滚动轴承的校核计算 |
(一)滚动轴承疲劳寿命的校核计算
一、基本额定寿命和基本额定动载荷 基本额定动载荷,对向心轴承,指的是纯径向载荷,并称为径向基本额定动载荷,用表示;对推力轴承,指的是纯轴向载荷,并称为轴向基本额定动载荷,用表示;对角接触球轴承或圆锥滚子轴承,指的是使套圈间只产生纯径向位移的载荷的径向分量。 二、滚动轴承疲劳寿命计算的基本公式
图9-7 轴承的载荷-寿命曲线 图9-7是轴承的载荷-寿命曲线,它表示了载荷P与基本额定寿命之间的关系。此曲线用公式表示为: 实际计算时,常用小时数表示轴承寿命为: 表9-5 温度系数 ft 轴承工作温度(℃) ≤120 125 150 175 200 225 250 300 350 疲劳寿命校核计算应满足的约束条件为 表9-6 推荐的轴承预期计算寿命 机器类型 预期计算寿命 (h) 在不变的径向和轴向载荷作用下,当量动载荷的计算公式是: 表9-8 载荷系数 f p 载荷性质 f p 举例 在表9-7中,e为轴向载荷影响系数或称判别系数: 注意:
(a) 正装
(b) 反装 图9-8 角接触球轴承轴向载荷分析 角接触球轴承及圆锥滚子轴承的派生轴向力的大小按表9-9计算。但计算支反力时,若两轴承支点间的距离不是很小,为简便起见,可以轴承宽度中点作为支反力的作用点,这样处理,误差不大。 表9-9 约有半数滚动体接触时派生轴向力S 的计算公式 圆锥滚子轴承 角接触球轴承 注:① Y 是对应于表9-7中Fa/Fr>e时的Y 值。
图9-9 向心角接触轴承的轴向载荷 取轴和轴承内圈为分离体,当轴处于平衡状态时,应满足:
图9-10 轴向力示意图(S1+FA>S2时) 作用在轴承Ⅱ上的总的轴向力为:
图9-11 轴向力示意图(S1+FA<S2时) =- (9-9a) (二)极限转速校核 滚动轴承转速过高,会使摩擦表面间产生很高的温度,影响润滑剂的性能,破坏油膜,从而导致滚动体回火或元件胶合失效。因此,对于高速滚动轴承,除应满足疲劳寿命约束外,还应满足转速的约束,其约束条件为 滚动轴承的极限转速值已列入轴承样本中,在有关标准和手册可以查到。但这个转速是指负荷不太大(P≤0.1C,C为基本额定动载荷),冷却条件正常,且轴承公差等级为0级时的最大允许转速。当轴承在重负荷(P>0.1C)下工作时,接触应力将增大;向心轴承受轴向力作用时,将使受载滚动体增加,增大轴承接触表面间的摩擦,使润滑态变坏。这时,要用负荷系数 f1 和负荷分布系数 f2 对手册中的极限转速值进行修正。这样,滚动轴承极限转速的约束条件为:
(a) 载荷系数
(b) 载荷分配系数 图9-12 载荷系数和载荷分配系数 (三)静强度校核 由于不转动或转速极低的轴承,其主要的失效形式是产生过大的塑性变形,因此,静强度的校核的目的是要防止轴承元件产生过大的塑性变形。其约束强度条件为 式中: 为径向额定静载荷。它是在最大载荷滚动体与滚道接触中心处,引起与下列计算接触应力相当的径向静载荷:对调心球轴承为4600MPa;对所有其它的向心球轴承为4200MPa;对所有向心滚子轴承为4000MPa。对单列角接触球轴承,其径向额定静载荷是指使轴承套圈间仅产生相对纯径向位移的载荷的径向分量。 为轴向额定静载荷。它是在最大载荷滚动体与滚道接触中心处,引起与下列计算接触应力相当的中心轴向静载荷:对推力球轴承为4200MPa;对所有推力滚子轴承为4000MPa。 为径向当量静载荷。它是指最大载荷滚动体与滚道接触中心处,引起与实际载荷条件下相同接触应力的径向静载荷。 为轴向当量静载荷。它是指最大载荷滚动体与滚道接触中心处,引起与实际载荷条件下相同接触应力的轴向静载荷。 (1)对深沟球轴承、角接触球轴承、调心球轴承: (2)向心球轴承和0°的向心滚子轴承: (3)a=90°的推力轴承: (4)90°的推力轴承: 对于双向轴承,此公式适用于径向载荷与轴向载荷之比为任意值的情况。对于单向轴承,当/≤0.44ctga时,该公式是可靠的。当/大至0.67ctga时,该公式仍可给出满意的值。 式中:和分别为当量静载荷的径向载荷系数和轴向载荷系数,其值见表9-11。 表9-10 静载荷安全系数 轴承使用性况 使用要求、负荷性质及使用场合 表9-11 系数和的值 轴承类型 单列向心球轴承 双列向心球轴承 0°的向心滚子轴承 注: 宁波三泰轴承有限公司 总机电话:0574-87223344 87222434 87220319 87220519 采购部电话:0574-87221977 传真:0574-87223781 E-mail:web@sunthaibearing.com 网址:www.sunthaibearing.com www.sunthai.com.cn 三泰特种非标轴承网: www.fbearing.com |
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