《【2017年整理】NSK轴承的载荷及寿命》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【2017年整理】NSK轴承的载荷及寿命（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 : NSK 轴承的公称接触角度 : 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表 2-2 各类轴承的 bm 值轴 承 类 型 bm径向接触和角接触型球轴承及调心球轴承 1.3有装填槽的轴承 1.1外球面轴承 1圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承和机制套圈的滚针轴承 1.1冲压外圈滚针轴承 1调心滚子轴承 1.15
2、2.2 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。本样本各类轴承尺寸与性能表中所列轴承基本额定动载荷至少是
3、以真空脱气钢为材料,对轧钢机用轴承则是以电渣重熔钢为材料。2.2.2 温度一般轴承能承受的工作温度可达 120(外圈测量温度为 100)。超过此限定温度的工况条件,应采用经过特殊(稳定)热处理或选用特殊耐热材料制造的轴承。轴承若经常在 120以上的温度中使用,或者在极高温度下短时间使用时,都会使轴承材料的组织及性能发生变化,导致轴承载荷能力的降低。其影响关系可用下式表示:CT = gT c (2-1)式中 CT : 温度修正后的基本额定动载荷 NgT : 温度系数C : 基本额定动载荷 N gT 系数可参考表 2-3 取值表 2-3 温度系数工作温度 120 125 150 175 200 2
4、25 250 300gT 1.00 0.95 0.90 0.85 0.80 0.75 0.70 0.602.2.3 硬度通用轴承零件的表面硬度一般为 HRc6165,但对特大型轴承、渗碳钢轴承、不锈钢轴承以及回转支承将采用不同的钢材制造,其轴承零件淬火-回火后的表面硬度将有所变化。现将不同轴承的硬 度要求列于表 2-4表 2-4 不同轴承的硬度要求适 用 范 围 钢 号 硬度 HRc 引用标准通用轴承 GCr15, GCr15SiMn61 6560 64 GB/T307B-1996特大型轴承(D400mm)GCr15SiMn, ZGCr15SiMn 58 64 CSBTSTC98.24-199
5、7渗碳钢轴承 G20CrMoA, G20CrNiMoAG20CrNi2A60 64 ZBJ36001-86深层渗碳钢轴承 G20Cr2Ni4A, G10CrNi3MoAG20Cr2Mn2MoA59 63 ZBJ36002-86不锈钢轴承 9Cr18 , 9Cr18Mo 常温 58200回火56250回火54300回火53JB/T1460-92回转支承 42CrMo,5CrMnMo, 42SiMn45Mn,50Mn55 60 JB2300-84轴承零件滚动表面硬度的降低,特别是降至 HRc58 以下时,将导致轴承载荷能力的相应降低。其影响关系通常可用下列经验公式表示。CH = gH C (2-2
6、)gH = (HRC/58)3.6 (2-3)式中 CH : 硬度修正后的额定动载荷 NgH : 硬度修正系数应该指出: 1)在表 2-4 中所列回转支承的硬度的下限值低于 HRC58,但多数回转支承都是在缓慢摇动或在转速低于 10 转/分的条件下工作 ,应按额定静载荷作计算,只有当转速大于 10 转/分,需计算其疲劳寿命时 ,才作额定动载荷的修 正计算。2)直接利用轴颈和轴箱孔代替轴承内圈、外圈作滚道的滚针轴承、滚柱轴承,当轴颈或轴箱孔滚动表面的硬度低于 HRC58 时应作硬度修正。3)在正常情况下,工作温度的提高与轴承硬度的降低是密不可分的,因此,在已知工况条件下,设计选用轴承时,将两者作
7、修正计算后,取用额定动载荷低者即可,不能将两者作重复修正。2.3. 极限设计方法简介由表 2-1 各公式可看出,确定滚动轴承设计水平的额定动负荷值,随滚动体直径、数量、长度而变化,其中滚动体直径影响最大,长度次之,数量再次之。为此,国内外在轴承设计上都以减小套圈壁厚,加大滚动体直径长度来提高轴承的设计水平,但在设计思路上都以先确定滚动体尺寸,再计算套圈尺寸,当计算到套圈薄弱处时,再作强度检验验算,验算符合要求则设计通过,否则,则调整滚动体尺寸,再作计算。当前采用计算机作优化设计亦按此思路编制程序。我公司(所) 独创的极限设计方法,突破了百余年来的上述设计思路,采取先确定强度边界,另行推证了一整
8、套设计计算公式,使滚动体所确定的尺寸无限趋近各强度边界值(数学上的极限概念),三次以内的精确计算即达到数学优化的最佳结果。各类轴承新的设计公式的推证,由四川省科委下达给我公司(所)的课题完成,在保证零件强度的前提下,为了最大限度的挖掘轴承设计的有效空间,由我公司(所)自筹资金与河南科技大学一起完成了由机械工业部下达的滚动轴承极限设计方法的强度理论分析及强度试验研究两项课题。分析、研究表明:1)当前轴承设计并未达到强度极限,确有设计潜力可挖掘;2)减薄套圈壁厚,加大滚动体尺寸(特别是直径)仍然是轴承设计探寻的方向;3)由于轴承是各种机械的基础件,量大面广,使用条件差异较大,加上套圈减薄后给轴承制
9、造带来若干问题,因此对强度系数的取用必须慎之又慎,应从分析使用及加工条件入手,循序渐进予以改进。我公司(所) 在分析、研究极限设计方法的同时,已将此新的设计方法全面用于重型轴承的产品设计,成功地为进口主机用重型轴承的国产化生产了数百个品种,也为国内众多重型主机用轴承的升级换代开发生产了数百个品种,其设计水平均与当前国际先进水平相当(详见目录的数据)。加上我们在选材(电渣重熔军用甲组钢)、工艺、工装、检测、装配方面,采取了若干提高轴承疲劳寿命的有效措施,使我公司(所) 开发生产的特大型轴承的使用寿命业已达到或接近进口轴承的水平。其中 1700 热连轧轧钢机轴承已达到平均轧钢量超过 180 万吨的
10、业绩,是原国产轴承平均寿命的 33.6 倍,是进口轴承平均寿命的 1.51.8 倍,达到是国家在“八.五”规划中对该种轧机轴承的轧钢量 80 万吨要求的 2.25 倍。同时在产品设计方面已获得了三项国家专利。2.4 当前国产特大型轴承设计与国外的差距甚大轴承杂志 1998 年 10 期的 37-40 页,曾以专题综述刊登了我公司(所)“特大型轴承升级换代的探索与实践”一文,文中列出了可供对比的 19 种四列园柱、9 种四列园锥、15 种双列调心三大类滚子轴承的有效额定动载荷值,对比计算结果摘列于表 2-5。表 2-5 国内外特大型轴承额定动载荷与额定寿命的比值轴承寿命与实际负载作用下的轴承寿四
11、列园柱(19 种)中国 中国SKF FAG 四列园锥(9 种)中国 中国SKF FAG双列调心滚子(15 种)中国 中国SKF FAG命相等；轴向当量动载荷 Pa是一种恒定的等效中心轴向载荷，在此载荷作用下的轴承寿命与在实际载荷作用下的轴 承寿命相等。在多数情况下，轴承所受的实际载荷既有径向载荷，也有轴向载荷，载荷的大小常有变化并伴有冲击、振动等。此种载荷的变化，必须采用一套计算公式，把不同轴承实际承受的各种载荷折算成符合于计算疲劳寿命中额定动载荷函义的等效动载荷。2.5.2 当量动载荷的公式2.5.2.1 向心和向心推力轴承其公式统一表示为：YFaXrP（2.5-1）式中 : r轴承的径向当
12、量动载荷 N: Fr轴承的径向载荷，为实际载荷的经向分量 N: Fa轴承的轴向载荷，为实际载荷的轴向分量 N: X径向负载系数: Y轴向负载系数由于负载比与负载分布参数 密切相关，e公式（2.5-1）可改为：FrP当 eatn（2.5-2） YFaXrP当 etn式中 与轴承类型有关的常数。对向心球轴承；对向1.心推力球轴承，；对向25.心滚子轴承 .1e与 和接触角有关的参数各种向心和向心推力轴承的 X、Y 系数值列于表 2-6。表中之 Cor 为额定静载荷，i.z.Dw 等同表2-1。表 2-7 向心滚子轴承的X 和 Y 系数表 2-7轴承类型对比内容额定动负荷比值 0.725 0.61
13、0.655 0.6164 0.7121 0.6921 额定寿命比值 0.3423 0.1925 0.244 0.1993 0.3225 0.2932一套国外轴承需用多少套国产轴承才能顶替2.92 5.19 4.1 5.0 3.1 3.4表 2-5 的原始数据取自 1995 年洛阳轴承研究所编制的“滚动轴承产品样本”、1993 年“SKF 重型轴承样本”、1988 年“FAG 标准轴承总目(中文版)” 及“FAG 园柱孔四列轴承”所载的有效额定动载荷值 ”。表 2-5 数据表明,我国现有特大型轴承与国外相同产品比较,有效额定动载荷仅为国外产品的 61%72.5%,相应的额定寿命仅为 19.25%
14、34.23%,即要用25 套国产特大型轴承才能顶替 1 套进口轴承,差距之大,实属惊人。我们在呼吁我国轴承行业加速特大型轴承升级换代的同时,也提请需要高额定动负荷及长寿命特大型轴承的用户,选择和使用我公司(所)已升级换代的产品,定能达到与进口轴承相近的使用效果。2.5 轴承的当量动载荷2.5.1 当量动载荷的概念在额定动载荷及额定寿命的定义和计算中，已将额定动载荷定义为：径向当量动载荷 P 是一种大小和方向都恒定的等效径向载荷，在此负荷作用下的轴承类型 eFrX Y eFraX Ye单列90 1 0 0.4 cot4.0 tan5.1双列1 cot45. 0.67 t67. t.对向心滚子轴承， ，其受轴向载荷的能力随轴承设计和加工情况的0不同而有很大的变化。所以，当 的向心滚子轴承用来承受轴向载荷时，其当量动载荷和寿命的估算问题，应向制造厂查询并听取制造厂的意见。2.5.2.2 推力和推力向心轴承其轴向当量动载荷的计算公式为（2
