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机械设计轴承尺寸与寿命

作者:泵阀  来源:轴承  发布时间:2024-11-04
    为确认所选轴承种类是否妥当,我们需要确定所选轴承的尺寸和寿命是否满足设备的期望要求。选择轴承时,要确保轴承在机械中稳定旋转,必须确定合适的轴承尺寸。
1,轴承寿命定义
     轴承在承受旋转载荷时,每当滚动体(滚珠或滚子)在内圈,外圈的滚道表面上通过时,都会对其反复施加载荷。这种反复负荷会对与滚动体滚动面接触的内圈、外圈滚道面产生很大的压力。导致轴承材料疲劳,使滚道面或滚动面表面产生鱼鳞状剥落。这种到滚动疲劳损伤产生为止的总转数叫做轴承的“滚动(疲劳)寿命”,是可以预测的。
     轴承的滚动寿命参差不齐,呈现威布尔分布,一组相同轴承在相同条件下使用时,其中90%的轴承能在未产生疲劳损伤的状态下旋转的总转数,叫做“基本额定寿命”。
当然对于极高可靠性应用的设备可以选择90%以上的可靠性“基本额定寿命”。
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2,轴承的预期使用寿命
     你是不是认为轴承的寿命肯定是越长越好?因为轴承只是设备中的一个部件,轴承寿命的设定值过长将导致成本浪费,根据机械的用途及使用条件确定适当的寿命这一点非常重要。
  根据经验列举出了不同机器类型的约定寿命参考值(来自SKF)。您也可以根据实际情况设定轴承的预期使用寿命。
3,轴承寿命的计算与确认(滚动接触疲劳)
    我们在设计机器设备并选择轴承时,应保证在预期使用寿命的时间内不会产生滚动疲劳损伤的轴承。也就是“基本额定寿命”大于预期使用寿命。
那么“基本额定寿命”如何预测?
      “基本额定动载荷”是指“轴承抗滚动疲劳的强度能力”。 基本额定动载荷C用于计算承受动态应力的轴承的寿命。其表示达到ISO 281基本额定寿命1 000 000 转时的轴承载荷。
    这个基本额定动载荷的大小和方向是假定不变的。但是机械中安装的轴承实际上是需要承受不同大小、不同方向的载荷。这些载荷无法直接与“基本额定动载荷”相比较。
因此,探讨轴承的寿命时,需要将与实际承受的径向载荷以及轴向载荷进行转化,转化为:一个假定大小和方向不变,在径向作用于径向轴承,或沿中心线轴向作用于推力轴承的载荷。这种转化的载荷叫做“当量动载荷”。
    使用“基本额定动载荷”和“当量动载荷”计算轴承的“基本额定寿命”。确认所选轴承的寿命是否满足必要寿命(是否不足或超过太多)。基本额定寿命通常是疲劳转速寿命,为了方便比较,结合轴承的实际转速,即可换算为轴承小时寿命。
注意:如果不满足,需要重新选择轴承尺寸。
4,滚动接触永久变形
    除了动载荷疲劳寿命,轴承还需要考虑载荷造成的永久变形。如果向未旋转或低速旋转的轴承施加过大负荷,滚动体和内圈、外圈滚道面的接触部位会产生凹陷(变形)。这种凹陷会随着负荷的增加而增大,超过某个极限时,便会妨碍轴承顺畅旋转,导致振动和摩擦增加。
IS0 76 将基本额定静载荷定义为,在承载大的滚动体与滚道接触中心位置产生某一接触应力的载荷。接触应力值为:
   在这一应力下会造成滚动体和滚道的永久变形,约为滚动体直径的 0.0001。对于径向轴承而言,载荷为纯径向载荷,对于推力轴承而言,载荷为作用于轴承中心的轴向载荷。
为防止凹陷扩大造成轴承失效,轴承承受的负荷有限度规定。这种极限负荷叫做“基本额定静载荷C0”。轴承产品目录的尺寸表中,记载了不同轴承种类、尺寸的“基本额定静负荷”。
同样的,机械中安装的轴承需要承受不同大小、方向的负荷。但是,这些负荷无法直接与“基本额定静负荷”相比较。因此同样需要转化为“当量静载荷”
比较“基本额定静载荷”和“当量静载荷”,确认凹陷导致的轴承的使用极限。
5,与轴承尺寸或载荷相关的其他确认点
轴承径向载荷与轴向载荷的载荷比
小载荷值
轴承的不对中能力等

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