一、額定壽命與額定動(dòng)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(shí)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(zhǎng)短也不相同。若以統(tǒng)計(jì)壽命為1單位,最長(zhǎng)的相對(duì)壽命為4單位,最短的為0.1-0.2單位,最長(zhǎng)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(lái)。
2、額定壽命
同樣規(guī)格(型號(hào)、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(shí)數(shù)稱為軸承額定壽命。
3、基本額定動(dòng)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(wàn)轉(zhuǎn)(106)時(shí),所能承受的最大載荷為基本額定動(dòng)載荷,以C表示。
也就是軸承在額定動(dòng)載荷C作用下,這種軸承工作一百萬(wàn)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(duì)于基本額定動(dòng)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(jì)算公式:
洛陽(yáng)軸承廠以208軸承為對(duì)象,進(jìn)行大量的試驗(yàn)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(shí),所具有的基本額定壽命(106轉(zhuǎn))
C--基本額定動(dòng)載荷 N
ε--指數(shù)
對(duì)球軸承:ε=3
對(duì)滾子軸承:ε=10/3
P--當(dāng)量動(dòng)載荷(N)
把在實(shí)際條件下軸承上所承受的載荷: A、R ,轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)條件下的載荷稱為當(dāng)量動(dòng)載荷,對(duì)軸承元件來(lái)講這個(gè)載荷是變動(dòng)的,實(shí)驗(yàn)研究時(shí),軸承壽命用106轉(zhuǎn)為單位比較方便(記數(shù)器),但在實(shí)際生產(chǎn)中一般壽命用小時(shí)表示,為此須進(jìn)行轉(zhuǎn)換
L10×106=Lh×60n
所以
滾動(dòng)軸承壽命計(jì)算分為:
1、已知軸承型號(hào)、載荷與軸的轉(zhuǎn)速,計(jì)算Lh;
2、已知載荷、轉(zhuǎn)速與預(yù)期壽命,計(jì)算C ,選取軸承型號(hào)。
通常取機(jī)器的中修或大修界限為軸承的設(shè)計(jì)壽命,一般取Lh'=5000,對(duì)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(duì)于向心軸承
對(duì)于推力軸承
三、當(dāng)量動(dòng)載荷P的計(jì)算
在實(shí)際生產(chǎn)中軸承的工作條件是多種多樣的,為此,要把實(shí)際工作條件下的載荷折算為假想壽命相同的實(shí)驗(yàn)載荷--當(dāng)量載荷。
對(duì)于N0OOO、NU0OOO、NJ0OOO、NA0000只承受徑向載荷:Pr=Rfp
對(duì)于51000、52000只承受軸向載荷:Pa=Afp
對(duì)于其它類型軸承2OOOO、lOO00、20OOO、60000、70000、30000、29000
Pr=fp(XR+YA)
式中:
R--軸承實(shí)際上承受的徑向載荷
A--軸承實(shí)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(jì)算
1.壓力中心
外圈是反力作用線與軸心線交點(diǎn)
對(duì)于向力推力軸承
式中: Dm=0.5(D十d)
對(duì)于跨度較大的軸,為簡(jiǎn)化計(jì)算假設(shè)壓力中心在軸承寬度中心。
2.軸向載荷計(jì)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(shí),要產(chǎn)生派生軸向力S,
按表13-7計(jì)算:
70000C:S=0.4R 70OOOAC:S=0.7R 70OOOB:S=R
30OOO:S=R/(2Y)
圖13--13所示為一對(duì)向心推力軸承支承的軸,其上作用載荷為 Fr、Fa
為計(jì)算出各軸承上的當(dāng)量動(dòng)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(jì)算A1、A2時(shí)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(dòng)體為分離體,在 Fr作用下,軸承外圈對(duì)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(shí),則軸有向左竄動(dòng)趨勢(shì);為保持平衡,軸承上必受軸承外圈一個(gè)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(shí),則軸有向右竄動(dòng)趨勢(shì),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(jì)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(dòng)軸承的靜載荷
對(duì)于轉(zhuǎn)速低或基本不旋轉(zhuǎn)的軸承,滾動(dòng)接觸面上由于接觸應(yīng)力過(guò)大,而產(chǎn)生永久的過(guò)大凹坑,稱為塑性變形,導(dǎo)致沖擊振動(dòng)。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(dòng)體與較弱的套圈滾道上產(chǎn)生永久變形量之和,等于滾動(dòng)體直徑的萬(wàn)分之一時(shí)的載荷,作為額定靜載荷以 C0示之。
手冊(cè)上列出了各類各型號(hào)軸承的C0 值。
靜強(qiáng)度計(jì)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(shí),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