滚动轴承的工作

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当已知基本额定寿命为106r(即L10=1)时,对应的
载荷值即为轴承的基本额定动载荷C, 此时
P L10 C 1 =常数
因此滚动轴承的寿命计算公式为:
L10
(C ) P
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滚动轴承的工作能力计算
工程计算中为使用方便, 用给定转速n(r/min)下的 工作小时数Lh来表示轴承的基本额定寿命, 则有:
Lh
L10 60n
106
C
60n P
16670 C n P
如果载荷P和转速n已知,轴承的预期计算寿命[Lh ] 也已确定,则可得到所需轴承应具有的基本额定动载荷
计算公式为:
1
Cc
P ft
60 nLh
10 6
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滚动轴承的工作能力计算
向右的附加平衡力Fs1/2,则沿轴线方向的力平衡条件为:
Fs1 FX Fs1/2 FS 2
由此可求得轴承1,2的轴向力为:
Fa1 Fs1/2 Fs1 Fs2 FX
F a2 Fs2
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滚动轴承的工作能力计算
1.1 滚动轴承的失效形式及设计准则
1.滚动轴承的失效形式 根据工作情况,主要有疲劳点蚀、塑性变形、磨粒
磨损和胶合等。
滚动轴承内部的载荷变化
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滚动轴承的工作能力计算
下面以面对面安装的圆锥滚子轴承为例介绍轴承轴
向载荷的计算方法,如图,为作用于轴上的轴向外载,
Fr1和Fr2和Fs1和 Fs2分别为轴承1,2所受的径向载荷和
内部轴向力。根据轴的力平衡关系,按下面两种情况进
行分析。 (1)若 Fs1 Fx Fs2 轴有向右移动的趋势,使轴承2被压紧, 轴承1放松,轴承2处将经轴承端盖、外圈给轴一个向左的
为了使派生力相互抵消,角接触轴承常成对使用, 安装方式一般有两种。如图所示,(a)为正安装,两轴 承外圈窄边相对,轴的实际支点偏向两支点内侧,这种 安装结构简单,拆卸方便;(b)为反安装,两轴承外圈 窄边相背,轴的实际支点偏向两支点外侧,简化计算可 近似认为支点在轴承宽度的中点处。
(a)
(b)
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4. 角接触向心轴承轴向载荷的计算 角接触向心轴承其结构特点,当其承受径向载Fr时,
外圈对滚动体产生的法向反力FQi将分解为FRi和FSi, FRi和F相平衡,而FSi是由于径向载荷在轴承内部产生的, 称为轴向派生力,如图所示。
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滚动轴承的工作能力计算
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点蚀
轴承元件受到脉动循环的接触应力。这种周期性变 化的应力,促使疲劳裂纹的产生,并逐渐扩展到表面, 从而形成疲劳点蚀,使轴承旋转精度下降,产生噪声、 冲击和振动。
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塑性变 当滚动轴承转速很低形或只作间歇摆动时,一般不会产 生疲劳点蚀。但若承受很大的静载荷或冲击载荷时,轴 承各元件接触处的局部应力可能超过材料的屈服极限, 从而产生永久变形。过大的永久变形会使轴承在运转中 产生剧烈的振动和噪音,致使滚动轴承不能正常工作。
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磨粒磨损和胶合 由于使用维护和保养不当或密封、润滑不良等因素, 也能导致轴承早期磨损、胶合、内外圈和保持架破损等 不正常失效。
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2. 滚动轴承的设计准则 选择轴承时,要针对主要失效形式进行必要的计算,
并采取适当措施,以保证轴承的正常工作。一般工作条件 的回转滚动轴承,最主要的失效形式是疲劳点蚀破坏,应 进行接触疲劳寿命计算和静强度计算;对低速轴承 (n≤10r/min)或摆动轴承,要求控制其塑性变形,只需 进行静强度计算;对高速轴承,主要是由于发热而引起的 黏着磨损、烧伤失效,除需要进行寿命计算外,还应验算 极限转速。以磨损、胶合为主要失效形式的轴承,由于影 响因素复杂,目前还没有相应的计算方法,只能采用适当 的预防措施,通过正确的润滑和密封,正确的操作与维护 来解决。
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(3) 滚动轴承的基本额定动载荷:所谓轴承的基本额定 动载荷,就是使轴承的基本额定寿命恰好为106转时, 轴承所能承受的载荷值,用字母C表示。
对于向心轴承,指的是纯径向载荷,并称为径向基 本额定动载荷(Cr表示);
P f p XFr YFa
X、 Y—动径向载荷系数和动轴向载荷系数,见表15-12。
f p ——载荷系数,见表15-11;
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3.基本额定寿命计
算 大量试验得出某一轴承所承受的载荷与寿命的关系
曲线方程为:
P L10 =常数
附加平衡力 ,Fs则2/2 沿轴线方向的力平衡条件为:
由此可求得Fs1轴承Fx2的F轴s2向力F '为s2/:2
Fa2 Fs2 Fs2/2 Fs1 FX
因轴承1只受内部轴向力,故:Fa1 Fs1
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(2)若 Fs1 Fx Fs2 ,轴有向左移动的趋势,使轴承1被压 紧,轴承2放松,轴承1处将经轴承端盖、外圈给轴一个
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1.2 滚动轴承的寿命计算
1.基本额定寿命和基本额定动载荷
(1)滚动轴承的寿命:滚动轴承从开始工作,到轴承中任 一个套圈或滚动体上出现疲劳点蚀以前的总转数(以106 为单位),或在一定转速下的总工作小时数称为滚动轴承 的寿命。 (2) 滚动轴承的基本额定寿命:国家标准规定:按一批相 同的轴承中,在一定的工作条件下,10%的轴承发生点蚀 破坏,而90%的轴承在发生点蚀破坏前所能达到的总转数 (以106为单位)或工作小时数作为轴承的基本额定寿命, 以L10表示。
对于推力轴承,指的是纯轴向载荷,并称为轴向基 本额定动载荷(Ca表示);
对于角接触球轴承或圆锥滚子轴承,指的是套圈间 产生纯径向位移的载荷的径向分量。
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2.当量动载荷
在实际应用的情况下,一般滚动轴承受径向载荷Fr和轴 向载荷 Fa 同时作用。因此,在进行轴承寿命计算时,必 须把实际载荷转换为与确定基本额定动载荷的载荷条件相 一致的当量动载荷,用字母P表示。与实际载荷的关系为:
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