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第12章习题及解答

第12章习题及解答

12.1 滚动轴承主要类型有哪几种?各有何特点?试画出它们的结构简图。

解: 请参阅教材表14.1。

12.2 说明下列型号轴承的类型、尺寸、系列、结构特点及精度等级:32210E ,52411/P5,

61805,7312AC ,NU2204E 。

解 :32210E------圆锥滚子轴承、宽轻系列、内径50、加强型;

52411/P5----推力球轴承、宽重系列、内径55、游隙5级; 61805--------深沟球轴承、正常超轻、内径25;

7312AC-----角接触球轴承、窄中系列、内径60、接触角25?; NU2204E----无挡边圆柱滚子轴承、窄轻系列、内径20、加强型。

12.3 选择滚动轴承应考虑哪些因素?试举出1~2个实例说明之。

解 :载荷性质、转速、价格等。

12.4 滚动轴承的主要失效形式是什么?应怎样采取相应的设计准则?

解:疲劳点蚀、塑性变形;寿命、静载荷校核。 12.5 试按滚动轴承寿命计算公式分析:

(1) 转速一定的7207C 轴承,其额定动载荷从C 增为2C 时,寿命是否增加一倍?

解: 由公式

ε

??

? ??=F C n L h 60106 可知, 当额定动载荷从C 增为2C 时, 寿命增加应为

()εC 2

(2) 转速一定的7207C 轴承,其当量动载荷从P 增为2P 时,寿命是否由L h 下降为L h /2?

解: 由公式

ε

??

? ??=F C n L h 60106 可知, 当其当量动载荷从P 增为2P 时, 寿命下降应

ε

??

? ??21

(3) 当量动载荷一定的7207C 轴承,当工作转速由n 增为2n 时,其寿命有何变化?

解: 由公式

ε

??

? ??=F C n L h 60106

可知, 当工作转速由n 增为2n 时,其寿命为原来的

??

? ??21 12.6 选择下列正确答案。滚动轴承的额定寿命是指一批相同的轴承,在相同的条件下运转,

当其中 10% 的轴承发生疲劳点蚀时所达到的寿命。

(a ) 1%

(b ) 5%

(c ) 10%

(d ) 50%

12.7 一矿山机械的转轴,两端用6313深沟球轴承;每个轴承受径向载荷 R =5400 N ,轴的

轴向载荷A =2650 N ,轴的转速n =1250 r/min ,运转中有轻微冲击,预期寿命L h =5000 h ,问是否适用?

解: (1)由机械零件设计手册得6313深沟球轴承的C 0=56500 N , A/C 0= 2650/56500=0.0469,查表14.11 得 e=0.25

(2) 而A/R= 2650/5400=0.49>e, 查表14.11 得X=0.56,Y=1.85,故径向当量动载荷为

P=0.56×5400+1.85×2650=7926.5

(3) 由机械零件设计手册得6313深沟球轴承的C=72200, 因t <100?C ,由表14.8查得f T =1,因载荷有轻微冲击,由表14.9查得f F =1.1,对球轴承取ε=3。将以上有关数据代入下式

ε

???

?

??=F f C f n L P T h 60106 75705.79261.172200125060103

6=??

?

????=h L >5000,

故该深沟球轴承适用。

12.8 根据工作条件,某机械传动装置中轴的两端各采用一深沟球轴承,轴颈直径d =35mm ,

转速n =1460r/min ,每个轴承受径向负荷R =2500N ,常温下工作,负荷平稳,预期寿命L h =8000h ,试选择轴承的型号。

解: (1)初选轴承的型号为6307, 由机械零件设计手册得6307深沟球轴承的C 0r =17800 N, C r =25800

(2) 由于轴承在常温下工作,由表14.8查得f T =1,载荷负荷平稳,由表14.9查得f F =1.0,对球轴承取ε=3。将以上有关数据代入下式

ε

???

?

??=F f C f n L P T h 60106 得

12546250025800146060103

6=??

?

???=h L >L h =8000h

故可选轴承的型号为6307。

12.9 一深沟球轴承 6304承受径向力 R =4 kN ,载荷平稳;转速n=960 r/min ,室温下工作,

试求该轴承的额定寿命,并说明能达到或超过此寿命的概率。若载荷改为R =2 kN 时,轴承的额定寿命是多少?

解: (1)由于轴承在常温下工作,由表14.8查得f T =1,载荷负荷平稳,由表14.9查得f F =1.0,对球轴承取ε=3。将以上有关数据代入下式

ε

???

?

??=F f C f n L P T h 60106 得

5.49240001220096060103

6=??

?

???=h L h

能达到或超过此寿命的概率为10%。 若载荷改为R =2 kN 时,则轴承的额定寿命为

6.394020001220096060103

6=??

? ???=h L h

12.10 图14.25所示为一对7209C 轴承,承受径向负荷R 1=8 k N ,R 2=5 k N ,试求当轴上作用

的轴向负荷为F A =2 k N 时,轴承所受的轴向负荷A 1与A 2。

第12章习题及解答

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图 14.25

图 14.26

解: (1)计算轴承1、2的轴向力A A 、A B

由表14.12可知70000C 型轴承的内部轴向力S A 、S B 为 S 1=0.5R 1=0.5×8 =4 k N S 2=0.5R 1=0.5×5 =2.5 k N 因为

S 2+F A =2.5+2=4.5 > S 1=4

所以轴承1被压紧,则二轴承所受的轴向负荷A 1与A 2为

A 1 = S 2+F A =4.5 kN A 2=S 2 =2.5 kN

12.11 如图14.26中一对30307圆锥滚子轴承,已知轴承1和轴承2的径向载荷分别为

R 1=584N ,R 2=1776N ,轴上作用的轴向载荷F A =146N 。轴承载荷有中等冲击,工作温度不大于100?C ,试求轴承1和轴承2的当量动载荷P 。 解: (1)计算轴承1、2的轴向力A A 、A B

由机械零件设计手册得30307圆锥滚子轴承的C r =71200 N, C 0r =50200 N , Y = 1.9, e=0.31

表14.12可知圆锥滚子轴承轴承的内部轴向力S A 、S B 为 S 1= R 1/2Y=584/(2×1.9)=153.6 N S 2= R 2/2Y=1776/(2×1.9)=467.4 N 因为

S 2+F A =467.4+146=613.4 > S 1=153.6

所以轴承1被压紧,则二轴承所受的轴向负荷A 1与A 2为

A 1 = S 2+F A =613.4 N A 2=S 2=467.4 N (2) 计算轴承1、2的当量动载荷

31.026.01776

4.46731.00

5.15844

.6132211<==>==R A R A

查表18-11可得X 1=0.40、Y 1=1.9;X 2=1、Y 2=0。故当量动载荷为

N

1776N 13994.6139.158440.021==?+?=P P

12.12 一双向推力球轴承52310,受轴向负荷A =4800N ,轴的转速n =1450r/min ,负荷有中等

冲击,试计算其额定寿命。

解:(1)查机械零件设计手册得52310的C r =74.5 kN (2)P =A =4800 N

(3)取f T =1.0,f F =1.4,则轴承的额定寿命为

1566148004.174500145060103

6=??

?

????=h L h

12.13 某机械的转轴,两端各用一个径向轴承支持。已知轴颈d =40 mm ,转速n =1000 r/min ,

每个轴承的径向载荷R =5880 N ,载荷平稳,工作温度t=125?C ,预期寿命L h =5000 h ,试分别按深沟球轴承和圆柱滚子轴承选择型号。并比较之。

解:(1)初选深沟球轴承和圆柱滚子轴承型号为6208(C r =22800, C 0r =15800)和N2208(C r =36500, C 0r =24000)

(2) 由表14.8查得f T =0.95,载荷负荷平稳,由表14.9查得f F =1.0,对球轴承取ε=3, 对滚子轴承ε=10/3。将以上有关数据代入下式

ε

???

?

??=F f C f n L P T h 60106 对球轴承

1.83358802280095.010*******

6=??

?

????=h L h, 不满足要求,

再选6408 (C r =50200, C 0r =37800),得

8.889158805020095.010*******

6=??

? ????=h L h

对圆柱滚子轴承

1564358803650095.010*******

/106=?

?

? ????=h L h

可看出圆柱滚子轴承比球轴承的承载能力大得多。

12.14 根据工作要求选用内径d =50 mm 的圆柱滚子轴承。轴承的径向载荷R =39.2 k N ,轴的

转速n =85 r/min ,运转条件正常,预期寿命L h =1250 h ,试选择轴承型号。 解:(1)初选圆柱滚子轴承型号为N410(C r =11500) (2)P =R =39200 N

(3)取f T =1.0,f F =1.0, 代入下式, 得

495039200115008560103

/106=?

?

? ???=h L h

所选轴承型号为N410合适。

12.15 一齿轮轴由一对 30206轴承支承,支点间的跨距为 200 mm ,齿轮位于两支点的中央。

已知齿轮模数m n =2.5 mm ,齿数z 1=17,螺旋角β=16.5?,传递功率P =2.6 kW ,齿轮轴的转速n =384r/min 。试求轴承的额定寿命。 解: (1) 计算齿轮的作用力

4.64661384

6

.21055.91055.966

=?=?=n P T N·

mm 5.2917326

.448

.129322211===d T F t N

5.1107=Fr N

2.864=Fa N (2) 计算轴向力

R 2V =457.98 R 1V =649.5 R 1H = R 2H =1458.75 ()

8.15962

/1111==+V H R R R ()

95.15282

/1222==+V

H R R R

4992.38

.159621

1==

=

Y s R

8.4772

.395

.1528222===Y s R

轴承采用面对面布置, 因S 2+ F A =477.8+864.2=1342> S 1, 故轴承1被压紧, 轴承2被放松。 则A 1=1342 N ,A 2=477.8 N

(3)计算轴承的寿命

查手册得30206的C r =41.2 kN, C 0r =29.5 kN, e=0.37, Y=1.6 37.084.08.15961342

1

1

>==

R A

37.031.096

.15288

.4772

2<==

R A

P 1=0.4R 1+1.6A 1 =0.4×1596.8+1.6×1342=2785.92 N 。 P 2=R 2=1528.95 N 取f T =1.0,f F =1.0

14020292.27854120038460103

/106=?

?

?

???=h L h

12.16 指出图14.27中各图的错误,说明其错误原因,并加以改正。

第12章习题及解答

图14.27

解:(a)编号见图。1. 轴肩过高,应低于轴承内圈端面高度;2. 轴应比轮毂短2~3mm;3. 键槽太长,应缩短;4. 套筒过高,应低于轴承内圈端面高度;5. 应留间隙;6. 应设密封;7. 应

有轴向定位(轴肩);8. 应有周向定位(键)。9.装轴承的轴段太长, 轴承右端的轴径应缩小。

10.两端的轴承端盖应有调整垫片。

第12章习题及解答

解:(b)1. 左边轴承的轴肩过高,应低于轴承内圈端面高度; 2. 轴应比蜗轮轮毂短2~3mm;3. 右边轴承的套筒过高,应低于轴承内圈端面高度;4. 联轴器不应与轴承端盖接触, 应分开; 5. 联轴器右端不应加压板,应去掉; 6. 两端的轴承端盖应有调整垫片。

7. 二个键槽应在同一母线上。

解:(c)1. 应留间隙,应设密封;2. 轴承端盖没有顶住轴承外圈; 3. 二端轴承端盖应有调整垫片;4. 轴承座孔不需要凸肩; 5. 轴环过高,应低于轴承内圈端面高度;6. 箱体应有约高2-3mm的凸台, 7. 应有套筒定位,作轴承和齿轮的轴向固定; 8. 键槽太长,应缩短。