(13.3)-13-5 滾動軸承尺寸的選擇

第13章滾動軸承§13-1概述§13-2滾動軸承的主要類型和代號§13-3滾動軸承的類型選擇§13-4滾動軸承的工作情況§13-5滾動軸承尺寸的選擇§13-6軸承裝置的設(shè)計(jì)§13-7滾動軸承例題分析工作過程中，滾動體相對內(nèi)外圈不斷轉(zhuǎn)動，因此滾動體和滾道接觸表面受脈動循環(huán)變應(yīng)力，產(chǎn)生疲勞點(diǎn)蝕。——最常見§13-5滾動軸承尺寸的選擇軸承承受的載荷軸承壽命要求可靠性的要求決定了滾動軸承尺寸滾動軸承的載荷動載荷靜載荷失效形式不同。疲勞破壞永久變形當(dāng)軸承轉(zhuǎn)速很低或間歇擺動時，不會產(chǎn)生疲勞損壞。但很大的靜載荷或沖擊載荷作用下，會使?jié)L道和滾動體產(chǎn)生永久變形，從而使軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生劇烈振動和噪音而失效。早期磨損膠合軸承元件破裂維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng)而造成。一、滾動軸承的失效形式各類失效形式.swf

失效形式2051015501000R/(%)軸承的壽命曲線L/(1×10-6r)對一組同一型號的軸承，由于材料、熱處理和工藝等很多隨機(jī)因素的影響，即使在相同條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，壽命也不一樣，有的甚至相差幾十倍。因此，對一個具體的軸承，很難預(yù)知其確切的壽命。實(shí)驗(yàn)表明：壽命與可靠性有關(guān)。如圖定義：軸承在一定轉(zhuǎn)速下，其中任何零件出現(xiàn)疲勞擴(kuò)展跡象之前的工作小時數(shù)稱為可靠度：一組相同軸承能達(dá)到或超過規(guī)定壽命的百分比.基本額定壽命：一組同一型號軸承，在同一運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，其可靠度R為90%時，能達(dá)到或超過的壽命L(Lh)在到達(dá)額定壽命時，有90%的軸承沒壞，只損壞了10%。對于單個軸承而言，其損壞的可能性只有90%單位為百萬轉(zhuǎn)106r，或小時.換句話說壽命為1百萬轉(zhuǎn)時.可靠度為90%，壽命為5百萬轉(zhuǎn)時.可靠度只有50%，軸承壽命二、滾動軸承的壽命計(jì)算表13-3軸承預(yù)期壽命Lh的參考值使用場合不經(jīng)常使用的儀器和設(shè)備500

Lh/h

短時間或間斷使用，中斷時不致引起嚴(yán)重后果4000~8000間斷使用，中斷時會引起嚴(yán)重后果8000~12000每天8h工作的機(jī)械12000~20000每天24h連續(xù)工作的機(jī)械40000~60000定義：當(dāng)一套軸承運(yùn)轉(zhuǎn)達(dá)到一百萬（106）轉(zhuǎn)時，軸承所能承受的載荷C。.向心軸承記為Cr，可查表推力軸承記為Ca基本額定動載荷不同的軸承該值不一樣，它表征了軸承的承載特性。是在大量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過理論分析得到，需要時可從設(shè)計(jì)手冊或軸承樣本中查得。壽命計(jì)算公式通過試驗(yàn)得出如圖所示6208軸承的載荷—壽命曲線。曲線上對應(yīng)于Lh=106

的載荷為29.5kN。載荷——壽命曲線的公式：壽命指數(shù)——球軸承——滾子軸承用小時表示310/3ε=0123451015L∞(106)29.5252015105PKN基本額定動載荷P——動載荷L’h——預(yù)期壽命當(dāng)t>100℃時，

C↓

引進(jìn)溫度系數(shù)ft

進(jìn)行修正。表13-4溫度系數(shù)軸承工作溫度/℃

溫度系數(shù)ft

10025020015012530010.950.900.700.800.60Ct=ft

C修正后的計(jì)算公式最終計(jì)算公式工作中沖擊振動

C

↓引進(jìn)載荷系數(shù)fP

進(jìn)行修正。表13-6載荷系數(shù)

載荷性質(zhì)載荷系數(shù)fP

無沖擊或輕微沖擊1.0~1.2中等沖擊1.2~1.8強(qiáng)烈沖擊1.8~3.0應(yīng)用舉例電機(jī)、汽輪機(jī)、通風(fēng)機(jī)、水泵等機(jī)床、車輛、動力機(jī)械、起重機(jī)、造紙機(jī)、選礦基、冶金機(jī)械、卷揚(yáng)機(jī)等碎石機(jī)、軋鋼機(jī)、鉆探機(jī)、振動篩等三、當(dāng)量動載荷的計(jì)算滾動軸承的基本動載荷是在一定的實(shí)驗(yàn)條件下確定的。對于向心軸承是指軸承承受純徑向載荷；對于推力軸承是指承受中心軸向載荷。實(shí)際情況可能既受徑向載荷又有軸向載荷，則必須將實(shí)際載荷換算成與實(shí)驗(yàn)條件相同的載荷后，才能和基本額定動載荷進(jìn)行比較。換算后的載荷是一種假定載荷，稱為當(dāng)量載荷。含義：當(dāng)量動載荷是一種考慮徑向載荷與軸向載荷雙重影響，經(jīng)換算后的假想載荷。其效果與某一個基本額定動載荷相當(dāng)。計(jì)算公式P=XFr+YFaX

——徑向動載荷系數(shù)；Y

——軸向動載荷系數(shù)。見下頁

向心軸承——P=Fr推力軸承——P=Fa理由：基本額定動載荷是單向載荷（徑向或軸向）試驗(yàn)條件下得出的。實(shí)際情況可能受到雙重載荷作用。很顯然，單向載荷與雙向載荷作用下，軸承的壽命是不一樣的。軸承類型相對軸向載荷Fa/Fr

≤eFa/Fr>e名稱代號f

0Fa/C0r

Fa/C0

XYXY判斷系數(shù)e調(diào)心球軸承10000—

—1(Y1)0.65(Y2)(e)調(diào)心滾子軸承20000—

—1(Y1)0.67(Y2)(e)推力調(diào)心滾子軸承29000—

—11.211.2圓錐滾子軸承30000—

—100.4(Y)(e)深溝球軸承60000角接觸球軸承0.1722.300.190.3451.990.220.6891.710.261.0301.550.281.380—100.561.450.302.0701.310.343.4501.150.385.1701.040.426.8901.000.440.0151.470.380.0291.400.400.0581.300.430.0871.230.460.120100.441.190.470.1701.120.500.2901.020.550.4401.000.560.5801.000.56—

—100.410.870.68—

—100.350.571.1470000AC

α=25?70000Bα=40?

70000C

α=15?表13-5徑向動載荷系數(shù)X與軸向動載系數(shù)Y潘存云教授研制1.若Fae+Fd2>Fd1壓緊端Fa1=Fae+Fd2

放松端Fa2=Fd2

2.若Fae+Fd2<Fd1放松端Fa1=Fd1

壓緊端Fa2=Fd1-FaeFae外圈窄邊相對安裝(正裝)結(jié)論：放松端軸承的軸向載荷=內(nèi)部軸向力壓緊端軸承的軸向載荷=其余軸向力的代數(shù)和本身除外軸承2(放松端)承受的軸向載荷：a1a2O1O212Fd2Fr2Fd1Fr1由于軸承1的右端已固定，軸不能向右移動，軸承1被壓緊。由平衡條件得軸承1(壓緊端)承受的軸向載荷：則軸承2被壓緊。由平衡條件得：四、向心推力軸承的軸向力計(jì)算a2a1O1O212外圈寬邊相對安裝(反裝)FaeFd2Fr2Fd1Fr1反裝時選左邊的軸承為1，右邊的軸承為2。1.若

Fae+Fd2>Fd1

則有：壓緊端Fa1=Fae+Fd2

放松端Fa2=Fd2

2.若Fae+Fd2<Fd1

,則有：放松端Fa1=Fd1

壓緊端Fa2=Fd1-Fae結(jié)論與正裝相同：放松端軸承的軸向載荷=內(nèi)部軸向力壓緊端軸承的軸向載荷=其余軸向力的代數(shù)和本身除外五、滾動軸承的靜承載能力對于在工作載荷下基本不旋轉(zhuǎn)或緩慢旋轉(zhuǎn)或緩慢擺動的軸承，其失效形式不是疲勞點(diǎn)蝕，而是因滾動接觸面上的接觸應(yīng)力過大而產(chǎn)生的過大的塑性變形。在國家標(biāo)準(zhǔn)中，對每一種規(guī)格的滾動軸承規(guī)定了一個不應(yīng)超過得載荷界限—基本額定靜載荷，用C0表示。軸承上作用的徑向載荷Fr與軸向載荷Fa應(yīng)折合成一個當(dāng)量靜載荷P0，即P0=X0Fr+Y0Fa按軸承靜承載能力選擇軸承的公式為式中S0為靜強(qiáng)度安全系數(shù)，可由設(shè)計(jì)手冊查取。C0≥

S0P0旋轉(zhuǎn)條件載荷條件S0

使用條件S0

滾動軸承的靜強(qiáng)度安全系數(shù)S0普通載荷1~2高精度旋轉(zhuǎn)場合1.5~2.5沖擊載荷2~3振動沖擊場合1.2~2.5普通載荷0.51.0~1.21~1.5允