推力球轴承设计方法
一、推力球轴承优化设计
1.1外形尺寸
单向推力球轴承外形尺寸d、D、T、d1smin、D1smax、轴圈和座圈最小装配倒角rsmin
及双向推力球轴承外形尺寸d2、D、T1、d1smin、D2smax、B、座圈最小装配倒角rsmin、中轴圈最小装配倒角r1smin应符合GB/T301-1995、GB301-87的规定。
1.2主参数优化设计
双向推力球轴承的钢球直径Dw钢球组的中心圆直径D wP应与相应型号的单向轴承相同, 双向推力球轴承的钢球数应为单向轴承的2倍。
1.2a目标函数
优化设计以轴承轴向基本额定动载荷Ca为目标函数, 根据GB/T6391-1995的规定。(1) 单列轴承
若Dw≤25.4 , α=90°Ca=bm*fc*Z 2/3 *Dw1.8
若Dw≤25.4 , α≠90°Ca=bm*fc(COSα)0.7*tanα*Z 2/3 * Dw1.8
若Dw＞25.4 , α=90°Ca=3.647*bm*fc*Z 2/3 *Dw1.4
若Dw＞25.4 , α≠90°Ca=3.647*bm*fc(COSα)0.7*tanα*Z 2/3 * Dw1.4
Z为钢球数bm=1.3 fc值见列表
(2) 双列轴承或多列轴承
Ca=(Z1+Z2+ …+Zn) ×［(Z1/Ca1)10/3+( Z2/Ca2)10/3+ …+( Zn/Can)10/3］］-3/10
Ca1、Ca2、…Can按单列轴承的公式计算
1.2b 轴向当量动载荷Pa (N)
α≠90的推力球轴承，轴向当量动载荷Pa=XFr＋YFa
α=90的推力球轴承，轴向当量动载荷Pa=Fa
1.2c 推力球轴承的基本额定寿命L10单位106转
L10 = (Ca/Pa)3当Pa超过0.5 Ca时，注意使用公式
载荷过重滚道产生有害的塑性变形影响寿命。
注：α的中间值，由X、Y、e的线性内插法求得。
注：fc的值，可由线性内插法求得。
1.2c 轴承轴向静载荷Coa (N)
Coa＝49·Z·Dw2·sinα(GB4662－84)
Coa＝f0·Z·Dw2·sinαα＝90°时，f0＝61.6 (GB/T4662－93)
Z为一个方向承受载荷的球数
1.2d 轴向最小载荷Famin (N)
当推力球轴承转速较高时，由于钢球的自转轴绕公转轴旋转的方向发生变化,因而在钢球上产生陀螺力矩作用，钢球在滚道上可能滑动。使钢球于滚道接触压力不低于一定程度，以防滑动。
Famin＝M·（Nmax）2Nmax为轴承最高转速，M为最小载荷系数M＝5.65×10-5·Z·Dw3·Dwp
2.1 约束条件
(1)球径Dw的约束
Kwmin(D1smax－d1smin)≤Dw≥Kwmax(D1smax－d1smin)
为了适用于双向推力球轴承，应进行验算：
g2= (B+T+Dw-T1)/2
0.08Dw≤g2≤0.125Dw 52200系列
0.08Dw≤g2≤0.135Dw 52300、52400系列
(2)钢球组的中心圆直径D wP的约束
0.5(D+d)≤Dwp≤0.505(D+d)
(3) 钢球数Z的约束
π·Dwp/Kzmax·Dw≤Z≤π·Dwp/Kzmin·Dw
为了保证中心圆处相邻两钢球之间有足够的间隙ε，应进行验算：
ε=Dwp·sin(180/Z)－Dw ε>0.059Dw , ε>0.49
