滾動(dòng)NSK軸承的校核計(jì)算
1基本概念
1.NSK軸承壽命:軸承中任一元件泛起疲憊剝落擴(kuò)展跡象前運(yùn)轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)或一定轉(zhuǎn)速下的工作小時(shí)數(shù)。
批量出產(chǎn)的元件,因?yàn)椴牧系牟黄骄裕瑢?dǎo)致軸承的壽命有很大的離散性,最長(zhǎng)和最短的壽命可達(dá)幾十倍,必需采用統(tǒng)計(jì)的方法進(jìn)行處理。
2.基本額定壽命:是指90%可靠度、常用材料和加工質(zhì)量、常規(guī)運(yùn)轉(zhuǎn)前提下的壽命,以符號(hào)L10(r)或L10h(h)表示。
3.基本額定動(dòng)載荷(C):基本額定壽命為一百萬(wàn)轉(zhuǎn)(106)時(shí)軸承所能承受的恒定載荷。即在基本額定動(dòng)載荷作用下,軸承可以工作106轉(zhuǎn)而不發(fā)生點(diǎn)蝕失效,其可靠度為90%。基本額定動(dòng)載荷大,軸承抗疲憊的承載能力相應(yīng)較強(qiáng)。
4.基本額定靜載荷(徑向C0r,軸向C0a):是指軸承最大載荷動(dòng)彈體與滾道接觸中央處引起以下接觸應(yīng)力時(shí)所相稱(chēng)的假象徑向載荷或中央軸向靜載荷。
在設(shè)計(jì)中常用到動(dòng)彈軸承的三個(gè)基本參數(shù):知足一定疲憊壽命要求的基本額定動(dòng)載荷Cr(徑向)或Ca(軸向),知足一定靜強(qiáng)度要求的基本額定靜強(qiáng)度C0r(徑向)或C0a(軸向)和控制軸承磨損的極限轉(zhuǎn)速N0。各種軸承機(jī)能指標(biāo)值C、C0、N0等可查有關(guān)手冊(cè)。
2壽命校核計(jì)算公式
動(dòng)彈軸承的壽命隨載荷的增大而降低,壽命與載荷的關(guān)系曲線(xiàn)如圖17-6,其曲線(xiàn)方程為
PεL10=常數(shù)
其中P-當(dāng)量動(dòng)載荷,N;L10-基本額定壽命,常以106r為單位(當(dāng)壽命為一百萬(wàn)轉(zhuǎn)時(shí),L10=1);ε-壽命指數(shù),球軸承ε=3,滾子軸承ε=10/3。
由手冊(cè)查得的基本額定動(dòng)載荷C是以L(fǎng)10=1、可靠度為90%為依據(jù)的。由此可得當(dāng)軸承確當(dāng)量動(dòng)載荷為P時(shí)以轉(zhuǎn)速為單位的基本額定壽命L10為
Cε×1=Pε×L10
L10=(C/P)ε106r(17.6)
若軸承工作轉(zhuǎn)速為nr/min,可求出以小時(shí)數(shù)為單位的基本額定壽命
h(17.7)
應(yīng)取L10≥Lh'。Lh'為NSK軸承的預(yù)期使用壽命。通常參照機(jī)器大修期限的預(yù)期使用壽命。
若已知軸承確當(dāng)量動(dòng)載荷P和預(yù)期使用壽命Lh',則可按下式求得相應(yīng)的計(jì)算額定動(dòng)載荷C',它與所選用軸承型號(hào)的C值必需知足下式要求
N(17.8)
3當(dāng)量動(dòng)載荷
在實(shí)際工況中,動(dòng)彈軸承常同時(shí)受徑向和軸向聯(lián)合載荷,為了計(jì)算軸承壽命時(shí)將基本額定動(dòng)載荷與實(shí)際載荷在相同前提下比較,需將實(shí)際工作載荷轉(zhuǎn)化為當(dāng)量動(dòng)載荷。在當(dāng)量動(dòng)載荷作用下,軸承的壽命與實(shí)際聯(lián)合載荷下軸承的壽命相同。當(dāng)量動(dòng)載荷P的計(jì)算公式是
P=XFr+YFa
式中Fr-徑向載荷,N;Fa-軸向載荷,N;X,Y-徑向動(dòng)載荷系數(shù)和軸向動(dòng)載荷系數(shù),由表17-7查取。
4角接觸軸承的載荷計(jì)算
對(duì)"3"、"7"類(lèi)軸承,因?yàn)楸旧斫Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn),當(dāng)有徑向力作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生派生S,在計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮。
1.裝配形式必需成對(duì)安裝:正裝(或稱(chēng)為"面臨面")-兩支點(diǎn)間隔較短;見(jiàn)圖17-7a。反裝(或成為"背靠背")-兩指點(diǎn)間隔較長(zhǎng),合用于懸臂安裝傳動(dòng)件的軸承,見(jiàn)圖17-7b。
2.軸承作用力在軸上的作用點(diǎn)
軸上支點(diǎn)是在動(dòng)彈體與滾道接觸點(diǎn)法線(xiàn)與軸線(xiàn)交點(diǎn)上,見(jiàn)圖17-8。圖中的O,距外端面的間隔為a,此值可查手冊(cè)。
3.軸向力的計(jì)算
分析角接觸軸承所受的軸向載荷要同時(shí)考慮由徑向力引起的附加軸向力和作用于軸上的其他工作軸向力,根據(jù)詳細(xì)情況由力的平衡關(guān)系進(jìn)行計(jì)算。
FR和FA分別為作用于軸上的徑向和軸向載荷,兩軸承的徑向反力為Fr1及Fr2,相應(yīng)產(chǎn)生的附加軸向力則為Fs1和Fs2。作用于軸上的各軸向力如圖17-10。
根據(jù)軸的平衡關(guān)系按下列兩種情況分析軸承Ⅰ、Ⅱ所受的軸向力:
-假如FS1+FA>Fs2(圖17-11),軸有向右移動(dòng)的趨勢(shì),使軸承Ⅱ"壓緊",軸的右端將通過(guò)軸承Ⅱ受一平衡反力Fs2',由此可求出軸承Ⅱ的軸向力為
Fa2=Fs2+Fs2'=Fs1+FA
因軸承Ⅰ只受附加軸向力,故
Fa1=FS1
-假如FS1+FAs2(圖17-12),軸有向左移動(dòng)的趨勢(shì),使軸承Ⅰ"壓緊",此時(shí)軸的左端將通過(guò)軸承Ⅰ受一平衡反力Fs1',由此可求出兩軸承上的軸向力分別為
Fa1=Fs1+FS1'=Fs2-FA
Fa2=Fs2
計(jì)算角接觸軸承軸向力的方法可歸納如下:1)判明軸上全部軸向力(包括外載荷和軸承的附加軸向力)協(xié)力的指向,確定"壓緊"端軸承;2)"壓緊"端軸承的軸向力即是除本身的附加軸向力外其他所有軸向力的代數(shù)和;3)另一端軸承的軸向力即是它本身的附加軸向力。
5靜載荷及極限轉(zhuǎn)速計(jì)算公式
1.靜載荷計(jì)算
靜載荷是指NSK軸承套圈相對(duì)轉(zhuǎn)速為零時(shí)作用在軸承上的載荷。為了限制動(dòng)彈軸承在靜載荷作用下產(chǎn)生過(guò)大的接觸應(yīng)力和永久變形,需進(jìn)行靜載荷計(jì)算。按額定靜載荷選擇軸承,其基本公式為
C0≥C0'=S0P0
式中C0-基本額定靜載荷,N;C0'-計(jì)算額定靜載荷,N;P0-當(dāng)量靜載荷,N;S0-安全系數(shù)。
靜止軸承、緩慢擺動(dòng)或轉(zhuǎn)速極低的軸承,安全系數(shù)可參考表17-9選取。
若軸承轉(zhuǎn)速較低,對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)精度和摩擦力矩要求不高時(shí),答應(yīng)有較大的接觸應(yīng)力,可取S0<1。推力調(diào)心滾子軸承,不論是否旋轉(zhuǎn),均應(yīng)取S0≥4。
2.極限轉(zhuǎn)速
動(dòng)彈軸承轉(zhuǎn)速過(guò)高時(shí)會(huì)使摩擦面間產(chǎn)生高溫,影響潤(rùn)滑劑機(jī)能,破壞油膜,從而導(dǎo)致動(dòng)彈體回火或元件膠合失效。
動(dòng)彈軸承的極限轉(zhuǎn)速N0是指軸承在一定的工作前提下,達(dá)到所能承受最高熱平衡溫度時(shí)的轉(zhuǎn)速值。軸承的工作轉(zhuǎn)速應(yīng)低于其極限轉(zhuǎn)速。
動(dòng)彈軸承機(jī)能表中所給出的極限轉(zhuǎn)速值分別是在脂潤(rùn)滑和油潤(rùn)滑前提下確定的,且僅合用于0級(jí)公差、潤(rùn)滑冷卻正常、與剛性軸承座和軸配合、軸承載荷P≤0.1C(C為軸承的基本額定動(dòng)載荷,向心軸承只受徑向載荷,推力軸承只受軸向載荷)的軸承。
當(dāng)動(dòng)彈軸承載荷P>0.1C時(shí),接觸應(yīng)力將增大;軸承承受聯(lián)合載荷時(shí),受載動(dòng)彈體將增加,這都會(huì)增大軸承接觸表面間的摩擦,使?jié)櫥瑺顟B(tài)變壞。此時(shí),極限轉(zhuǎn)速值應(yīng)修正,實(shí)際許用轉(zhuǎn)速值可按下式計(jì)算
N=f1f2N0
式中N-實(shí)際許用轉(zhuǎn)速,r/min;N0-軸承的極限轉(zhuǎn)速,r/min;f1-載荷系數(shù);f2-載荷分布系數(shù)。