滚动轴承的受力分析、载荷计算、失效和计算准则

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1、1 .滚动轴承的受力分析滚动轴承在工作中，在通过轴心线的轴向载荷（中心轴向载荷）Fa作用下，可认为各滚动体平均分担载荷，即各滚动体受力相等。当轴承在纯径向载荷Fr作用下（图6）,内圈沿Fr方向移动一距离60,上半圈滚动体不承载，下半圈各滚动体由于个接触点上的弹性变形量不同承受不同的载荷，处于Fr作用线最下位置的滚动体承载最大，具值近似为5Fr/Z（点接触轴承）或4.6Fr/Z（线接触轴承），Z为轴承滚动体总数，远离作用线的各滚动体承载逐渐减小。对于内外圈相对转动的滚动轴承，滚动体的位置是不断变化的，因此，每个滚动体所受的径向载荷是变载荷。图6滚动轴承径向载荷的分析图7角接触轴承的载荷作用中心2

2、 .滚动轴承的载荷计算（1）滚动轴承的径向载荷计算一般轴承径向载荷Fr作用中心。的位置为轴承宽度中点。角接触轴承径向载荷作用中心。的位置应为各滚动体的载荷矢量与轴中心线的交点，如图7所示。角接触球轴承、圆锥滚子轴承载荷中心与轴承外侧端面的距离a可由直接从手册查得。接触角a及直径D,越大，载荷作用中心距轴承宽度中点越远。为了简化计算，常假设载荷中心就在轴承宽度中点，但这对于跨距较小的轴，误差较大，不宜随便简化。图8角接触轴承受径向载荷产生附加轴向力1)滚动轴承的轴向载荷计算当作用于轴系上的轴向工作合力为FA,则轴系中受FA作用的轴承的轴向载荷Fa=FA不受FA作用的轴承的轴向载荷Fa=0。但角接

3、触轴承的轴向载荷不能这样计算。角接触轴承受径向载荷Fr时，会产生附加轴向力FSo图8所示轴承下半圈第i个球受径向力Fri。由于轴承外圈接触点法线与轴承中心平面有接触角a,通过接触点法线对轴承内圈和轴的法向反力Fi将产生径向分力Fri;和轴向分力FSio各球的轴向分力之和即为轴承的附加轴向力FS。按一半滚动体受力进行分析，有FSy1.25Frtana(1)计算各种角接触轴承附加轴向力的公式可查表5。表中Fr为轴承的径向载荷；e为判断系数，查表6;Y为圆锥滚子轴承的轴向动载荷系数，查表7。表-5角接触轴承附加轴向力公式轴承类型角接触球轴承圆锥滚子轴承FS70000c(a=15)70000AC(a=

4、25)70000B(a=40)30000eFr0.68Fr1.14FrFr/(2Y)角接触轴承附加轴向力的方向是由轴承外圈的宽边指向窄边，通过内圈作用于轴上。角接触轴承一般应成对使用。图9角接触轴承所受的轴向载荷计算角接触轴承所受的轴向载荷Fa1、Fa2时，要同时考虑附加轴向力FSl、FS2和作用于轴上的其他工作轴向力FA如图9,若FSl+FAFS2,由于轴承II的右端已固定，轴不能向右移动，根据轴系轴向力的平衡关系，则Fa2=FSl+FA;同理，若FS2FSl+FA,则Fa2=FS2。因此，轴承II所受的轴向力必然是下列两值中较大者Fa2=FS2(2)Fa2=FSl+FA(-3)用同样方法分

5、析，可得轴承I所受的轴向力是下列两值中较大者Fa1=FSl(4)Fa1=FS2FA(5)当轴上轴向力FA与图示方向相反时，FA应取负值。3 .滚动轴承的失效和计算准则滚动轴承的主要失效形式有：(1)滚道和滚动体表的疲劳点蚀滚动轴承工作时内、外套圈间有相对运动，滚动体既自转又围绕轴承中心公转，滚动体和套圈分别受到不同的脉动接触应力。工作若干时间后，各元件接触表面上都可能发生接触疲劳点蚀。点蚀会使轴承工作时振动、噪声和发热急剧增大。(2)轴承的塑性变形过大的静载荷或冲击，会使滚动体或套图滚道上将出现不均匀的塑性变形。这时,轴承的摩擦力矩、振动、噪声都将增加，运转精度也降低。(3)轴承磨粒磨损在多尘和滚道内有污垢的条件下工作，可造成滚动体与套圈产生磨粒磨损。从而使运转精度也降低，产生振动和噪声。决定轴承尺寸时，要针对主要失效形式进行必要的计算。针对点蚀失效应进行寿命计算，针对塑性变形失效应进行静强度计算，针对磨损失效可采用合理的润滑措施和密封装置来解决。高速轴承还应校核极限转速。