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    機(jī)械設(shè)計(jì)軸承尺寸與壽命
    作者:泵閥 來源:軸承 發(fā)布時(shí)間:2024-11-04
        為確認(rèn)所選軸承種類是否妥當(dāng),我們需要確定所選軸承的尺寸和壽命是否滿足設(shè)備的期望要求。選擇軸承時(shí),要確保軸承在機(jī)械中穩(wěn)定旋轉(zhuǎn),必須確定合適的軸承尺寸。
    1,軸承壽命定義
         軸承在承受旋轉(zhuǎn)載荷時(shí),每當(dāng)滾動(dòng)體(滾珠或滾子)在內(nèi)圈,外圈的滾道表面上通過時(shí),都會(huì)對(duì)其反復(fù)施加載荷。這種反復(fù)負(fù)荷會(huì)對(duì)與滾動(dòng)體滾動(dòng)面接觸的內(nèi)圈、外圈滾道面產(chǎn)生很大的壓力。導(dǎo)致軸承材料疲勞,使?jié)L道面或滾動(dòng)面表面產(chǎn)生魚鱗狀剝落。這種到滾動(dòng)疲勞損傷產(chǎn)生為止的總轉(zhuǎn)數(shù)叫做軸承的“滾動(dòng)(疲勞)壽命”,是可以預(yù)測(cè)的。
         軸承的滾動(dòng)壽命參差不齊,呈現(xiàn)威布爾分布,一組相同軸承在相同條件下使用時(shí),其中90%的軸承能在未產(chǎn)生疲勞損傷的狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù),叫做“基本額定壽命”。
    當(dāng)然對(duì)于極高可靠性應(yīng)用的設(shè)備可以選擇90%以上的可靠性“基本額定壽命”。
    泵閥
    2,軸承的預(yù)期使用壽命
         你是不是認(rèn)為軸承的壽命肯定是越長(zhǎng)越好?因?yàn)檩S承只是設(shè)備中的一個(gè)部件,軸承壽命的設(shè)定值過長(zhǎng)將導(dǎo)致成本浪費(fèi),根據(jù)機(jī)械的用途及使用條件確定適當(dāng)?shù)膲勖@一點(diǎn)非常重要。
      根據(jù)經(jīng)驗(yàn)列舉出了不同機(jī)器類型的約定壽命參考值(來自SKF)。您也可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定軸承的預(yù)期使用壽命。
    3,軸承壽命的計(jì)算與確認(rèn)(滾動(dòng)接觸疲勞)
        我們?cè)谠O(shè)計(jì)機(jī)器設(shè)備并選擇軸承時(shí),應(yīng)保證在預(yù)期使用壽命的時(shí)間內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生滾動(dòng)疲勞損傷的軸承。也就是“基本額定壽命”大于預(yù)期使用壽命。
    那么“基本額定壽命”如何預(yù)測(cè)?
          “基本額定動(dòng)載荷”是指“軸承抗?jié)L動(dòng)疲勞的強(qiáng)度能力”。 基本額定動(dòng)載荷C用于計(jì)算承受動(dòng)態(tài)應(yīng)力的軸承的壽命。其表示達(dá)到ISO 281基本額定壽命1 000 000 轉(zhuǎn)時(shí)的軸承載荷。
        這個(gè)基本額定動(dòng)載荷的大小和方向是假定不變的。但是機(jī)械中安裝的軸承實(shí)際上是需要承受不同大小、不同方向的載荷。這些載荷無法直接與“基本額定動(dòng)載荷”相比較。
    因此,探討軸承的壽命時(shí),需要將與實(shí)際承受的徑向載荷以及軸向載荷進(jìn)行轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)化為:一個(gè)假定大小和方向不變,在徑向作用于徑向軸承,或沿中心線軸向作用于推力軸承的載荷。這種轉(zhuǎn)化的載荷叫做“當(dāng)量動(dòng)載荷”。
        使用“基本額定動(dòng)載荷”和“當(dāng)量動(dòng)載荷”計(jì)算軸承的“基本額定壽命”。確認(rèn)所選軸承的壽命是否滿足必要壽命(是否不足或超過太多)?;绢~定壽命通常是疲勞轉(zhuǎn)速壽命,為了方便比較,結(jié)合軸承的實(shí)際轉(zhuǎn)速,即可換算為軸承小時(shí)壽命。
    注意:如果不滿足,需要重新選擇軸承尺寸。
    4,滾動(dòng)接觸永久變形
        除了動(dòng)載荷疲勞壽命,軸承還需要考慮載荷造成的永久變形。如果向未旋轉(zhuǎn)或低速旋轉(zhuǎn)的軸承施加過大負(fù)荷,滾動(dòng)體和內(nèi)圈、外圈滾道面的接觸部位會(huì)產(chǎn)生凹陷(變形)。這種凹陷會(huì)隨著負(fù)荷的增加而增大,超過某個(gè)極限時(shí),便會(huì)妨礙軸承順暢旋轉(zhuǎn),導(dǎo)致振動(dòng)和摩擦增加。
    IS0 76 將基本額定靜載荷定義為,在承載大的滾動(dòng)體與滾道接觸中心位置產(chǎn)生某一接觸應(yīng)力的載荷。接觸應(yīng)力值為:
       在這一應(yīng)力下會(huì)造成滾動(dòng)體和滾道的永久變形,約為滾動(dòng)體直徑的 0.0001。對(duì)于徑向軸承而言,載荷為純徑向載荷,對(duì)于推力軸承而言,載荷為作用于軸承中心的軸向載荷。
    為防止凹陷擴(kuò)大造成軸承失效,軸承承受的負(fù)荷有限度規(guī)定。這種極限負(fù)荷叫做“基本額定靜載荷C0”。軸承產(chǎn)品目錄的尺寸表中,記載了不同軸承種類、尺寸的“基本額定靜負(fù)荷”。
    同樣的,機(jī)械中安裝的軸承需要承受不同大小、方向的負(fù)荷。但是,這些負(fù)荷無法直接與“基本額定靜負(fù)荷”相比較。因此同樣需要轉(zhuǎn)化為“當(dāng)量靜載荷”
    比較“基本額定靜載荷”和“當(dāng)量靜載荷”,確認(rèn)凹陷導(dǎo)致的軸承的使用極限。
    5,與軸承尺寸或載荷相關(guān)的其他確認(rèn)點(diǎn)
    軸承徑向載荷與軸向載荷的載荷比
    小載荷值
    軸承的不對(duì)中能力等

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