滾動軸承的受力分析、載荷計算、失效和計算準則.doc

1.滾動軸承的受力分析滾動軸承在工作中，在通過軸心線的軸向載荷（中心軸向載荷）Fa作用下，可認為各滾動體平均分擔載荷，即各滾動體受力相等。當軸承在純徑向載荷Fr作用下（圖6），內(nèi)圈沿Fr方向移動一距離0，上半圈滾動體不承載，下半圈各滾動體由于個接觸點上的彈性變形量不同承受不同的載荷，處于Fr作用線最下位置的滾動體承載最大，其值近似為5Fr/Z（點接觸軸承）或4.6Fr/Z（線接觸軸承），Z為軸承滾動體總數(shù)，遠離作用線的各滾動體承載逐漸減小。對于內(nèi)外圈相對轉(zhuǎn)動的滾動軸承，滾動體的位置是不斷變化的，因此，每個滾動體所受的徑向載荷是變載荷。圖6滾動軸承徑向載荷的分析圖7角接觸軸承的載荷作用中心2.滾動軸承的載荷計算（1）滾動軸承的徑向載荷計算一般軸承徑向載荷Fr作用中心O的位置為軸承寬度中點。角接觸軸承徑向載荷作用中心O的位置應為各滾動體的載荷矢量與軸中心線的交點，如圖7所示。角接觸球軸承、圓錐滾子軸承載荷中心與軸承外側(cè)端面的距離a可由直接從手冊查得。接觸角及直徑D，越大，載荷作用中心距軸承寬度中點越遠。為了簡化計算，常假設載荷中心就在軸承寬度中點，但這對于跨距較小的軸，誤差較大，不宜隨便簡化。圖8角接觸軸承受徑向載荷產(chǎn)生附加軸向力1)滾動軸承的軸向載荷計算當作用于軸系上的軸向工作合力為FA，則軸系中受FA作用的軸承的軸向載荷Fa=FA，不受FA作用的軸承的軸向載荷Fa=0。但角接觸軸承的軸向載荷不能這樣計算。角接觸軸承受徑向載荷Fr時，會產(chǎn)生附加軸向力FS。圖8所示軸承下半圈第i個球受徑向力Fri。由于軸承外圈接觸點法線與軸承中心平面有接觸角 ，通過接觸點法線對軸承內(nèi)圈和軸的法向反力Fi將產(chǎn)生徑向分力Fri；和軸向分力FSi。各球的軸向分力之和即為軸承的附加軸向力FS。按一半滾動體受力進行分析，有FS 1.25 Frtan (1)計算各種角接觸軸承附加軸向力的公式可查表5。表中Fr為軸承的徑向載荷；e為判斷系數(shù)，查表6；Y為圓錐滾子軸承的軸向動載荷系數(shù)，查表7。表-5 角接觸軸承附加軸向力公式軸承類型角接觸球軸承圓錐滾子軸承70000C(=15)70000AC(=25)70000B(=40)30000FSeFr0.68Fr1.14FrFr /(2Y)角接觸軸承附加軸向力的方向是由軸承外圈的寬邊指向窄邊，通過內(nèi)圈作用于軸上。角接觸軸承一般應成對使用。圖9 角接觸軸承所受的軸向載荷計算角接觸軸承所受的軸向載荷Fa1 、Fa2時，要同時考慮附加軸向力FSl、FS2和作用于軸上的其他工作軸向力FA。如圖9，若FSl FA FS2，由于軸承的右端已固定，軸不能向右移動，根據(jù)軸系軸向力的平衡關系，則Fa2= FSl FA；同理，若FS2 FSl FA，則Fa2 = FS2。因此，軸承所受的軸向力必然是下列兩值中較大者Fa2 = FS2（2)Fa2= FSl FA(-3)用同樣方法分析，可得軸承所受的軸向力是下列兩值中較大者Fa1= FSl(4)Fa1 = FS2FA(5)當軸上軸向力FA與圖示方向相反時，F(xiàn)A應取負值。3.滾動軸承的失效和計算準則滾動軸承的主要失效形式有：（1）滾道和滾動體表的疲勞點蝕滾動軸承工作時內(nèi)、外套圈間有相對運動，滾動體既自轉(zhuǎn)又圍繞軸承中心公轉(zhuǎn)，滾動體和套圈分別受到不同的脈動接觸應力。工作若干時間后，各元件接觸表面上都可能發(fā)生接觸疲勞點蝕。點蝕會使軸承工作時振動、噪聲和發(fā)熱急劇增大。（2）軸承的塑性變形過大的靜載荷或沖擊，會使?jié)L動體或套圖滾道上將出現(xiàn)不均勻的塑性變形。這時，軸承的摩擦力矩、振動、噪聲都將增加，運轉(zhuǎn)精度也降低。（3）軸承磨粒磨損在多塵和滾道內(nèi)有污垢的條件下工作，可造成滾動體與套圈產(chǎn)生磨粒磨損。從而使運轉(zhuǎn)精度也降低，產(chǎn)生振動和噪聲。決定軸承尺寸時，要針對主