3.滚动轴承的额定静载荷与当量静载荷3.1 静载荷的概念静载荷:当套圈间相对转速为零时作用在轴承上的载荷实际上,当套圈间相对转速极低(＜10rpm或在低速下摆动时,亦按静载荷计算和选用轴承额定静载荷:在应力最大的滚动体与滚道接触中心处引起与以下计算接触应力相当的径向(或中心轴向)静载荷 4600 调心球轴承 4200 除调心球轴承外的所有向心及推力球轴承4000 所有向心及推力滚子轴承当量静载荷:是指在应力最大的滚动体与滚道接触中心处,引起与实际载荷条件下相同接触应力的径向或中心轴向静载荷3.2 额定静载荷的计算 向心球轴承的径向额定静载荷的公式 (3-1) 推力球轴承的轴向额定静载荷的公式 (3-2) 3.2.3 向心滚子轴承的额定径向静载荷的公式 (3-3) 推力滚子轴承的额定轴向静载荷的公式 (3-4)公式(3-1)至(3-4)中,、、、、、与第2章中相应符号的意义相同。
之值由表3-1选取该表是基于点接触公式,取弹性系数,泊桑比0.3,并假设向心球轴承中承受最大载荷的球的载荷为,推力球轴承为对于的中间值,其值可用线性插入法求取式中 : 球或滚子组节园直径 3.3 当量静载荷 向心球轴承的径向当量静载荷取以下两式计算值的较大者 (3-5) (3-6) 系数和的数值按表3-2查取表3-2 向心球轴承的系数和值 轴 承 类 型 单 列 轴 承 双 列 轴 承 2) 2)深沟球轴承 1) 0.6 0.5 0.6 0.5 15° 20°角接触球轴承 25° 30° 35° 40° 45°0.50.50.50.50.50.50.50.460.420.380.330.290.260.22 1 1 1 1 1 1 10.920.840.760.660.580.520.44 调心球轴承 0.50.22 10.44 注: 1)许可的最大值与轴承设计(内部游隙和沟道深度)有关。
2)对于中间接触角的值,用线性插入法求取 向心滚子轴承的径向当量静载荷,当时,取以下两式计算值的较大者 (3-7) (3-8)式中的和系数值按表3-3查取表3-3 的向心滚子轴承的和值 轴 承 类 型 单 列 0.5 0.22 双 列 1 0.44 对于且仅承受径向负荷的向心滚子轴承,其径向当量静载荷由(3-8)式计算当而需承受轴向载荷时,用户应与制造厂协商其当量静载荷的计算方法 推力球和滚子轴承的轴向当量静载荷 当时,轴向当量静载荷的公式 (3-9)对于双向推力轴承,该公式适用于径向负荷与轴向负荷之比为任意值的情况对单向轴承,当时,该公式是可靠的;当大至时,该公式可给出满意的值,但不够保守的推力球和滚子轴承,只能承受轴向载荷,此类轴承的轴向当量静负荷的公式 (3-10)上列各公式中符号意义 : 径向当量静载荷 N : 轴向当量静载荷 N : 径向载荷系数 : 轴向载荷系数 : 取决于轴承零件的几何形状和应力水平的系数3.4 额定静载荷与当量静载荷的修正 额定静载荷的修正轴承由于特殊热处理,高温工作等原因而引起材料外表硬度降低时,将导致轴承承受静载荷的能力降低。
材料硬度对轴承额定静载荷的影响,一般可参考下式计算 (3-11) (3-12)式中 : 材料硬度修正后的额定静载荷 N : 硬度系数 : 与接触类型有关的系数,见表3-4 : 维氏硬度值表3-4 接触类型系数 接 触 类 型 球与平面接触(调心球轴承) 球与沟道接触滚子与滚子接触(向心滚子轴承)滚子与平面接触11.522.5 当量静载荷的修正轴承的当量静载荷,在不同的使用条件下,以平安系数作如下修正 (3-13)式中 : 修正后的当量静载荷 N : 当量静载荷 N : 平安系数静止轴承以及缓慢摆动或转速极低的轴承,平安系数可参照表3-5选取。
表3-5 平安系数 轴 承 的 使 用 场 合 飞机变距螺旋浆叶片 水坝闸门装置 吊桥 附加动载荷较小的大型起重吊钩 附加动载荷很大的小型装卸起重吊钩≥0.5≥1≥1.5≥1≥1.6对某些承受载荷变化较大,尤其是在转动中有较大的冲击载荷作用的旋转轴承,在按额定动载荷选择轴承后,必须再根据额定静载荷进行校验假设轴承的转速较低,对运转精度和磨擦力距要求不高时,可以允许有较大的接触应力,即可取＜1;反之,那么取＞1旋转轴承的平安系数,可参考表3-6确定表3-6 旋转轴承的平安系数 使用要求或载荷性质 球轴承 滚子轴承 对旋转精度及平稳性要求高,或承受冲击载荷 正常使用对旋转精度及平稳性要求较低,没有冲击和振动1.5～2 2.5～40.5～2 1～3.50.5～2 1～3对于推力调心滚子轴承,无论其旋转与否,均应取≥4此外,在按额定静载荷选择轴承时,必须注意与轴承相配合部位的刚度轴及轴承箱的刚度较低时,可选取较高的平安系数;反之,那么应取较低的平安系数应该指出,额定静载荷并不是一种破坏载荷,能使轴承破坏的载荷,通常高于。
假设轴承并不连续运转,且对磨擦、振动和噪声无特殊要求,对运转平稳性要求不严格,那么可允许所承受载荷超过额定静载荷例如,支持大炮部件的轴承可承受载荷而不致影响发射精度;飞机控制滑轮用轴承可承受载荷此类轴承的许用载荷在专用轴承样本有所规定反之,在要求特别低磨擦和平稳运转的场合,应该取比小的值作为许用载荷 额定静载荷的变迁在1987年以前,对额定动载荷的定义,是将轴承中接触应力最大处滚动体与套圈滚道总塑性变形量为滚动体直径万分之一的静载荷称为额定静载荷,并由此给出了额定静载荷的老的计算公式经验说明,对大多数轴承应用场合,该永久变形量对轴承以后的运转并无有害影响美国轴承制造者协会(AFBMA)首先提出,上述标准提供的额定静载荷计算方法与实际有一定偏差,推荐改为最大接触应力为许用判据后经ISO组织多数成员同意后在ISO76-1987标准中改为现用定义及相应的计算公式。