滚动轴承的工作情况分析及计算 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
滚动轴承的工作情况分析及计算
20.4.1滚动轴承的主要失效形式 l.疲劳点蚀 疲劳点蚀使轴承产生振动和噪声,旋转精度下降,影响机器的正常工作,是一般滚动轴承的主要失效形式。 2.塑性变形 当轴承转速很低(n≤10r/min)或间歇摆动时,一般不会发生疲劳点蚀,此时轴承往往因受过大的静载荷或冲击载荷而产生塑性变形,使轴承失效。 磨损、润滑不良、杂质和灰尘的侵入都会引起磨损,使轴承丧失旋转精度而失效。 20.4.2滚动轴承的设计准则 1.对于一般运转的轴承,为防止疲劳点蚀发生,以疲劳强度计算为依据,称为轴承的寿命计算; 2.对于不回转、转速很低(n≤10r/min)或间歇摆动的轴承,为防止塑性变形,以静强度计算为依据,称为轴承的静强度计算。 20.4.3轴承的寿命计算 (一)寿命计算中的基本概念 1.寿命 滚动轴承的寿命是指轴承中任何一个滚动体或内、外圈滚道上出现疲劳点蚀前轴承转过的总圈数,或在一定转速下总的工作小时数。 2.基本额定寿命 一批类型、尺寸相同的轴承,材料、加工精度、热处理与装配质量不可能完全相同。即使在同样条件下工作,各个轴承的寿命也是不同的。在国标中规定以基本额定寿命作为计算依据。基本领定寿命是指一批相同的轴承,在同样工作条件下,其中10%的轴承产生疲劳点蚀时转过的总圈数,或在一定转速下总的工作小时数。 3.额定动载荷 基本额定寿命为106转时轴承所能承受的载荷,称为额定动载荷,以“C”表示,轴承在额定动载荷作用下,不发生疲劳点蚀的可靠度是90%。各种类型和不同尺寸轴承的C值可查设计手册。 4.额定静载荷 轴承工作时,受载最大的滚动体与内、外圈滚道接触处的接触应力达到一定值(向心和推力球轴承为4200 MPa,滚子轴承为4000 MPa)时的静载荷,称为额定静载荷,用“C。”表示,其值可查设计手册。 5.当量载荷 额定动、静载荷是向心轴承只承受径向载荷、推力轴承只承受轴向载荷的条件下,根据试验确定的。实际上,轴承承受的载荷往往与上述条件不同,因此,必须将实际载荷等效为一假想载荷,这个假想载荷称为当量动、静载荷,以“P”表示。 (二)寿命计算 在实际应用中,额定寿命常用给定转速下运转的小时数Lh表示。考虑到机器振动和冲击的影响,引入载荷因数fP(表20-4);考虑到工作温度的影响,引入了温度因数fT(表20-5)。实用的寿命计算公式为 若当量动载荷P与转速n均已知,预期寿命Lh′已选定,则可根据式(20-2)选择轴承型号。 式中,Cc为计算额定动载荷(kN);C为额定动载荷(kN),可查设计手册;ε为寿命指数,球轴承ε=3,滚子轴承ε=10/3。 表20-4 载荷因数fP
表20-5 温度因数fT
(三) 当量动、静载荷的计算 当量动载荷是一假想载荷,在该载荷作用下,轴承的寿命与实际载荷作用下的寿命相同。当量动载荷P的计算式为 P=XFr十YFa (20-3) 式中,X为径向载荷因数(表20-7);Y为轴向载荷因数(表20-6);Fr为轴承承受的径向载荷,Fa为轴承承受的轴向载荷。 对于只承受径向载荷的轴承,当量动载荷为轴承的径向载荷Fr,即 P=Fr (20-4) 对于只承受轴向载荷的轴承,当量动载荷为轴承的轴向载荷Fa,即 P=Fa (20-5) (四)向心角接触轴承轴向载荷的计算 1.向心角接触轴承的内部轴向力 由于向心角接触轴承有接触角,故轴承在受到径向载荷作用时,承载区内滚动体的法向力分解,产生一个轴向分力S(图20-22)。S是在径向载荷作用下产生的轴向力,通常称为内部轴向力,其大小按表20-6计算。内部轴向力的方向沿轴向,由轴承外圈的宽边指向窄边。 表20-6 向心角接触轴承的内部轴向力
图20-22 内部轴向力 图20-23 角接触轴承的轴向力 2.向心角接触轴承的实际轴向载荷 向心角接触轴承在使用时实际所受的轴向载荷Fx,除与外加轴向载荷Fx:(图20-23)有关外,还应考虑内部轴向力S的影响。计算两支点实际轴向载荷的步骤如下: 1)先计算出两支点内部轴向力S1、S2的大小,并绘出其方向。 2)将外加轴向载荷Fx及与之同向的内部轴向力之和与另一内部轴向力进行比较,以判定轴承的“压紧”端与“放松”端。 3)“放松”端轴承的轴向载荷等于它本身的内部轴向力。 4)“压紧”端轴承的轴向载荷等于除了它本身的内部轴轴向力的代数和。 表20-7 单列向心轴承的径向载荷系数x和轴向载荷系数y
例20-4 设某水泵转速n=2900 r/min,轴颈直径d=35 mm,轴的两端受径向载荷Fr1= Fr2=1810 N,轴向载荷FA=740 N,预期寿命Lh'=5000 h,试选择轴承型号。 解:水泵轴主要承受径向载荷(Fr>Fa),转速相当高,所以选深沟球轴承(6类);因水泵承受的是中等载荷,则选0类宽度系列和3类直径系列(注:不是唯一的选择);根据轴颈直径d=35mm,所以选用6307轴承,水泵属一般通用机械,对轴承的精度和游隙无特殊要求。 例20-5按上例,轴的两端用一对6307型号的轴承支承,d=35 mm,设轴承1为游动端,轴承2为固定端,Fr1= Fr2=1810 N,FA=740 N,水泵工作时有轻微冲击,轴承正常工作温度低于100℃,试校核轴承寿命。 解: 轴承1为游动端,不承受轴向载荷,轴向载荷由轴承2承受,即Fa2=FA, (1)按6307轴承由附表20-1查得Co=19.2 kN,则Fa/Co=Fa/Co =740/19200=0.0385,以此值由表20-7,插值得界限值e=0.231。 (2)因Fa2/Fr2 =740/1810=0.409>e ,根据Fa/Co=0.0385,插值查得Y=1.87,X=0.56。 (3)计算径向当量动载荷 P1=Fr1=1810 N P2=XFr2十YFa2=0.56×1810+1.87×740=2397 N 按已知条件查表得fP =1.1,fT=1,球轴承ε=3,由公式20-2得: 由附表20-1查得6307轴承C=33.2kN>CC ,轴承合格。 宁波三泰轴承有限公司 NINGBO SUNTHAI BEARING COMPANY 商标 BRANDS:三泰 SUNTHAI , 飞帆 F&F
|
电话:0574-87220315 87220319 87220519 13065807009
传真:0574-87223781
www.sunthaibearing.com web@sunthaibearing.com
【文字显示:大 中 小】【打印】 【关闭】 |