第十一章 支承
题11-1 圆柱面支承适用于什么场合?
解: (1)要求很高的旋转精度(通过精密加工达到) (2)在重载,振动,有冲击的条件下工作
(3)必须具有尽可能小的尺寸和要求有拆卸的可能性 (4)低速,轻载和不重要的支承
题11-2 滑动支承的轴瓦材料应具有什么性能?试举几种常用的轴瓦材料。
解:主要是具有低摩擦系数,良好的耐磨性,抗胶合性,顺应性;还要有足够的抗压强度和疲劳强度。
常用的轴瓦材料 :铸铁 、铜合金、陶瓷合金 、非金属材料 、轴承合金 题11-3 滚动轴承基本元件有哪些?各起什么作用? 解:滚动轴承通常由外圈,内圈,滚动体和保持架组成。
外圈:装在机架或机械的零部件上。一般起支承作用,有时也可旋转 内圈:装在轴颈上,随轴一起旋转,有时可起支承作用 滚动体:在内、外圈之间的轨道上滚动,形成滚动摩擦
保持架:把滚动体均匀地相互隔开,以避免滚动体的摩擦和磨损。
题11-4 根据轴承的代号,指出它的类型,精度等级,内径尺寸?6210/P63,NN3012K/P5,32209,7307AC/P2,23224。
解:6210/P63 :深沟球轴承 公差等级6 d=10*5=50mm
NN3012K/P5 : 双列或多列圆柱滚子轴承 公差等级5 d=12*5=60mm 32209 : 圆锥滚子轴承 公差等级0 d=9*5=45mm 7307AC/P2: 角接触轴承 公差等级2 d=7*5=35mm
23224: 调心滚子轴承和推力滚子轴承 公差等级0 d=24*5=120mm 题11-5 球轴承和滚子轴承各有什么特点?适用于什么场合? 解:球轴承:转速快,低噪音,承载能力小 适用于小载荷 滚子轴承:转速相对较低,承载能力大 适用于大载荷
题11-6 滚动轴承的寿命和额定寿命是什么含义?何谓基本额定动载荷?何谓当量动载荷?
解:轴承的寿命:轴承中任一元件首次出现疲劳点蚀之前所运转的总转数,或在一定转速的工作小时数
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额定寿命:指90%可靠度,常用材料和加工质量,常规运转条件下的寿命。用L10(γ)或L10h(h)表示。通常作为轴承的寿命指标
基本额定动载荷:指基本额定寿命恰好为一个单位(106γ)时,轴承所能承受的最大载荷
当量动载荷:指轴承同时承受径向和轴向复合载荷时,经过折算后的某一载荷 题11-7 角接触轴承的内部轴向力是怎样产生的?
解:是由径向载荷产生。当轴承受径向载荷Fγ时,载荷区内各流动体将产生附加轴向分力Fsi ,并可近似认为各分力Fsi的合力Fs通过轴承的中心线
题11-8 轴在工作中会产生热胀冷缩,为此两端轴承应采取何措施? 解:1)采用一端固定,一端游动的方式(对于温度较高长轴) (2)两端固定,但在外圈留出少量膨胀量(对于温度不高的短轴) 题11-9 为什么要调整轴承游隙?如何调整?
解:轴承游隙δ过大,将使承受载荷的滚动提数量减少,轴承的寿命降低,同时还会降低轴承的旋转精度,引起振动和噪声;轴承游隙过小,轴承容易发热和磨损,也会降低轴承的寿命
调整:使轴承内外圈作适当的相对轴向位移。如调整端盖处垫片的厚度 题11-10 预紧滚动轴承起什么作用?预紧方法有哪些?
解:作用:可使轴承既无游隙又产生较小的接触弹性变形,从而提高轴承的旋转精度,也提高轴承的刚度
方法:a.在两个轴承的内圈之间和外圈之间分别安装四个不同长度的套筒 b.控制轴承端盖上垫片的厚度 c.安装时调整螺母或使间隙为零
题11-11 滚动轴承的润滑和密封方式有哪些?各有什么特点?
解:润滑脂:不易渗漏,不需要经常添加补充,密封简单,维护保养较方便,有防尘防潮能力,但其内摩擦大,稀稠程度受温度变化的影响大
润滑油:内摩擦小,高速高温下仍具有良好的润滑性能。缺点是易渗漏,需要良好的密封装置
固体润滑剂:可用作润滑脂的添加剂,可形成固体润滑膜。可制成有自润滑性能的轴承零件。
题11-12 一滚动轴承型号为6210,受径向力Fr=5000N,转速n=970 r/min,工作中有轻微冲击,常温下工作,试计算轴承的寿命。
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解::型号为6210,查表可知它为深沟球轴承。 寿命指数ε=3 ,查表可知C=Cγ =35kN 对单列深沟球轴承Fγ = 5000N Fa=0 Fa/Fγ ≤ e 查表可知X=1,Y=0 有轻微冲击,查表可取fp=1 , 0 P=fp (XFγ+YFa)= 5000N
L10h = (106/60n)*(c/p)ε= (16670/n)*(c/p)ε ≈ 5894.65h
题11-13 角接触轴承的安装方式如图11-40所示,两轴承型号为7000C,已知作用于轴的径向载荷Fr=3000N,轴向载荷Fa=300N,试求轴承I和II的轴向载荷FaI和FaII。
解:首先求支反力,根据平衡条件可得:
2Fr?2000N3 FFr2?r?1000N3Fr1? 7000C型角接触球轴承??15?,附加轴向力Fs?eFr?0.4Fr
Fs1?0.4Fr1?800NFs2?0.4Fr2?400N
因为Fs1?Fa?Fs2,所以II被压紧,Fs1?Fa1?800N,
Fa2?Fs1?Fa?800?300?1100N
7000C轴承参数:Cr=4.92KN,Cor=2.25KN,Fa/Cor=300/2250=0.13由表11-8,Fa /Cor 在0.12和0.17之间,由线性内插值法:
0.1?30.12e?0.47 ?0.17?0.12?0.50.47 e=0.476
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Fs1?0.476Fr1?952NFs2?0.476Fr2?476N
因为Fs1?Fa?Fs2,所以II被压紧,Fs1?Fa1?952N,
Fa2?Fs1?Fa?952?300?1252N
题11-14 一轴上有一对6313深沟球轴承,载荷Fr1=5500N,Fa1=2700N,Fr2=6400N,Fa2=0;n=1250 r/min,运转时有轻微冲击,预期寿命Lh≥5000h,静载荷安全系数S0≥1.2,试分析轴承是否合用。
题11-15 已知轴颈直径d=35mm,转速n=2000 r/min。径向载荷Fr=1700N,轴向载荷Fa=700N。要求寿命Lh=12000h,有轻微冲击,常温下工作,试选定深沟球轴承的型号。 解:(参照书本P257 例11-2)
预选6207与6307两种深沟球轴承方案计算,由手册查得轴承数据如下: 方案 轴承型号 1 2 6207 6307 Cr/N 25500 32200 C0r/N 15200 19200 D/mm 72 80 B/mm 17 21 nlim/(r?min-1) 8500 8000 计算步骤与结果如下: 计算项目 Fa/C0r e Fa/Fr X、Y 载荷系数 fP 当量动载荷 P 计算额定动载荷 Cj 基本额定动载荷 Cr 计算内容 Fa/C0r=700/C0r 查表11-7(用内插值法求出) Fa/Fr=700/1700 计算结果 6207轴承 0.046 0.256 0.41>e 6307轴承 0.036 0.24 0.41>e X=0.56,Y=1.91 1.1 2518N 28431N Cj<32200 查表11-7(Y值用内插值法求出) X=0.56,Y=1.81 查表11-8 P=fP(XFr+YFa) (式11-15) =1.1? (1700X+700Y) P3L'hnP12000*2000 Cj??3ft166701166701.1 2441N 27562N Cj ?25500 查手册 0.046?0.028e?0.22?
0.056?0.0280.26?0.22
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则e=0.24
0.036?0.028e?0.22 ?0.056?0.0280.26?0.22则e=0.23
0.046?0.028Y?1.99 ?0.056?0.0281.71?1.99则Y=1.81
0.036?0.028Y?1.99 ?0.056?0.0281.71?1.99则Y=1.91
因此,6307轴承符合题目条件。 题11-16 弹性支承有何特点? 解:弹性支承有下列优点:
1)弹性支承中只产生极小的弹性摩擦,因此,运动件与承导件之间几乎可认为没有摩擦。 2)弹性支承中没有磨损,使用寿命长。 3)支承中无间隙,不会给传动带来空回。
4)支承中无相对滑动或滚动,因此不需施加润滑剂,维护简单。 5)可在各种使用条件下工作,如真空、高温、高压和具有射线等。 6)结构简单,成本低。 缺点是:
1)运动件转角有限制(一般不超过2π rad)。
2)转动中心是变化的(指悬簧式和十字形片簧式弹性支承)。 题11-17 何谓精密轴系?它有何特点?
解:在精密机械中,当要求零部件精确地绕某一轴线转动时,常常通过滑动摩擦支承、滚动摩擦支承、流体摩擦支承,以及它们之间的组合来实现,这种以支承为主体所形成的部件,称为精密轴系。它具有旋转精度高、工作载荷小和转速低等特点。
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《精密机械设计基础(第二版)》裘祖荣习题参考答案
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