滾動(dòng)軸承的受力分析、載荷計(jì)算、失效和計(jì)算準(zhǔn)則

1、1. 滾動(dòng)軸承的受力分析滾動(dòng)軸承在工作中，在通過軸心線的軸向載荷（中心軸向載荷）Fa作用下，可認(rèn)為各滾動(dòng)體平均分擔(dān)載荷，即各滾動(dòng)體受力相等。當(dāng)軸承在純徑向載荷Fr作用下（圖6）,內(nèi)圈沿Fr方向移動(dòng)一距離S 0,上半圈滾動(dòng)體不承載，下半圈各滾動(dòng)體由于個(gè)接觸點(diǎn)上的彈性變形量不同承受不同的載荷，處于Fr作用線最下位置的滾動(dòng)體承載最大，其值近似為 5Fr/Z （點(diǎn)接觸軸承）或4.6Fr/Z （線接觸軸承），Z為軸承滾動(dòng)體總數(shù)，遠(yuǎn)離作 用線的各滾動(dòng)體承載逐漸減小。對(duì)于內(nèi)外圈相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的滾動(dòng)軸承，滾動(dòng)體的位置是不斷變化的，因此，每個(gè)滾 動(dòng)體所受的徑向載荷是變載荷。圖6滾動(dòng)軸承徑向載荷的分析圖7角接觸軸承的載

2、荷作用中心2. 滾動(dòng)軸承的載荷計(jì)算（1）滾動(dòng)軸承的徑向載荷計(jì)算一般軸承徑向載荷Fr作用中心O的位置為軸承寬度中點(diǎn)。角接觸軸承徑向載荷作用中心 O的位置應(yīng)為各滾動(dòng)體的載荷矢量與軸中心線的交點(diǎn)，如圖7所示。角接觸球軸承、圓錐滾子軸承載荷中心與軸承外側(cè)端面的距離a可由直接從手冊(cè)查得。接觸角a及直徑D,越大，載荷作用中心距軸承寬度中點(diǎn)越遠(yuǎn)。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，常假設(shè)載荷中心就在 軸承寬度中點(diǎn)，但這對(duì)于跨距較小的軸，誤差較大，不宜隨便簡(jiǎn)化。凡 幾凡圖8角接觸軸承受徑向載荷產(chǎn)生附加軸向力1）滾動(dòng)軸承的軸向載荷計(jì)算當(dāng)作用于軸系上的軸向工作合力為 FA則軸系中受FA作用的軸承的軸向載荷Fa=FA不受FA作用的 軸承

3、的軸向載荷Fa=O。但角接觸軸承的軸向載荷不能這樣計(jì)算。角接觸軸承受徑向載荷Fr時(shí)，會(huì)產(chǎn)生附加軸向力FS圖8所示軸承下半圈第i個(gè)球受徑向力Fri。由 于軸承外圈接觸點(diǎn)法線與軸承中心平面有接觸角a，通過接觸點(diǎn)法線對(duì)軸承內(nèi)圈和軸的法向反力Fi將產(chǎn)生徑向分力Fri ;和軸向分力FSi。各球的軸向分力之和即為軸承的附加軸向力FS。按一半滾動(dòng)體受力進(jìn)行分析，有FS 1.25 Frtan a 計(jì)算各種角接觸軸承附加軸向力的公式可查表5。表中Fr為軸承的徑向載荷；e為判斷系數(shù)，查表6;丫為圓錐滾子軸承的軸向動(dòng)載荷系數(shù)，查表7。表-5角接觸軸承附加軸向力公式軸承類型角接觸球軸承圓錐滾子軸承FS70000C(

4、a =15 )70000AC(a =25 )70000B(a =40 )30000eFr0.68Fr1.14FrFr /(2Y)角接觸軸承附加軸向力的方向是由軸承外圈的寬邊指向窄邊，通過內(nèi)圈作用于軸上。角接觸軸承一般 應(yīng)成對(duì)使用。圖9角接觸軸承所受的軸向載荷計(jì)算角接觸軸承所受的軸向載荷 Fa1、Fa2時(shí)，要同時(shí)考慮附加軸向力FSI、FS2和作用于軸上的其他工 作軸向力FA如圖9,若FSI + FA FS2,由于軸承U的右端已固定，軸不能向右移動(dòng)，根據(jù)軸系軸向力的平 衡關(guān)系，則Fa2= FSI + FA;同理，若FS2 FSI + FA，則Fa2 = FS2。因此，軸承U所受的軸向力必然是下 列

5、兩值中較大者Fa2 = FS2 (2)Fa2= FSI + FA(-3)用同樣方法分析，可得軸承I所受的軸向力是下列兩值中較大者Fa1= FSIFa1 = FS2 FA(5)當(dāng)軸上軸向力FA與圖示方向相反時(shí)，F(xiàn)A應(yīng)取負(fù)值。3. 滾動(dòng)軸承的失效和計(jì)算準(zhǔn)則滾動(dòng)軸承的主要失效形式有：(1)滾道和滾動(dòng)體表的疲勞點(diǎn)蝕滾動(dòng)軸承工作時(shí)內(nèi)、外套圈間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，滾動(dòng)體既自轉(zhuǎn)又圍繞軸承中心公轉(zhuǎn)，滾動(dòng)體和套圈分別受到不同的脈動(dòng)接觸應(yīng)力。工作若干時(shí)間后，各元件接觸表面上都可能發(fā)生接觸曲為咖吋疲勞點(diǎn)蝕。點(diǎn)蝕會(huì)使軸承工作時(shí)振動(dòng)、噪聲和發(fā)熱急劇增大。(2) 軸承的塑性變形過大的靜載荷或沖擊， 會(huì)使?jié)L動(dòng)體或套圖滾道上將出現(xiàn)不均勻的塑性變形。這時(shí), 軸承的摩擦力矩、振動(dòng)、噪聲都將增加，運(yùn)轉(zhuǎn)精度也降低。(3) 軸承磨粒磨損在多塵和滾道內(nèi)有污垢的條件下工作，可造成滾動(dòng)體與套圈產(chǎn)生磨粒磨損。 從而使 運(yùn)轉(zhuǎn)精度也降低，產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。決定軸承尺寸時(shí)，要針對(duì)主