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1、滚动轴承应力计算及其对轴承寿命、失效的影响研究 摘 要 滚动轴承是应用极为广泛的重要机械基础件。无论是飞机、汽车、船舶、机床，还是家用电器、IT、OA机器等，凡是有旋转的地方，都离不开轴承。所以，有人把轴承称为工业的粮食。在实际的轴承应用过程中，有很大一部分轴承的失效是故障失效，即非正常失效。导致轴承失效的原因有很多，其中由不适当的轴承安装调整方法所造成的轴承失效比例占整体失效比例的很大一部分，因此本文对轴承安装造成的应力进行计算分析。通过分析表明在轴承的过盈配合安装中，会在轴承的内圈与轴的接触表面、外圈与轴承座的接触表面和外圈沟道处产生很大的应力，不正确安装方法的会使这些表面的应力过大或者过
2、小，使轴承在配合过程中发生蠕动或者胀裂，从而使轴承过早的失效。所以，必须选用正确的安装方法。在滚动轴承安装前，必须对轴、轴承和轴承座都进行检修，对使用过的轴、轴承座，更应该做全面的精度检验，不合要求的零件要给予修复和更换。在安装过程中，要采用正确的安装方法。一般滚动轴承的安装方法，根据轴承的结构、尺寸大小和与之配合的性质可分为圆柱孔轴承的安装和圆锥孔轴承的安装。关 键 词：滚动轴承，安装，应力，寿命，失效ROLLING BEARING STRESS CALCULATIONAND THE IMPACT STUDY OF BEARINGLIFE AND FAILUREABSTRACTRolling
3、 bearing is the extremely wide range of important mechanical basis. Whether it is aircraft,Automobiles, ships, machine tools, or household appliances, the IT, OA machine, any rotation of the place can not be separated from the bearing. Therefore, some people think that the bearings are the industria
4、l food. In the bearing application process, a large part of the bearing failure is the fault failure, that is non-normal failure. Resulting bearing failure for many reasons, among them, a large part of the failure is caused by the incorrect bearing installation method, therefore, this paper calculat
5、e and analyze the stress of bearing installation. Through the analysis shows that in the bearing interference with the installation, Will generate a big stress in the bearing inner ring and shaft contact surfaces, the outer ring and the bearing block contact surface and the outer channel. Incorrect
6、installation methods make these surface stress is too large or too small，Lead to bearing creeping or splitting in the matching process，so that the bearing failure prematurely. Therefore, we must choose the correct installation method. In the pre-installation of the rolling bearing, we must repair th
7、e shaft and bearing. Particularly the used shaft, bearing we must do a complete overhaul, for those non-conforming parts must give the repair and replacement. During the installation process, we must adopt the correct installation method. General rolling bearing installation method, according to the
8、 bearing structure, the size and match properties can be divided into the tapered bore bearing mounting and tapered bore bearing mounting.KEY WORDS：Rolling bearing, Installation, Stress, Life, Failure 目 录前 言1第1章 绪论21.1 研究课题的提出21.2 研究课题的意义21.3 国内外同类研究的现状2第2章 轴承安装引起的应力与变形42.1 内外压力引起的圆环应力42.1.1 基础方程式42
9、.1.2 压力引起的圆环应力72.1.3 圆环直径的位移82.2 配合压力82.2.1 配对圆环的压力92.2.2 内圈的配合压力102.2.3 外圈的配合压力122.3 沟底直径的变化132.3.1 内圈沟道的膨胀132.3.2 外圈沟道的膨胀152.4 套圈内产生的应力162.4.1 内圈应力162.4.2 外圈应力172.5 当量沟底直径182.5.1 根据均值法计算当量沟底直径202.5.2 根据绝对平均法计算当量沟底直径222.5.3 当量沟底直径计算方法的总结及在轴承中的应用242.6 必要的过盈量252.6.1 载荷引起的过盈量减小252.6.2 温差引起的过盈量减小262.6.
10、3 表面粗糙度引起的过盈量的减小272.6.4 必要的过盈量和极限值272.7 6206深沟球轴承计算实例 27第3章 滚动轴承安装应力对轴承寿命、失效的影响303.1滚动轴承安装时过盈配合的必要性303.2 安装应力对轴承寿命、失效的影响303.2.1 内圈的安装应力对轴承的寿命、失效的影响303.2.2 外圈的安装应力对轴承的寿命、失效的影响31第4章 滚动轴承正确的安装方法324.1 安装轴承前的准备工作324.1.1 轴承安装前的检修324.1.2 安装环境的准备334.1.3 安装前的清洗工作334.2 滚动轴承的安装344.2.1 圆柱孔轴承的安装354.2.2 圆锥孔轴承的安装3
11、5结 论36参考文献37致谢38前 言滚动轴承是应用极为广泛的重要机械基础件。无论是飞机、汽车、船舶、机床，还是家用电器、IT、OA机器等，凡是有旋转的地方，都离不开轴承。所以，有人把轴承称为工业的粮食。然而在实际的轴承应用过程中，有很大一部分轴承的失效是故障失效，即非正常失效。导致轴承失效的原因有很多，其中由不适当的轴承安装调整方法所造成的轴承失效比例占整体失效比例的很大一部分。因此要对轴承的安装应力进行计算，进而分析其对轴承寿命和失效的影响。本文通过对轴承安装造成的应力进行计算分析，表明在轴承的过盈配合安装中会在轴承的内圈与轴的接触表面、外圈与轴承座的接触表面和外圈沟道处产生很大的应力，不
12、正确安装方法的选择会使这些表面的应力过小或者过大，进而使在配合过程中发生蠕动或者胀裂轴承，从而使轴承过早的失效。所以，必须选用正确的安装方法。在滚动轴承安装前，必须对轴、轴承和轴承座都进行检修，对使用过的轴、轴承座，更应该做全面的精度检验，不合要求的零件要给予修复和更换。在安装过程中，要采用正确的安装方法。滚动轴承的安装方式有机械式、液压式和加热式三种。对于小尺寸（80mm）圆柱孔轴承，当配合不太紧时，用锤子轻轻敲打即可装入时采用机械式。安装时最好使用球形表面的软钢安装套筒。安装紧配合的轴承时应在轴承（内或外）圈上使用安装套筒，要绝对禁止锤子直接击打于轴承套圈上。液压式安装方法可减小安装或拆卸
13、力，适用于中型和大型圆锥孔轴承的安装。加热式安装方法适用于安装紧配合的圆柱孔轴承及机械式无法安装的轴承。第1章 绪论1.1 研究课题的提出随着科技的发展，机械行业也得到迅猛的发展，机械产品的结构越来越合理，其性能、精度和效率的要求也越来越高，从而对机械产品重要支撑零件轴承也相应地提出了高精度、高灵敏度、高可靠性、高寿命等要求。然而在轴承的实际使用过程当中，由于不正当的安装造成的轴承过早的失效或者损坏的比例占整体失效比例的很大一部分。本文通过对滚动轴承的安装及其引起的应力计算并进行分析，进而研究其对轴承寿命、失效的影响、从而为延长轴承寿命、推迟轴承失效提供措施。1.2 研究课题的意义通过对滚动轴
14、承的安装及其引起的应力计算并进行分析，进而研究其对轴承寿命、失效的影响、从而为行业在使用轴承的过程中提供一个参考，进一步为延长轴承寿命、推迟轴承失效提供有效的措施。1.3 国内外同类研究的现状我国轴承的整体设计技术水平，在近30年来取得了令人瞩目的进步。而滚动轴承的应力分析及计算也是轴承设计及应用的重要依据，因此国内外对此进行了不少的研究。 朱长伟、李晓华等对轧机轴承失效的原因进行了分析, 结果表明有40% 50%的轴承失效是由于安装调整不当造成的。从使用的角度, 合理选择及安装轴承能有效的减少失效，提高轴承使用寿命。马素青指出滚动轴承的安装在机械制造中是重要的一步，安装是否合理不仅与操作人员
15、有直接的关系，同时和与轴承连接的轴、壳体的结构尺寸的合理性也有重要关系。日本国滚动轴承界权威、千叶大学名誉教授冈本纯三博士在其著作球轴承的设计计算中专门有一章详细滚动轴承在配合和使用过程中的应力、变形的计算，并且明确的指出合适的过盈量能有效的延长轴承的寿命。轴承接触应力和变形的计算可以通过现有的仿真软件进行计算，也可以通过求解非线性方程进行计算。利用现有的仿真软件建立轴承的三维动态仿真分析模型，通过加载边界条件、选择适当的算法，进行面一面接触分析，可以给出轴承内外圈和滚动体不同部位的应力和变形，这种方法比较直观，而且计算速度快，便于实现计算过程的参数化，也便于工程应用。本课题通过对滚动轴承安装及其引起的应力计算进行分析，进而研究其对轴承寿命、失效的影响、从而为延长轴承寿命、推迟轴承失效提供措施。第2章 轴承安装引起的应力与变形2.1 内外压力引起
