12774.5?8?25?12=5.32(年)
答:按上述条件可以运行5年,保险系数为90%。
(2)反之,设计时如果已知当量动载荷P和转速n,又选定了轴承的预
?h, 式(10-6)又可改写为 期使用寿命L10
?h??60nL10C??P??6?10?1? N (3)
从而可根据⑶式计算的C?值,在手册(样本)中选择满足C??C值的滚动轴承型号。
例:仍以上例电机6208轴承为例,现假定当量动负荷增加为3.5KN、预期寿命三年、其它条件不变,验算UBC轴承可否满足?
解:验算轴承额定动负荷满足程度可将给定条件代入公式⑶
?h??60nL10C??P??6?10?1? N=3.5360?1500?8?25?31000000=13.23KN
答:根据验算13.23KN?26.19KN,可以满足运行3年的寿命预期。 对于铁路车辆或汽车等多用行车距离(km)表示寿命,可以把以转数表示的额定寿命转换为以行走距离表示的距离额定寿命、如⑷式所示
(行走距离) L10s=?DL10。 ⑷ D:车轮或轮胎直径 mm.
⑶向心角接触轴承的轴向力计算
图10-3表示了向心角接触轴承的承载机理。由于向心角接触轴承存在接触角?,无论轴承是否承受外加轴向载荷,只要承受径向载荷Fr,在承载区内每个滚动体所受的反力Ni即可分解为径向分力Pi和轴向分力Si。所有径向分力的合力与径向载荷Fr平衡,即???Pi?Fr;而所有轴向分力的合力为
????Si?S,即轴承的派生轴向力。
图10-3 向心角接触轴承派生轴向力S
派生轴向力S的大小由其轴承内部结构和承受的径向载荷所决定,与轴向外载荷无关。表10-1列出了派生轴向力的计算公式。派生轴向力的方向为由外圈的宽边指向窄边。
表10-1向心角接触轴承派生轴向力S
角接触球轴承 圆锥滚子轴承 C型(??15?) AC型(??25?) B型(??40) ?S?Fr(2Y) S?eFr S?0.68Fr S?1.14Fr 由于向心角接触轴承在工作过程中常常不仅要承受径向载荷Fr产生的派生轴向力S,还要承受外部轴向载荷Fa。为此在计算轴向力之前,应先按轴承压力中心确定轴的支点,并以此求出轴的支点反力,即轴承的径向载荷Fr。轴向力的具体计算步骤如下:
①画轴承组合结构受力简图。无论向心角接触轴承的安装形式如何,两个轴承的派生轴向力的方向总是由各自轴承外圈的宽边指向窄边;两轴承所受径向载荷Fr1、Fr2应分别画在各自的作用点O1、O2上;外部轴向载荷方向依照传动零件确定;
②由Fr计算两轴承所受径向载荷Fr1、Fr2; ③参照表10-1计算派生轴向力S1、S2;
④确定“压紧”轴承和“放松”轴承。判明轴上全部轴向力(包括外部轴向载荷和轴承的派生轴向力)的合力的指向,确定“压紧”轴承和“放松”轴承。确定时必须要考虑轴承成对使用时的安装方式。
向心角接触轴承的安装方式有两种,如图10-4所示。图(a)为外圈窄边相对安装,称为正装(面
对面安装);图(b)为外圈宽边相对安装,称为反装(背对背安装)。前者使轴的支点靠近,减小了轴的跨距;后者使轴的支点远离,增大了轴的跨距。
图10-4 角接触轴承的轴向载荷
(a)正装;(b)反装
以图10-4(a)为例,如果Fa?S2?S1,则轴系有向左移动的趋势,又由于轴承1的左侧已固定,所以轴承1被压紧,称为“压紧”轴承,轴承2被放松,称为“放松”轴承。反之,若Fa?S2?S1,则轴系有向右移动的趋势,又由于轴承2的右侧已固定,所以轴承2称为“压紧”轴承,轴承1称为“放松”轴承。
计算各轴承承受的轴向载荷Fa1、Fa2
以图10-4(a)为例,当Fa?S2?S1时,被压紧的轴承1所受的总轴向力
Fa1?Fa?S2
(10-8)
被放松的轴承2承受的轴向力为其本身派生的轴向力S2
Fa2?S2
(10-9)
当Fa?S2?S1时,被放松的轴承1所受的轴向力为其本身派生的轴向力S1
被压紧的轴承2承受的总轴向力为 Fa2?S1?Fa
(10-11)
Fa1?S1
(10-10)
参考 常见机械所必需的轴承寿命
选择轴承应合理地提出寿命要求,寿命要求过高,则轴承尺寸过大,机械笨重,不经济。寿命要求过低,则在使用中需要常更换,一般可根据机械的大修期确定轴承的使用寿命。一些常见机械所必需的轴承使用寿命推荐值见
下表(参考)
必需寿命(时间)使用条件 使用机械 (h) 家用电器、电动工具、农业机械、短时间或间断运转 卷扬机 不常使用,但要求可靠家电空调器马达、建筑机械、皮8000-12000 运转 不连续但长时间运转 每天8小时以上经常运转或连续长时间运转 自动扶梯 离心电动机、空调设备、鼓风机、20000-30000 木工机械、铁路车辆车轴 大型电动机、矿山提升机、铁路40000-60000 24小时连续无故障运车辆主电机、机车车辆 转 造纸机械 100000-200000 12000-20000 带机、电梯 轧钢机辊颈、小型电动机、起重8000-12000 机 工厂通用电动机、一般齿轮装臵 机床、振动筛、破碎机 压缩机、泵、重要齿轮装臵 12000-20000 20000-30000 40000-60000 4000-8000 自来水设备、发电站设备、矿山100000-200000 排水设备
4、不同工况条件对轴承的要求
实际机械的工况差异很大,特殊工况条件下使用的轴承选用要作针对性的考虑
①轴承使用温度
轴承使用温度一般要求在:-10~120℃。长期连续工作建议控制在-10~90℃。
低于-10℃和高于120℃工作的轴承除对润滑和密封材料要特殊选择外,对高温使用的轴承还应作以下考虑
轴承在高温下使用时,材料组织会发生变化、硬度降低,基本额定动负荷将比常温下使用时减小。材料组织一旦发生变化,即使温度恢复到常温也不会复原。
因此,在高温下使用时,必须将轴承尺寸表的基本额定动负荷乘以表1的温度系数进行修正。表1温度系数 轴承工作125 125 175 200 250 温度°C 温度系数1 1 0.95 0.90 0.75 (fT) 轴承长时间在120摄氏度以上的工作温度下使用时,由于经一般热处理