軸承的當(dāng)量動載荷:軸承大多承受徑向負(fù)荷與軸向負(fù)荷的合成負(fù)荷,而且負(fù)荷條件多種多樣,如大小變化等。因此,不可能將軸承的實際負(fù)荷與基本額定動載荷進(jìn)行比較。于是,為了計算軸承壽命時在相同條件下比較,在進(jìn)行壽命計算時,必須把實際載荷轉(zhuǎn)換為與確定基本額定動載荷的載荷條件相一致的當(dāng)量動載荷,用P表示。
額定壽命與額定動載荷
1、軸承壽命
在一定載荷作用下,軸承在出現(xiàn)點(diǎn)蝕前所經(jīng)歷的轉(zhuǎn)數(shù)或小時數(shù),稱為軸承壽命。
由于制造精度,材料均勻程度的差異,即使是同樣材料,同樣尺寸的同一批軸承,在同樣的工作條件下使用,其壽命長短也不相同。若以統(tǒng)計壽命為1單位,最長的相對壽命為4單位,最短的為0.1-0.2單位,最長與最短壽命之比為20-40倍。
為確定軸承壽命的標(biāo)準(zhǔn),把軸承壽命與可靠性聯(lián)系起來。
2、額定壽命
同樣規(guī)格(型號、材料、工藝)的一批軸承,在同樣的工作條件下使用,90%的軸承不產(chǎn)生點(diǎn)蝕,所經(jīng)歷的轉(zhuǎn)數(shù)或小時數(shù)稱為軸承額定壽命。
3、基本額定動載荷
為比較軸承抗點(diǎn)蝕的承載能力,規(guī)定軸承的額定壽命為一百萬轉(zhuǎn)(106)時,所能承受的最大載荷為基本額定動載荷,以C表示。
也就是軸承在額定動載荷C作用下,這種軸承工作一百萬轉(zhuǎn)(106)而不發(fā)生點(diǎn)蝕失效的可靠度為90%,C越大承載能力越高。
對于基本額定動載荷
(1)向心軸承是指純徑向載荷
(2)推力球軸承是指純軸向載荷
(3)向心推力軸承是指產(chǎn)生純徑向位移得徑向分量
二、軸承壽命的計算公式:
洛陽軸承廠以208軸承為對象,進(jìn)行大量的試驗研究,建立了載荷與壽命的數(shù)字關(guān)系式和曲線。
式中:
L10--軸承載荷為P時,所具有的基本額定壽命(106轉(zhuǎn))
C--基本額定動載荷 N
ε--指數(shù)
對球軸承:ε=3
對滾子軸承:ε=10/3
P--當(dāng)量動載荷(N)
把在實際條件下軸承上所承受的載荷: A、R ,轉(zhuǎn)化為實驗條件下的載荷稱為當(dāng)量動載荷,對軸承元件來講這個載荷是變動的,實驗研究時,軸承壽命用106轉(zhuǎn)為單位比較方便(記數(shù)器),但在實際生產(chǎn)中一般壽命用小時表示,為此須進(jìn)行轉(zhuǎn)換
L10×106=Lh×60n
所以
滾動軸承壽命計算分為:
1、已知軸承型號、載荷與軸的轉(zhuǎn)速,計算Lh;
2、已知載荷、轉(zhuǎn)速與預(yù)期壽命,計算C ,選取軸承型號。
通常取機(jī)器的中修或大修界限為軸承的設(shè)計壽命,一般取Lh'=5000,對于高溫下工作的軸承應(yīng)引入溫度系數(shù)ft
Ct=ftC
t ≤120 125 150 200 300
ft 1 0.95 0.90 0.80 0.60
上兩式變?yōu)椋?br />
對于向心軸承
對于推力軸承
三、當(dāng)量動載荷P的計算
在實際生產(chǎn)中軸承的工作條件是多種多樣的,為此,要把實際工作條件下的載荷折算為假想壽命相同的實驗載荷--當(dāng)量載荷。
對于N0OOO、NU0OOO、NJ0OOO、NA0000只承受徑向載荷:Pr=Rfp
對于51000、52000只承受軸向載荷:Pa=Afp
對于其它類型軸承2OOOO、lOO00、20OOO、60000、70000、30000、29000
Pr=fp(XR+YA)
式中:
R--軸承實際上承受的徑向載荷
A--軸承實際上承受的軸向載荷
x--徑向折算載荷系數(shù)
Y--軸向折算載荷系數(shù)
fp--載荷系數(shù),考慮載荷和應(yīng)力的變化、機(jī)器慣性等
四、向心推力軸承軸向載荷的計算
1.壓力中心
外圈是反力作用線與軸心線交點(diǎn)
對于向力推力軸承
式中: Dm=0.5(D十d)
對于跨度較大的軸,為簡化計算假設(shè)壓力中心在軸承寬度中心。
2.軸向載荷計算
首先介紹:軸承正裝圖13-13 b),鈾承反裝圖13-13a)
向心推力軸承承受徑向載荷時,要產(chǎn)生派生軸向力S,
按表13-7計算:
70000C:S=0.4R 70OOOAC:S=0.7R 70OOOB:S=R
30OOO:S=R/(2Y)
圖13--13所示為一對向心推力軸承支承的軸,其上作用載荷為 Fr、Fa
為計算出各軸承上的當(dāng)量動載荷P必須首先求出R1、A1和R2、A2。根據(jù)Fr很容易求出R1、R2;而計算A1、A2時不僅考慮Fa,還應(yīng)考慮派生軸向力 S1,S2
圖b)示為正裝,取軸、內(nèi)圈和滾動體為分離體,在 Fr作用下,軸承外圈對分離體的支反力N分解為R、S
圖S2和Fa同向
1)如果 Fa+S2=S1
為保持平衡 A1=Fa+S2 A2=S1
2)如果 Fa+S2>S1時,則軸有向左竄動趨勢;為保持平衡,軸承上必受軸承外圈一個平衡力Fb1
軸承1被壓緊: A1=Fa+S2=S1+Fb1
軸承2被放松: A2=S1+Fb1-Fa=S2
3)如果 Fa+S2<S1時,則軸有向右竄動趨勢,軸承2被壓緊,軸承1放松,為保持平衡,軸承2上受軸承外圈平衡力Fb2
被壓緊軸承2:A2=S1-Fa=S2+Fb2
被放松軸承1:A1=Fa+S2+Fb2=S1
下面歸納30000、70000軸承計算軸向載荷A的方法:
(l)根據(jù)軸承安裝結(jié)構(gòu),先判明軸上全部軸向力合力的指向,分清被壓緊和放松軸承,合力由面指向背的軸承被壓緊。
(2)被壓緊軸承,軸向力 A等于除本身派生軸向力外,其它軸向力的代數(shù)和。
(3)被放松軸承,軸向力 A等于它本身派生軸向力。
五、滾動軸承的靜載荷
對于轉(zhuǎn)速低或基本不旋轉(zhuǎn)的軸承,滾動接觸面上由于接觸應(yīng)力過大,而產(chǎn)生永久的過大凹坑,稱為塑性變形,導(dǎo)致沖擊振動。為此,應(yīng)按靜強(qiáng)度選擇軸承尺寸,同樣用額定靜載荷表征軸承抵抗塑性變形的能力。
額定靜載荷:規(guī)范上規(guī)定使受載最大滾動體與較弱的套圈滾道上產(chǎn)生永久變形量之和,等于滾動體直徑的萬分之一時的載荷,作為額定靜載荷以 C0示之。
手冊上列出了各類各型號軸承的C0 值。
靜強(qiáng)度計算
C0≥S0P0
1.當(dāng)量靜載荷P0
(l)6OOOO,30OOO,70OOO,l0OOO,200OOO
P0=X0R+Y0A
式中: X0、Y0 見表13-8
求取的P0如果P0<R時,取P0=R
(2)推力軸承
P0A=A+2.3tgα
2.S0--靜強(qiáng)度的安全系數(shù),表13-8