 D = 110内圈宽度 B = 16外圈宽度Cs = 16轴承装配高T = 16接触角角度angle=25轴承最小单向倒角rsmin=1r1smin=0.3====================================================================== 序号计算公式结果上偏差下偏差====================================================================== 1. 主参数的确定轴承的外形尺寸d、D、B、γsmin、γ1smin 以及接触角α应符合GB292的规定,γsmin、γ1smin最大尺寸极限应符合GB274的规定。
深沟球轴承设计计算深沟球轴承设计计算深沟球轴承设计计算Ⅰ.编制说明: 1.沟道曲率半径必须满足Rimax25 0.4 *100,200系列轴承,当D+ε1 >+ε1 保持架与内,外圈档边之间的间隙当Dw≤10mm 时, ε1≥0.2 当Dw>10mm 时, ε1≥0.4 6. 相邻两球兜(或铆钉孔)中间距离C(取值精度0.01,公差±0.025) C=Dcp sin 7. 兜孔中心与相邻铆钉孔中心间距离C1(取值精度0.01,公差±0.025) C1=Dcp sin 8. 保持架兜孔之间的平面与球兜必须圆角相交,圆角半径rc应尽可能取大,但是为了便于铆合保持架,在保持架铆钉大头的周围必须保证宽度不小于0.3mm 的平面,因此,圆角rc应满足: rc≤ Dcp sin-(+S)cos sin-1 -–0.3 9. 浪形保持架用半圆头铆钉的选取: 半圆头铆钉尺寸及公差按表15选取表15 浪形保持架用半圆头铆钉尺寸及公差mm 铆钉杆直径dm 公称尺寸0.8 1 1.2 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 公差±0.03 ±0.04 ±0.05 铆钉头直径Dm 公称尺寸 1.2 1.6 1.9 2.4 3.2 4 4.8 5.6 6.4 7.2 8 公差0 -0.2 0 -0.3 最小杆端直径d1min 0.74 0.93 1.13 1.41 1.9 2.37 2.87 3.37 3.87 4.5 5 有效杆长l 1 1.4 2 3 4 5 7 铆钉头高度H 公称尺寸0.6 0.8 0.95 1.2 1.6 2 2.4 2.8 3.2 3.6 4 公差±0.1 ±0.15 铆钉头对杆中心线同轴度0.05 0.1 半圆铆钉头半径SR 0.6 0.8 0.95 1.2 1.6 2 2.4 2.8 3.2 3.6 4 rmax 0.2 0.3 铆钉孔直径tc 公称尺寸0.8 1 1.2 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 公差0.15 0.08 0.2 0.1 两半保持架钢板厚2S 1 1.4 1.4 2 2 2.4 2 2.4 3 3 3 4 4 5 6 7 铆钉杆长度L 公称尺寸 2.8 3.2 3.2 4 4.2 4.8 4.8 4.8 6.7 7.3 7.8 8.8 9 11 11 15 公差0.2 注:铆钉杆长度允许各生产厂根据铆钉杆材料硬软情况适当加以调整. 四.深沟球轴承零件质量计算 1. 外圈质量We=γ╳Ve╳10-6(kg)10-6(kg) γ-材料密度(下同) Ve==0.785(D2-D22)B-1.349D r2-2.245r82 D2-1.345De Re2+0.6176Re3 (若γ=7.8g/cm3) 尺寸代号见图01,对400系列,r8改为r3. 2. 内圈质量Wi=γ╳Vi╳10-6(kg) Vi==0.785(d22-d2)B-1.349d r2-2.245r82 D2-1.345di Ri2+0.6176Ri3 (若γ=7.8g/cm3) 尺寸代号见图02,对400系列,r8改为r3. 3. 浪形保持架质量半保持架质量Wc=10.35[Dcp+0.36388 Z (Rc+S/2)](Dc-Dc1)S╳10-6(kg) (若γ=7.8g/cm3) 尺寸代号见图07 4. 钢球质量Ww=(πDw3 γ)/6 若材料密度γ=7.8 g/cm3 则Ww=7.8╳10-6╳(πDw3 )/6=4.08╳10-6╳Dw3 (kg) 5. 铆钉质量Wm=γ╳10-6{πH2(3SR-H)/3+π[d12(L-e)+dm2 e]/4} 若γ=7.8g/cm3 则Wm=24.5╳10-6{H2(3SR-H)/3+[d12(L-e)+dm2 e]/4} (kg) 尺寸代号见图09 五.深沟球轴承产品图的绘制轴承产品装配图及零件图应按轴承专业标准JB/CQ107-88,”滚动轴承产品图样格式”的规定绘制. 六.密封深沟球轴承优化设计密封深沟球轴承系深沟球轴承(开式)的变型产品,其主要的不同点在于带有密封圈(分为接触试和非接触试两种),因而在外圈上要设置密封槽,并相应提高相关尺寸形位的技术要求,其余则完全与深沟球轴承(开式)相同.轴承套圈上不标志,在密封圈外侧面模压标志. 1. 外圈设计除密封槽尺寸,挡边直径D2公差和沟位置ae公差外,其余尺寸与深沟球尺寸完全相同. 1)外圈挡边直径D2 (取值精度0.1,公差按表16) 表16 mm D2 超过— 30 50 80 120 到30 50 80 120 180 D2公差0.084 0.1 0.12 0.14 0.16 2)外圈密封槽顶宽b1 按表17选取(公差±0.03) 表17 mm D 超过— 30 50 80 120 到30 50 80 120 180 b1公差0.7 0.8 0.9 1 1.2 3)外圈密封槽位置b 按表18选取后用下式计算(取值精度0.1,公差按表18) b=b1+SH+δm1+δm2 SH:密封圈骨架钢板厚度; δm1:密封圈胶面到轴承端面距离; δm2:密封圈骨架挂胶厚度参数; 表18 mm D 超过—30 50 80 120 到30 50 80 120 180 SH取值0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 δm1取值0.2 0.2 0.3 0.3 0.5 δm2取值0.1 0.2 0.2 0.2 0.2 b公差0.084 0.1 0.12 0.14 0.16 4)外圈密封槽止口直径D3(取值精度0.1,公差按表19) D3=D2+2δm2+ε+SH 表19 mm D 超过—30 50 80 120 到30 50 80 120 180 ε取值1 1 1.2 1.4 1.6 D3公差±0.042 ±0.05 ±0.06 ±0.07 ±0.08 5)外圈密封槽底直径D4(取值精度0.1,公差同D3) D4=D3+b1-0.1 6)外圈密封槽压坡角α α=45°,当止口厚度H≥0.5mm时(H=b-b1-(D4-D3)/2) α=30°,当止口厚度H25.4 mm Cr=3.647fc Z2/3Dw1.4 (N) 附表2 深沟球轴承的fc系数Dw/Dwp fc Dw/Dwp fc Dw/Dwp fc0.05 46.7 0.14 58.8 0.28 57.1 0.06 49.1 0.16 59.6 0.3 56 0.07 51.1 0.18 59.9 0.32 54.6 0.08 52.8 0.2 59.9 0.34 53.2 0.09 54.3 0.22 59.6 0.36 51.7 0.1 55.5 0.24 59 0.38 50 0.12 57.5 0.26 58.2 0.4 48.4 注:对于Dw/Dwp的中间值,其fc值可由线形内插值法求得。
6910轴承的设计计算过程
1.外形尺寸:
外径D :φ72;内径d :φ50;宽度C (B ):12。
2.主参数的选取
2.1钢球直径约束:
)()(max min d D Dw d D K K w w -≤≤-
式中K w 按标准选取0.28~0.31,代入数值计算得:
6.1682.6≤≤Dw
2.2钢球组中心圆直径的约束
)(51.0)(5.0d D d D D wp +≤≤+代入数值计算得:
22.6261≤≤D wp
2.3钢球个数的约束:
1)
(sin 21)(sin 2180
1max 1+≤≤+--wp w wp w D D Z D D φ 式中:φmax 为最大填球角,按标准选取199º,Z 取整数。
由以上三个约束条件得:
D w =6.747 D wp =61 Z=16
2.4填球角φ
51.190)61/747.6(sin )116(2)(sin )1(211=-=-=--wp
w D D z φº
3额定载荷
3.1基本额定动载荷:
KN D Z f b C w c m r 5.14747.6164.753.18.1328.132=⨯⨯⨯==
3.2额定静载荷:
KN ZD f C w or 7.11747.6161.1622
0=⨯⨯== 4套圈设计
4.1沟道曲率半径R i ,R e (取值精度0.01)
R i =f i D w =0.515×6.747=3.47
R e =f e D w =0.525×6.747=3.54按标准与之最相近的一组R i ,R e : R i =3.46+0.04 0 R e =3.53+0.04 0
4.2沟道直径d i ,D e (取值精度0.001,允差按标准选±0.02) 253.54747.661=-=-=w wp i D D d
D e =d i +2D w +u
U=(U min +U max )/2代入数值得
De=d i +2D w +(U min +U max )/2=54.253+2×6.747+(0.008+0.020)
=67.761
4.3沟位置a
65.0==B a
a a a e i ==
4.4套圈挡边直径d 2,D 2(取值精度0.1)
w d i D K d d +=2
w d e D K D D -=2式中K d 值按标准选取0.3,代入数值得
3.56747.63.0253.542=⨯+=+=w d i D K d d
7.65747.63.0671.672=⨯-=-=w d e D K D D
允差按标准选取
d 2=56.3
0 -0.019 D2=65.7+0.12 0
4.5装配倒角r 及非装配倒角r8(按标准选取)
装配倒角r :1.0
+0.3 -0.4 r8:0.3max 。
5.保持加的设计
5.1保持架钢板厚度S(取值精度0.1)
92.07.125.14
.2747.617.125.14.222=-+=-+=w D S 按标准板厚取0.8mm 。
5.2保持架中心圆直径D cp (取值精度0.001,允差按标准选取)
61==wp cp D D
5.3保持架宽度B c (取值精度0.1)
w c c D K B =式中K C 值按标准取0.48,代入公式得
2.3747.648.0=⨯=c B
5.4保持架外径D c 及内径D c1(取值精度0.1,允差按标准选取)
2.642.361=+=+=c cp c B D D
8.572.3611=-=-=c cp c B D D
最终D c =φ64.2±0.095, D c1=φ57.8±0.095
5.5保持架兜 孔深度K(取值精度0.01,允差按标准选取)
c w D K ξ+=5.0式中c ξ按标准取0.05,代入得K=3.42
由标准选取K=3.42+0.05 0
5.6保持架球兜内球面半径R c (取值精度0.01,允差按标准取+0.05 0
) 47.305.042.3max =+==K R c
5.7保持架径向窜动量ε
ε=)))285.0cos(sin (2sin(cos 85.01
1w
c c c c w C D K R R B R D B +----计算 εmax 时,R c 、K 取最大值,计算εmin 时,R c 、K 取最小值;而D w 、B c 取公称尺寸。
εmax =)747.6)47.352.3)52.322.385.0cos(sin 52.3(2sin(cos 747.62.385.011
+-⨯⨯⨯-⨯-- =68.0
εmax =)747
.6)42.347.3)47.322.385.0cos(sin 47.3(2sin(cos 747.62.385.011
+-⨯⨯⨯-⨯-- =37.0
5.8εmin 及εmax 不得超过标准规定,根据钢球尺寸查得
εmin =0.35,εmax =0.70由此可知设计符合窜动量要求。
5.9相邻两球兜(或铆钉孔)中心间距离C 0(取值精度0.001,允差为
±0.025)
901.1116180sin 61180sin 0=︒=︒=Z D C cp 5.10兜孔中心与相邻铆钉孔中心间距离C 1(取值精度0.001,允差为
±0.025)
979.516
90sin 6190sin 1=︒=︒=Z D C cp 5.11保持架兜孔之间的平面与球兜相交的圆角半径r c
保持架兜孔之间的平面与球兜必须圆角相交,圆角半径r c 应尽可能取大,但是为了便于铆合保持架,在保持架铆钉大头的周围必须保证宽度不小于0.3mm 的平面,因此,圆角r c 应满足:
r c 3.02
)5.0cos(sin )2(90sin 1
--++-︒≤-m w w cp D S D S S D Z D
=3.026.1)8.0747.65.08.0cos(sin )8.02747.6(1690sin 611--+⨯+-︒- =7.0 所以r c 取0.5。
5.12 浪形保持架用半圆头铆钉的选取按标准。
6.形位公差的选取按企业标准。