各类滚动轴承轴向载荷分析及计算
- 格式:pdf
- 大小:305.21 KB
- 文档页数:2
滚动轴承的受力分析载荷计算失效和计算准则滚动轴承是一种常用的机械元件,它能够在高速旋转的条件下承受并转移载荷。
在设计和应用滚动轴承时,关键的工作之一是进行受力分析和载荷计算,以确保轴承能够正常工作并减少失效的风险。
本文将从受力分析、载荷计算、失效和计算准则几个方面详细介绍滚动轴承。
一、滚动轴承的受力分析滚动轴承受到的力主要有径向力和轴向力两种。
径向力是垂直于轴线的力,它可以分为径向载荷和径向惯性力两部分。
轴向力是平行于轴线的力,它可以分为轴向载荷和轴向惯性力两部分。
受力分析的目的是确定轴承所受的载荷大小和方向,以便选择适当的轴承型号和设计。
二、滚动轴承的载荷计算载荷计算是根据受力分析的结果,确定轴承承受的载荷大小和方向。
在实际应用中,轴承承受的载荷通常包括静载荷和动载荷两部分。
静载荷是指静止条件下轴承所承受的最大力,动载荷是指旋转条件下轴承所承受的最大力。
根据载荷计算的结果,可以选择适当的轴承并确定其使用寿命。
滚动轴承的失效可以分为疲劳失效和磨损失效两种。
疲劳失效是由于载荷作用下轴承材料的疲劳破裂引起的,磨损失效是由于轴承表面的磨损引起的。
根据滚动轴承的失效机理,制定了一系列的计算准则,用于评估轴承的寿命和失效风险。
常用的滚动轴承计算准则包括基本额定寿命、等效动载荷、寿命调整系数和动接触角等。
基本额定寿命是指在特定载荷下,轴承能够连续工作的寿命。
等效动载荷是指在复杂工况下,将径向载荷和轴向载荷转化成等效的径向载荷。
寿命调整系数则考虑了不同工作条件下的调整因素,用于修正基本额定寿命。
动接触角是指滚动元件与外圈之间的接触角度,它可以影响轴承的刚度和额定寿命。
综上所述,滚动轴承的受力分析、载荷计算、失效和计算准则是设计和应用滚动轴承时的重要内容,它们能够帮助我们选择适当的轴承型号、确保轴承的使用寿命并减少失效的风险。
在实际工程中,我们应该根据具体的工作条件和要求,进行合理的受力分析和载荷计算,并遵循相关计算准则,以确保滚动轴承的安全可靠运行。
2.轴承的额定动载荷及额定寿命2.1基本额定动载荷轴承的额定动载荷是决定额定寿命的主参数,也是确定轴承设计水平的目标函数。
额定动载荷值大,则轴承的承载能力高,或说在相同载荷下,其额定寿命长,设计水平高。
基本额定动载荷:系指一个轴承假想承受一个大小和方向恒定的径向(或中心轴向)负荷,在这一负荷作用下轴承基本额定寿命为一百万转。
根据我国国家标准GB/T6391-1995的规定,现将各类轴承基本额定动载荷的计算公式整理于表2-1中:Cr : 径向基本额定动载荷NCa : 轴向基本额定动载荷Nbm : 材料(真空脱气)和加工质量的额定系数,该值随轴承类型不同而异。
见表2-2fc : 与轴承零件的几何形状、制造精度和材料有关的系数i : 轴承中球或滚子的列数Lwe : 额定载荷计算中用的滚子长度mm即滚子与接触长度最短的滚道间的理论最大接触长度。
正常情况下,或者取滚子尖角之间的距离减去滚子倒角,或者取不包括磨削越程槽的滚道宽度,择其小者。
α: 轴承的公称接触角度Z: 单列轴承中的球或滚子数。
每列球或滚子数相同的多列轴承中每列的球或滚子数Dw : 球直径mmDwe : 额定载荷计算中用的滚子直径mm对于圆锥滚子取滚子端面和小端面理论尖角处直径的平均值。
对于非对称外凸滚子近似地取零载荷下滚子与无挡边滚道间接触点处滚子的直径现将GB/T6391-1995所定的额定系数bm值列于表2-22.2 额定动载荷的修正滚动轴承基本额定动载荷的计算方法适用于优质淬硬钢(系指真空脱气钢),按良好的加工方法制造,且滚动接触表面的形状为常规设计。
超越上述规定,额定动载荷应予修正。
2.2.1 材质轴承钢因冶炼方法不同,材料中夹杂物的大小、分布、含量亦不同。
夹杂物是造成金属材料疲劳裂纹产生的主要成因,是影响滚动轴承疲劳寿命的主要因素。
如采用夹杂物含量高于真空脱气的普通电炉冶炼轴承钢,则轴承的载荷能力将会有不同程度的下降。
当采用诸如真空重熔、电渣重熔等方法冶炼的轴承钢或其它等效材质的钢材时,其夹杂物的含量显著减少,轴承的载荷能力将会得到提高。
圆锥滚子轴承轴向载荷计算
圆锥滚子轴承是一种常见的轴承类型,广泛应用于机械设备中。
在设计和选择轴承时,轴向载荷是一个非常关键的参数。
本文将介绍圆锥滚子轴承轴向载荷的计算方法。
首先,需要确定轴向载荷的大小和方向。
轴向载荷是指沿轴承轴线方向的力,可以是向内或向外的。
在实际应用中,轴向载荷通常由以下几种力组成:
1.主要轴向负载:由机械设备在运行过程中所承受的重力或惯性力造成的载荷。
2.外部轴向负载:由连接到轴承的外部部件所产生的载荷,例如传动装置或负载扭矩。
3.轴向定位力:由轴向定位装置所产生的力,用于保持轴承的位置和方向。
在确定了轴向载荷的大小和方向之后,可以使用以下公式计算圆锥滚子轴承的轴向载荷:
Fa = XFr + YFa
其中,Fa表示轴向载荷,Fr表示径向载荷,X和Y是系数,需要根据轴承的类型和工作条件确定。
需要注意的是,当轴承在工作时,由于受到载荷的影响,轴承内部会产生一定的变形。
这种变形会影响到轴承的滚动性能和寿命,因此需要进行相关的计算和分析。
在计算轴向载荷时,需要考虑轴承的内部几何结构、材料力学性能等因素,以确保轴承在工作时能够承受
所要求的载荷并保持良好的性能和寿命。
总之,圆锥滚子轴承轴向载荷的计算是一个复杂的过程,需要考虑多个因素。
在设计和选择轴承时,需要根据实际工作条件和要求进行详细的计算和分析,以确保轴承能够满足所要求的性能和寿命。
滚动轴承承载能力计算分析目录1分析基础 (1)1.1理论基础:Hertz弹性体接触理论 (1)1.2实验基础:许用接触应力 (2)2承载分析 (3)2.1曲率计算 (3)2.2轴向承载 (4)2.3径向承载 (6)2.4倾覆承载能力 (10)2.5当量轴向力 (12)3静容量系数f o系数确定 (13)3.1许用接触应力 (13)3.2静容量系数 (14)4算例 (16)4.1基本参数 (16)4.2曲率计算 (16)4.3计算接触应力常数Cp值 (16)4.4计算许用接触应力 (16)4.5计算静容量系数f0值 (17)4.6静容量计算 (17)5简化(统一)计算法 (18)5.1简化公式 (18)5.2不同曲率比时的静容量系数值 (18)6附录 (19)附表1:曲率函数F (p )有关的椭圆积分 (19)附表2:不同球数时的Jr值 (21)1分析基础1.1理论基础:Hertz弹性体接触理论由Hertz推导出的点接触弹性变形和接触应力计算基本公式丄——材料泊松比Q一一使两接触体压紧的法向载荷 (N) 刀P ——接触处主曲率之和K(e) ---- 第一类椭圆完全积分。
(1-1)CT — -------------■ max2 -:2K (e) (1— ~)=1.52K(e)m-QEa(mm)(1-2) (1-3) (1-4)式中a——接触椭圆长半轴b ---- 接触椭圆短半轴(T max— -一最大接触应力S(mm)2 (N/mm)(mm)u、E —与曲率函数F ( p )有关的椭圆积分,取值见附表材料弹性模量(N/mm2)a「I1・2实验基础:许用接触应力Hertz 弹性接触理论不可能包括塑性变形,但在塑性变形区仍然引用Hertz接触理论,并假定塑性变形:b 与滚动体直径D w 有关,即用:-b /D w 来表示塑性变 形。
试验证明,在接触条件保持不变的情况下,单位塑性变形 :.b /D w 随着负荷增 长的幕级数而增长,随着曲率比的降低而增加,对于点接触,可得出图1所示的 实验曲线图:图1-1点接触塑性变形、接触应力常数与许用接触应力间关系 上图中的实验曲线符合下列方程式式中[(T max]——最大许用接触应力Cp —接触应力常数S b ——塑性变形量Dw ——滚动体直径根据Cp 值计算点接触接触应力的计算公式如下:(1-6)D w,4 3 1 0pC.(1-5)110150 200 250 3C0 360 400 450 500 550 600 650 700 750 300ODQOODO-nuDQOODOODDO ooc 755025g755025g 75E5025[m 7a5025g75c 7666655554 4 4433332笛亠亘-焉吾一12.1曲率计算如图2-1所示:滚动球直径D w ,回转支承滚道中心直径 D pw ,接触角a 。
标准滚动轴承承载能力计算在跟踪架通用轴系中,标准滚动轴承是重要的部件,轴承的承载能力计算是轴系设计中的关键问题。
采用通用轴系后,地平式跟踪架水平轴两端的轴承主要承受径向载荷,同时承受一定量的轴向载荷。
垂直轴上的轴承要承载垂直轴及上部转体的负荷,载荷较大;另一方面垂直轴为了满足强度和刚度的要求,轴径一般较大,轴承的尺寸与轴要相互配合,因此使用时必须考虑轴承的尺寸和轴向承载能力。
同时为了减少跟踪架的成本,尽量采用轴承厂批量生产的轴承。
角接触球轴承按公称接触角分为15 °、25°、40°三种类型,公称接触角越大,轴向承载能力越强。
目前批量生产的角接触球轴承,尺寸最大是接触角为25 °的7244AC,其外形尺寸为220 X 400X 65。
下表中给岀了7244AC轴承的相关参数轴承额定载荷选取的流程为:(1)计算滚动轴承的当量载荷在实际应用中,根据跟踪架承载状况先估算出轴承承受的径向载荷r和轴向载荷°,则可计算出此时轴承的当量动载荷P为:式中X 径向动载荷系数;丫一一轴向动载荷系数;® ――载荷系数。
(2)基本额定动载荷C选取计算岀轴承实际工作时的当量载荷后,当轴承的预期使用寿命卜工」选定,轴承最大转速n可知时,可计算出轴承应具有的基本额定动载荷C',在手册中选择轴承时,所选轴承应满足基本额定载荷C > C '。
式中A ――温度系数,可从机械设计手册中查得;£ ——寿命指数,球轴承取3,滚子轴承取10/3。
由于角接触轴承的径向承载能力大于轴向承载能力,而其在垂直轴上的应用主要承受较大轴向载荷,因此必须考虑其轴向承载能力。
(3)轴承受轴向载荷时承载能力分析在轴承转速不高时,可以忽略钢球离心力和陀螺力矩的影响,钢球与内外套圈的接触角相等。
由赫兹接触理论得到轴承滚动体与内外滚道的接触变形和负荷之间的相互关系,可以表示为式中■—滚动体与内外滚道接触变形总量;K —系数;Q —滚动体承受载荷;。
滚动轴承的选择计算16. 3 滚动轴承的选择计算16.3.0滚动轴承类型的选择1.轴承的载荷大小:滚子轴承优于球轴承方向:径向R(6、1、N)轴向A(5)R+ A(7、3、6)轴承的载荷方向2.轴承的转速极限转速n:滚动轴承允许的最高工作转速称为lim 极限转速。
对高转速的轴承:1).优先选用球轴承(润滑的阻力)2).轻系列轴承优于中、重系列(离心力) 3).实体保持架优于冲压保持架(易形成油膜减小摩擦)4).提高公差等级、改善润滑条件等推力轴承的主要承载能力表现在轴向,离心力过大时无法通过径向反力平衡,将引起较大的反力,发热大,极限转速较低3. 轴承的调心性能表16-24. 轴承的安装与拆卸5. 经济性:球比滚子便宜,精度适宜比较球轴承和滚子轴承有:16.3.1滚动轴承的工作情况分析1.运动关系:内外圈相对回转;滚动体既自转又公转。
2.轴承中载荷的分布: ,推力轴承 F=F/z 0 a,向心轴承,在载荷F 的作用下,根据变形关系,轴承r下部中间滚动体受力最大,向两边逐渐减小。
也就是说~最多只有半圈滚动体受载~且各滚动体的受载大小也不同。
应力循环特性:内、外圈~滚动体的受力可以认为是脉动循环。
16.3.2 滚动轴承的失效形式及设计准则设计失效形式准则点蚀(一般轴承) 寿命计算静载永久变形荷计算密封;磨损、烧伤润滑、散热限制胶合极限转速元件破裂,重新正确安装。
对可分离的高精度轴承不能互换安装.在正确使用下,滚动轴承的最主要的失效形式是点蚀,点蚀可能发生在滚动体和任意座圈上,由于滚动轴承的接触应力较大,通常不按永久寿命设计,设计滚动轴承的寿命是滚动轴承设计的重要内容.由于滚动轴承工作中的接触应力较大,在接触应力作用下元件表面可能发生塑性变形,过大的塑性变形会影响轴承的工作平稳性和旋转精度,除过大的工作应力会造成塑性变形以外,拆卸和装配中的不正确操作也会引起塑性变形;在润滑不良的情况下,会造成轴承磨损,在使用滚动轴承中应保证充足的润滑,在设计中应为正确的润滑提供条件,应为添加润滑剂和保持润滑剂的合理量设置必要的装置,如加油孔,油面显示装置等。
各类滚动轴承轴向载荷分析及计算王志云(山东省东营职业学院,山东东营257091)摘要:总结了滚动轴承设计中其轴向载荷分析需考虑的因素,以及生产中几种常用滚动轴承支撑的轴向载荷分析方法,使得轴承的轴向载荷分析及计算更清晰、明了,内容更全面、系统。
关键词:滚动轴承;支撑形式;安装方式;轴向载荷中图分类号:TH133.33文献标识码:A文章编号:1008-8083(2008)03-0060-02在滚动轴承的设计计算中,轴承轴向载荷计算是设计中的关键也是难点,它由轴承类型、支撑形式和安装方式等因素决定,在生产实际中,有关轴承的支撑类型多、形式多,必须对轴系结构进行详细、合理的受力分析,才能正确的进行计算,现就几种常用形式作以分析总结,并进行其轴向载荷的计算,从而为各种形式轴承轴向载荷分析计算提供方法依据。
一、滚动轴承轴向载荷计算中考虑的因素1.轴承类型滚动轴承按不同的分类方式有许多不同的类型,如按滚动体的形状不同有球轴承和滚子轴承,按调心性能不同有调心轴承和非调心轴承等,若按承载情况不同有向心轴承、推力轴承和角接触轴承三大类,向心轴承是指主要或只受径向载荷的轴承,推力轴承是指只受轴向载荷的轴承,角接触轴承是指同时承受径向和轴向载荷的轴承。
2.轴承的支撑形式一般对于两端支撑的情况,有全固式、固游式和全游式三种支撑形式,全固式是指两端都单向固定的支撑,固游式是指一端固定一端游动的支撑,全游式是指两端都游动的支撑。
3.轴承的安装方式对于成对使用的角接触轴承,通常有正装和反装两种安装方式。
轴承外圈窄边相对称为正装,又叫"面对面"安装,轴承外圈窄边相背称为反装,又叫"背靠背"安装。
二、滚动轴承轴向载荷分析1.向心轴承轴向载荷分析(1)全固式向心轴承轴向载荷分析普通工作温度下的短轴,常用两端都单向固定的形式,如图1所示。
图11)当外载荷FA向右时,轴有向右移动的趋势,载荷传到右端轴承内圈上,又通过滚动体传到外圈,由于右端轴承外圈右端被轴承盖固定,使得右端轴承受到向左的支反力F'A2而被压紧,而左端轴承处于放松状态。
2.轴承的额定动载荷及额定寿命2.1基本额定动载荷轴承的额定动载荷是决定额定寿命的主参数,也是确定轴承设计水平的目标函数。
额定动载荷值大,则轴承的承载能力高,或说在相同载荷下,其额定寿命长,设计水平高。
基本额定动载荷:系指一个轴承假想承受一个大小和方向恒定的径向(或中心轴向)负荷,在这一负荷作用下轴承基本额定寿命为一百万转。
根据我国国家标准GB/T6391-1995的规定,现将各类轴承基本额定动载荷的计算公式整理于表2-1中:Cr : 径向基本额定动载荷NCa : 轴向基本额定动载荷Nbm : 材料(真空脱气)和加工质量的额定系数,该值随轴承类型不同而异。
见表2-2fc : 与轴承零件的几何形状、制造精度和材料有关的系数i : 轴承中球或滚子的列数Lwe : 额定载荷计算中用的滚子长度mm即滚子与接触长度最短的滚道间的理论最大接触长度。
正常情况下,或者取滚子尖角之间的距离减去滚子倒角,或者取不包括磨削越程槽的滚道宽度,择其小者。
α: 轴承的公称接触角度Z: 单列轴承中的球或滚子数。
每列球或滚子数相同的多列轴承中每列的球或滚子数Dw : 球直径mmDwe : 额定载荷计算中用的滚子直径mm对于圆锥滚子取滚子端面和小端面理论尖角处直径的平均值。
对于非对称外凸滚子近似地取零载荷下滚子与无挡边滚道间接触点处滚子的直径现将GB/T6391-1995所定的额定系数bm值列于表2-2滚动轴承基本额定动载荷的计算方法适用于优质淬硬钢(系指真空脱气钢),按良好的加工方法制造,且滚动接触表面的形状为常规设计。
超越上述规定,额定动载荷应予修正。
2.2.1 材质轴承钢因冶炼方法不同,材料中夹杂物的大小、分布、含量亦不同。
夹杂物是造成金属材料疲劳裂纹产生的主要成因,是影响滚动轴承疲劳寿命的主要因素。
如采用夹杂物含量高于真空脱气的普通电炉冶炼轴承钢,则轴承的载荷能力将会有不同程度的下降。
当采用诸如真空重熔、电渣重熔等方法冶炼的轴承钢或其它等效材质的钢材时,其夹杂物的含量显著减少,轴承的载荷能力将会得到提高。
滚动轴承的受力分析、载荷计算、失效和计算准则1.滚动轴承的受力分析滚动轴承在工作中,在通过轴心线的轴向载荷(中心轴向载荷)Fa作用下,可认为各滚动体平均分担载荷,即各滚动体受力相等。
当轴承在纯径向载荷Fr作用下(图6),内圈沿Fr方向移动一距离δ0,上半圈滚动体不承载,下半圈各滚动体由于个接触点上的弹性变形量不同承受不同的载荷,处于Fr作用线最下位置的滚动体承载最大,其值近似为5Fr/Z(点接触轴承)或4.6Fr/Z(线接触轴承),Z为轴承滚动体总数,远离作用线的各滚动体承载逐渐减小。
对于内外圈相对转动的滚动轴承,滚动体的位置是不断变化的,因此,每个滚动体所受的径向载荷是变载荷。
2.滚动轴承的载荷计算(1)滚动轴承的径向载荷计算一般轴承径向载荷Fr作用中心O的位置为轴承宽度中点。
角接触轴承径向载荷作用中心O的位置应为各滚动体的载荷矢量与轴中心线的交点,如图7所示。
角接触球轴承、圆锥滚子轴承载荷中心与轴承外侧端面的距离a可由直接从手册查得。
接触角α及直径D,越大,载荷作用中心距轴承宽度中点越远。
为了简化计算,常假设载荷中心就在轴承宽度中点,但这对于跨距较小的轴,误差较大,不宜随便简化。
图8角接触轴承受径向载荷产生附加轴向力1)滚动轴承的轴向载荷计算当作用于轴系上的轴向工作合力为FA,则轴系中受FA作用的轴承的轴向载荷Fa=FA,不受FA作用的轴承的轴向载荷Fa=0。
但角接触轴承的轴向载荷不能这样计算。
角接触轴承受径向载荷Fr时,会产生附加轴向力FS。
图8所示轴承下半圈第i个球受径向力Fri。
由于轴承外圈接触点法线与轴承中心平面有接触角α,通过接触点法线对轴承内圈和轴的法向反力Fi将产生径向分力Fri;和轴向分力FSi。
各球的轴向分力之和即为轴承的附加轴向力FS。
按一半滚动体受力进行分析,有FS ≈ 1.25 Frtan α(1)计算各种角接触轴承附加轴向力的公式可查表5。
表中Fr为轴承的径向载荷;e为判断系数,查表6;Y为圆锥滚子轴承的轴向动载荷系数,查表7。
滚动轴承的寿命计算一、基本额定寿命和基本额定动载荷1、基本额定寿命L10轴承寿命:单个滚动轴承中任一元件出现疲劳点蚀前运转的总转数或在一定转速下的工作小时数称轴承寿命。
由于材料、加工精度、热处理与装配质量不可能相同,同一批轴承在同样的工作条件下,各个轴承的寿命有很大的离散性,所以,用数理统计的办法来处理。
基本额定寿命L10——同一批轴承在相同工作条件下工作,其中90%的轴承在产生疲劳点蚀前所能运转的总转数(以106为单位)或一定转速下的工作时数。
(失效概率10%)。
2、基本额定动载荷C轴承的基本额定寿命L10=1(106转)时,轴承所能承受的载荷称基本额定动载荷C。
在基本额定动载荷作用下,轴承可以转106转而不发生点蚀失效的可靠度为90%。
基本额定动载荷C(1)向心轴承的C是纯径向载荷;(2)推力轴承的C是纯轴向载荷;(3)角接触球轴承和圆锥滚子轴承的C是指引起套圈间产生相对径向位移时载荷的径向分量。
二、滚动轴承的当量动载荷P定义:将实际载荷转换为作用效果相当并与确定基本额定动载荷的载荷条件相一致的假想载荷,该假想载荷称为当量动载荷P,在当量动载荷P作用下的轴承寿命与实际联合载荷作用下的轴承寿命相同。
1.对只能承受径向载荷R的轴承(N、滚针轴承)P=F r2.对只能承受轴向载荷A的轴承(推力球(5)和推力滚子(8))P= F a3.同时受径向载荷R和轴向载荷A的轴承P=X F r+Y F aX——径向载荷系数,Y——轴向载荷系数,X、Y——见下表。
径向动载荷系数X和轴向动载荷系数表12-3考虑冲击、振动等动载荷的影响,使轴承寿命降低,引入载荷系数fp—见下表。
载荷系数fp表12-4三、滚动轴承的寿命计算公式图12-9 载荷与寿命的关系曲线载荷与寿命的关系曲线方程为:=常数(12-3)3 球轴承ε——寿命指数10/3——滚子轴承根据定义:P=C,轴承所能承受的载荷为基本额定功载荷时,∴∴(106r) (12-2)按小时计的轴承寿命:(h)(12-3)考虑当工作t>120℃时,因金属组织硬度和润滑条件等的变化,轴承的基本额定动载荷C有所下降,∴引入温度系数f t——下表——对C修正表 12-5(106r)(12-4)(h)(12-5)当P、n已知,预期寿命为L h′,则要求选取的轴承的额定动载荷C为N ——选轴承型号和尺寸!(12-6)不同的机械上要求的轴承寿命推荐使用期见下表。
调心滚子轴承的静载荷和动载荷计算方法分析调心滚子轴承是一种常用的滚动轴承,广泛应用于各种机械设备中。
在设计和选择调心滚子轴承时,了解其静载荷和动载荷的计算方法至关重要。
本文将对调心滚子轴承的静载荷和动载荷计算方法进行分析和探讨。
一、调心滚子轴承的静载荷计算方法1. 静载荷的定义静载荷是指在轴承未运转时,所能承受的最大负荷。
它通常由轴承材料的强度和刚度决定。
2. 静载荷的计算方法调心滚子轴承的静载荷计算方法可以通过以下公式来实现:P = F0 / C0其中,P为静载荷系数,F0为轴承所能承受的最大静载荷,C0为轴承的基本静态额定载荷。
3. 基本静态额定载荷的确定基本静态额定载荷一般由制造商提供,也可以根据轴承的材料和机械性能进行计算。
通常,基本静态额定载荷是指在轴承发生变形或滚珠在承载面上出现微小局部损伤之前,所能承受的最大载荷。
二、调心滚子轴承的动载荷计算方法1. 动载荷的定义动载荷是指在轴承运转时,所承受的实际负荷,包括径向负荷和轴向负荷。
2. 动载荷的计算方法调心滚子轴承的动载荷计算方法相对复杂一些,通常可以通过以下几个步骤来实现:(1)确定目标载荷根据设备的工作条件和工作要求,确定轴承所需承受的目标载荷。
(2)计算载荷系数根据轴承的类型、材料和工作条件,采用不同的载荷系数来计算动载荷。
(3)计算动载荷公式根据载荷系数和目标载荷,使用相应的公式来计算动载荷。
3. 动载荷系数的确定动载荷系数一般根据轴承类型和工作条件来确定,通常根据实验和经验提供。
4. 动载荷计算公式的确定根据不同类型的调心滚子轴承,可以使用不同的动载荷计算公式,例如径向载荷计算公式、轴向载荷计算公式等。
三、调心滚子轴承静载荷和动载荷计算方法的应用1. 静载荷和动载荷计算可以用于轴承的设计和选择通过静载荷和动载荷的计算,可以帮助工程师选择适合的调心滚子轴承。
根据设备的工作条件和设计要求,可以确定所需的静载荷和动载荷,并通过计算方法选择合适的轴承。
直线滚动轴承负载计算公式在工程设计和机械制造中,直线滚动轴承是一种常用的机械元件,用于支撑和传递载荷,使得机械设备能够平稳运行。
在设计直线滚动轴承时,需要对其负载进行计算,以确保轴承能够承受所需的载荷,从而保证机械设备的正常运行。
本文将介绍直线滚动轴承负载计算的基本原理和公式。
直线滚动轴承的负载主要包括径向载荷和轴向载荷两种。
径向载荷是指垂直于轴承轴线的力,而轴向载荷则是指沿着轴承轴线的力。
在实际工程中,轴承通常同时承受这两种载荷,因此需要对其进行综合计算。
首先我们来看一下直线滚动轴承的径向载荷计算公式。
对于径向载荷,其计算公式如下:Fr = X0 F0 + X Fa。
其中,Fr表示径向载荷,X0和X为径向载荷系数,F0和Fa分别为轴承所受的基本动载荷和轴向载荷。
在这个公式中,径向载荷系数X0和X是根据轴承的类型和使用条件进行确定的。
一般来说,X0和X的取值范围为0.1-1.0。
基本动载荷F0是指在轴承标准试验条件下,轴承在无外部载荷作用下的额定载荷。
而轴向载荷Fa则是指轴承在实际工作条件下所受的轴向载荷。
接下来我们来看一下直线滚动轴承的轴向载荷计算公式。
对于轴向载荷,其计算公式如下:Fa = Y Fr。
其中,Fa表示轴向载荷,Y为轴向载荷系数,Fr为径向载荷。
轴向载荷系数Y的取值范围通常为0.1-0.3。
在实际工程中,轴向载荷系数Y的取值需要根据轴承的类型和使用条件来确定。
一般来说,Y的取值越大,轴承所能承受的轴向载荷就越大。
在实际工程中,直线滚动轴承的负载计算需要根据具体的使用条件和要求进行综合分析。
除了上述的基本负载计算公式外,还需要考虑到轴承的寿命、疲劳强度、刚度等因素,以确保轴承能够稳定可靠地工作。
总之,直线滚动轴承的负载计算是工程设计和机械制造中的重要内容,对于确保机械设备的正常运行具有重要意义。
通过合理的负载计算,可以有效地提高轴承的使用寿命和可靠性,从而减少设备的维护成本和停机时间,提高生产效率。
调心滚子轴承轴向载荷计算公式调心滚子轴承是一种广泛应用于机械设备中的轴承类型,它具有承载能力高、摩擦系数低、转动平稳等优点。
在实际应用中,我们往往需要计算轴承在轴向上的载荷,以确保轴承能够正常工作。
本文将介绍调心滚子轴承轴向载荷计算的相关公式和计算方法。
在进行调心滚子轴承轴向载荷计算之前,我们首先需要了解调心滚子轴承的结构和工作原理。
调心滚子轴承由内外圈和滚子组成,内圈固定在轴上,外圈固定在轴承座上。
滚子在内外圈之间滚动,承受来自不同方向的载荷。
轴向载荷是指作用在轴承上的沿轴线方向的力,它可能是一个向上或向下的力,也可能是一个力矩。
调心滚子轴承轴向载荷的计算公式如下:F = XFr + YFa其中,F为轴向载荷,Fr为径向载荷,Fa为轴向载荷,X和Y为调心系数。
调心系数X和Y可以根据调心滚子轴承的类型和工作条件选择合适的值。
一般情况下,X和Y的取值范围为0.08-0.25。
当轴承受到较大的径向载荷时,X的值较大;当轴承受到较大的轴向载荷时,Y 的值较大。
对于单排调心滚子轴承,一般情况下可以选择X=0.1和Y=0.25。
对于双排调心滚子轴承,一般情况下可以选择X=0.56和Y=0.77。
在实际应用中,我们需要根据具体的工况参数来计算轴向载荷。
首先,我们需要确定径向载荷Fr和轴向载荷Fa的大小。
径向载荷是指作用在轴承上的垂直于轴线方向的力,它可以通过受力分析或实验测量得到。
轴向载荷是指作用在轴承上的沿轴线方向的力,它可以通过受力分析或实验测量得到。
在确定了径向载荷Fr和轴向载荷Fa的大小后,我们可以根据调心系数X和Y的选择合适的值,并将其代入计算公式中,计算得到轴向载荷F的大小。
需要注意的是,调心滚子轴承的轴向载荷计算公式是基于一些假设前提的,例如轴承的工作温度、润滑条件、安装方式等。
在实际应用中,我们还需要考虑这些因素对轴承的影响,并做出相应的修正。
调心滚子轴承轴向载荷计算是轴承设计和选择中的重要环节。
各类滚动轴承轴向载荷分析及计算
王志云
(山东省东营职业学院,山东东营257091)
摘要:总结了滚动轴承设计中其轴向载荷分析需考虑的因素,以及生产中几种常用滚动轴承支撑的轴向载荷分析方法,使得轴承的轴向载荷分析及计算更清晰、明了,内容更全面、系统。
关键词:滚动轴承;支撑形式;安装方式;轴向载荷中图分类号:TH133.33文献标识码:A文章编号:1008-8083(2008)03-0060-02
在滚动轴承的设计计算中,轴承轴向载荷计算是设计中
的关键也是难点,它由轴承类型、支撑形式和安装方式等因素决定,在生产实际中,有关轴承的支撑类型多、形式多,必须对轴系结构进行详细、合理的受力分析,才能正确的进行计算,现就几种常用形式作以分析总结,并进行其轴向载荷的计算,从而为各种形式轴承轴向载荷分析计算提供方法依据。
一、滚动轴承轴向载荷计算中考虑的因素
1.轴承类型
滚动轴承按不同的分类方式有许多不同的类型,如按滚动体的形状不同有球轴承和滚子轴承,按调心性能不同有调心轴承和非调心轴承等,若按承载情况不同有向心轴承、推力轴承和角接触轴承三大类,向心轴承是指主要或只受径向载荷的轴承,推力轴承是指只受轴向载荷的轴承,角接触轴承是指同时承受径向和轴向载荷的轴承。
2.轴承的支撑形式
一般对于两端支撑的情况,有全固式、固游式和全游式三种支撑形式,全固式是指两端都单向固定的支撑,固游式是指一端固定一端游动的支撑,全游式是指两端都游动的支撑。
3.轴承的安装方式
对于成对使用的角接触轴承,通常有正装和反装两种安装方式。
轴承外圈窄边相对称为正装,又叫"面对面"安装,轴承外圈窄边相背称为反装,又叫"背靠背"安装。
二、滚动轴承轴向载荷分析
1.向心轴承轴向载荷分析
(1)全固式向心轴承轴向载荷分析
普通工作温度下的短轴,常用两端都单向固定的形式,如图1所示。
图1
1)当外载荷FA向右时,轴有向右移动的趋势,载荷传到
右端轴承内圈上,又通过滚动体传到外圈,由于右端轴承外圈右端被轴承盖固定,使得右端轴承受到向左的支反力F'A2而被压紧,而左端轴承处于放松状态。
根据力平衡条件压紧端轴承轴向力Fa2=F'A2=FA,
放松端轴承轴向力Fa1=0。
2)当外载荷FA向左时,轴有向左移动的趋势,载荷传到左端轴承内圈上,又通过滚动体传到外圈,由于左端轴承外圈左端被轴承盖固定,使得左端轴承受到向左的支反力F'A1而被压紧,而右端轴承处于放松状态。
根据力平衡条件压紧端
轴承轴向力Fa1=F'A1=FA,
放松端轴承轴向力Fa2=0。
(2)固游式向心轴承轴向载荷分析当轴较长或工作温度较高时,常用一端固定一端游动的形式,以保证轴伸缩时能自由游动(如图2所示)。
图2
1)当外载荷FA向右时,轴有向右移动的趋势,载荷通过螺母传到左端轴承内圈,又通过滚动体传到外圈,由于左端轴承外圈右端被箱体固定,使得左端轴承受到向左的支反力F'A1而被压紧,
而右端轴承由于外圈没固定处于放松状态。
根据力平衡条件压紧端轴承轴向力Fa1=F'A1=FA,放松端轴承轴向力Fa2=0。
2)当FA向左时,轴有向左移动的趋势,载荷传到左端轴承内圈,又通过滚动体传到外圈,由于左端轴承外圈左端被
箱体固定,使得左端轴承受到向左的支反力F'A1而被压紧,
而右端轴承由于外圈没固定处于放松状态。
根据力平衡条件压紧端轴承轴向力Fa1=F'A1=FA,
放松端轴承轴向力Fa2=0。
(3)全游式向心轴承轴向载荷分析
要求能左右双向游动的轴,可采用两端游动的形式,如
作者简介:王志云(1964-),女,山东青州人,山东省东营职业学院副教授,现从事机械类科研和教学工作。
第22卷第3期胜利油田职工大学学报
Vol.22No.32008年6月
JOURNALOFSHENGLIOILFIELDSTAFFUNIVERSITY
Jun.2008
60
图3所示人字齿轮传动中的小齿轮轴支撑,此时两轴承均不
承受轴向力,故Fa1=0,
Fa2=0。
图3
2.角接触轴承轴向载荷分析
该类轴承由于存在公称接触角,受径向载荷Fr时会产生内部轴向力Fs,其方向由外圈宽边指向窄边,因此,轴承轴向力包括内部轴向力和外载荷两部分。
(1)角接触轴承正装时轴向载荷分析(如图4)
图4
1)若Fs1+FA>Fs2
则:轴承2“压紧”轴承1“放松”Fa2=FA+Fs1Fa1=Fs12)若Fs1+FA<Fs2则:轴承1“压紧”轴承2“放松”Fa1=Fs2-FAFa2=Fs23)若Fs1+FA=Fs2则:轴承1、2都“放松”Fa1=Fs1Fa2=Fs2
(2)角接触轴承反装时轴向载荷分析(如图5)
图5
1)若Fs2+FA>Fs1则:轴承1“压紧”轴承2“放松”Fa1=FA+Fs2Fa2=Fs22)若Fs2+FA<Fs1则:轴承2“压紧”轴承1“放松”Fa2=Fs1-FAFa1=Fs1
3)若Fs2+FA=Fs1
则:轴承1、2都“放松”Fa1=Fs1Fa2=Fs2
3.推力轴承(如图6)
图6
压紧轴承承受轴向载荷Fa。
三、结论
以上对不同类型,不同支撑方式和安装方式轴承轴向载荷进行了较详细的分析,用类似方法可对生产中多种形式轴承进行分析,从而可以确切计算轴承轴向载荷,正确进行轴承设计。
如图7所示减速箱内轴承支撑形式属于向心轴承两端全固式,其轴承轴向载荷分析与计算同上述图1所述。
图7
参考文献:
[1]邱宣怀.机械设计[M].北京:高等教育出版社,1989.[2]濮良贵.机械零件[M].北京:高等教育出版社,1982.
[3]葛中民.机械设计基础[M].北京:中央广播电视大学出版社,
1991.
[4]卢玉明.机械设计基础[M].北京:高等教育出版社,1998.[5]陈立德.机械设计基础[M].北京:高等教育出版社,2004.
(责任编辑周永红)
61。