96 97 98 99
(2)材料系数a2
L4a L3a L2a L1a 0.53 0.44 0.33 0.21 根据轴承材料(钢种、质量)、制造工艺和设计的不同与寿命有关的轴承特性有可能发生变化,这时用系数a2修正。
采用高质量的真空脱气轴承钢或钢中夹杂物特别少时,a2>1。对于常规轴承材料,a2=1。 (3)使用条件系数a3
轴承在直接影响寿命的条件下(尤其是润滑条件)下使用时,用系数a3进行修正。
润滑条件正常时,可取a3=1,润滑条件特别良好时,可取a3>1。但在以下条件下,取a3<1。 a、运转时润滑剂运动粘度降低时
球轴承-小于13平方毫米/s{13cSt} 滚子轴承-小于20平方毫米/s{20cSt} b、转速特别低时
滚动体节圆直径与转速的乘积小于10000 c、润滑剂中混入杂质时
d、内圈与外圈的相对倾斜大时
[注]轴承在高温下使用硬度降低时,必须对基本额定动负荷进行修正(参照表1)
6、轴承的配合
配合的目的 配合的目的在于使轴承内圈或外圈牢固地与轴或外壳固定,以免在相互配面上出现不利的轴向滑动。
这种不利的轴向滑动(称做蠕变)会引起异常发热、配合面磨损(进而使磨损铁粉侵入轴承内部)以及振动等问题,使轴承不能充分发挥作用。
因此对于轴承来说,由于承受负荷旋转,一般必须让套圈带上过盈使之牢固地与轴或外壳固定。 轴及外壳的尺寸公差 公制系列的轴及外壳孔的尺寸公差已由GB/T275-93《滚动轴承与轴和外壳的配合》标准化,从中选定尺寸公差即可确定轴承与轴或外壳的配合。 配合的选择 配合的选择一般按下述原则进行。
根据作用于轴承的负荷方向、性质及内外圈的哪一方旋转,则各套圈所承受的负荷可分为旋转负荷、静止负荷或不定向负荷。承受旋转负荷及不定向负荷的套圈应取静配合(过盈配合),承受静止负荷的套圈,可取过渡配合或动配合(游隙配合)。
轴承负荷大或承受振动、冲击负荷时,其过盈须增大。采用空心轴、薄壁轴承箱或轻合金、塑料制轴承箱时,也须增大过盈量。
要求保持高旋转时,须采用高精度轴承,并提高轴及轴承箱的尺寸精度,避免过盈过大。如果过盈太大,可能使轴或轴承箱的几何形状精度影响轴承套圈的几何形状,从而损害轴承的旋转精度。 非分离型轴承(例如深沟球轴承)内外圈都采用静配合,则轴承安装、拆卸极为不便,最好将内外圈的某一方采用动配合。 1)负荷性质的影响
轴承负荷根据其性质可分为内圈旋转负荷、外圈旋转负荷及不定向负荷,其与配合的关系如表1所示:
轴承旋转条件 图 例 负荷性质 配合方式 内圈:旋转 外圈:静止 负荷方向:固定 内圈旋转负荷 内圈:采用静配合(过盈配合) 外圈静止负荷 外圈:可用动配合(游隙配合) 内圈:静止 外圈:旋转 负荷方向:与外圈同时旋转 内圈:旋转 外圈:静止 负荷方向:固定 内圈:静止 外圈:旋转 负荷方向:与内圈同时旋转 2)负荷大小的影响
内圈在径向负荷作用下,半径方向即被压缩又有伸展,周长趋于微小增加因此初始过盈将减少。过盈减少量可由下式计算:
内圈静止负荷 内圈:可用动配合(游隙配合) 外圈旋转负荷 外圈:采用静配合(过盈配合)
这里:
⊿dF:内圈的过盈减少量,mm d:轴承公称内径,mm B:内圈公称宽度,mm Fr:径向负荷,N{kgf}
Co:基本额定静负荷,N{kgf} 因此,当径向负荷为重负荷(超过Co值的25%)时,配合必须比轻负荷时紧。
若是冲击负荷,配合必须更紧。3)配合面粗糙度的影响 若考虑配合面的塑性变形,则配合后的有效过盈受配合面加工质量的影响,近似地可用下式表示:
[磨削轴]
⊿deff=(d/(d+2))*⊿d......(3) [车削轴]
⊿deff=(d/(d+3))*⊿d......(4) 这里:
⊿deff:有效过盈,mm
⊿d:视在过盈,mm
d:轴承公称内径,mm4)温度的影响
一般来说,动转时的轴承温度高于周边温度,而且轴承带负荷旋转时,内圈温度高于轴温,因此热膨胀将使有效过盈减少。
现设轴承内部与外壳周边的温差为⊿t 则不妨可假定内圈与轴在配合面的温差近似地为(0.01-0.15)⊿t 。因此温差产生的过盈减少量⊿dt可由式5计算: ⊿dt=(0.10 to 0.15)⊿t*α*d ≒0.0015⊿t*d*0.01......(5) 这里:
⊿dt:温差产生的过盈减少量,mm ⊿t:轴承内部与外壳周边的温差,℃
α:轴承钢的线膨胀系数,(12.5×10-6)1/℃
d:轴承公称内径,mm 因此,当轴承温度高于轴温时,配合必须紧。
另外,在外圈与外壳之间,由于温差或线膨胀系数的不同,反过来有时过盈也会增加。因此在考虑利用外圈与外壳配合面之间的滑动避让轴的热膨胀时,需要加以注意。5)配合产生的轴承内部最大应力 轴承采用过盈配合安装时,套圈时会膨胀或收缩,从而产生应力。
应力过大时,有时套圈会破裂,需要加以注意。
配合产生的轴承内部最大应力可由表2的式子计算。作为参考值,取最大过盈不超过轴径的1/1000,或由表2的计算式得到的最大应力σ不大于120Mpa{12kgf/mm2}为安全。
表2 配合产生的轴承内部最大应力 轴与内圈 外壳孔与外圈
这里:
σ:最大应力,MPa{kgf/mm2} d:轴承公称内径(轴径),mm Di:内圈滚道直径,mm 球轴承……Di=0.2(D+4d) 滚子轴承……Di=0.25(D+3d) ⊿deff:内圈的有效过盈,mm do:中空轴半径,mm De:外滚道直径,mm
球轴承……De=0.2(4D+d) 滚子轴承……De=0.25(3D+d) D:轴承公称外径(外壳孔径),mm
⊿deff:外圈的有效过盈,mm
Dh:外壳外径,mm
E:弹性模量,2.08×105MPa{21 200kgf/mm2} 6}其他
精确性要求特别高时,应提高轴与外壳的精度。与轴相比,一般外壳难加工、精度低,因此放松外圈与外壳的配合为宜。
采用中空轴及薄壁外壳时,配合必须比通常紧。
采用双半型外壳时,应放松与外圈的配合。对于铸铝或轻合金外壳,配合必须比通常紧一些。 7、轴承游隙
所谓轴承游隙,即指轴承在未安装于轴或轴承箱时,将其内圈或外圈的一方固定,然后便未被固定的一方做径向或轴向移动时的移动量。根据移动方向,可分为径向游隙和轴向游隙。
运转时的游隙(称做工作游隙)的大小对轴承的滚动疲劳寿命、温升、噪声、振动等性能有影响。 测量轴承的游隙时,为得到稳定的测量值,一般对轴承施加规定的测量负荷。
因此,所得到的测量值比真正的游隙(称做理论游隙)大,即增加了测量负荷产生的弹性变形量。 但对于滚子轴承来说,由于该弹性变形量较小,可以忽略不计。 安装前轴承的内部游隙一般用理论游隙表示。 游隙的选择
从理论游隙减去轴承安装在轴上或外壳内时因过盈配合产生的套圈的膨胀量或收缩后的游隙称做“安装游隙”。
在安装游隙上加减因轴承内部温差产生的尺寸变动量后的游隙称做“有效游隙”。 轴承安装有机械上承受一定的负荷放臵时的游隙,即有效游隙加上轴承负荷产生的弹性变形量后的以便称做“工作游隙”。 如图1所示,当工作游隙为微负值时,轴承的疲劳寿命最长但随着负游隙的增大疲劳寿命同显著下降。因此,选择轴承的游隙时,一般使工作游隙为零或略为正为宜。
另外,需提高轴承的刚性或需降低噪声时,工作游隙要进一步取负值,而在轴承温升剧烈时,工作游隙则要进一步取正值等等,还必须根据使用条件做具体分析。
color=#000000>表1深沟球轴承(圆柱孔)的径向游隙 单位 um
轴承公称内径 d mm 超过 到 C2 最小 最大 标准 最小 最大 游 隙 C3 最小 C4 C5 最大 最小 最大 最小 最大 2.5 6 10 18 24 30 40 50 65 80 10 120 140 160 10 200 225 250 280 315 355 6 10 18 24 30 40 50 65 80 100 120 140 160 180 200 225 250 280 315 355 400 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 3 7 7 9 10 11 11 1 15 15 18 20 23 23 25 30 35 40 45 55 60 70 2 2 3 5 5 6 6 8 10 12 15 18 18 20 25 25 30 35 40 45 55 13 13 18 20 20 20 23 28 30 36 41 48 53 61 71 85 95 105 115 125 145 8 8 11 13 13 15 18 23 25 30 36 41 46 53 63 75 85 90 100 110 130 23 23 25 28 28 33 36 43 51 58 66 81 91 102 117 140 160 170 190 210 240 - 14 18 20 23 28 30 38 46 53 61 71 81 91 107 125 145 155 175 195 225 - 29 33 36 41 46 51 61 71 84 97 114 1130 147 163 195 225 245 270 300 340 - 20 25 28 30 40 45 55 65 75 90 105 120 135 150 175 205 225 245 275 315 - 37 45 48 53 64 73 90 105 120 140 160 180 200 230 265 300 340 370 410 460 表2调心球轴承的径向游隙 (1)圆柱孔轴承 单位 um 轴承公称内径 d mm 超过 2.5 6 10 14 18 24 30 40 50 65 80 100 120 140 C2 标准(CN) 最小 5 6 6 8 10 11 13 14 16 18 22 25 30 35 最大 15 17 19 21 23 24 29 31 26 40 48 56 68 80 游 隙 C3 最小 最大 10 12 13 15 17 19 23 25 30 35 42 50 60 70 20 25 26 28 30 35 40 44 50 60 70 83 100 120 C4 最小 15 19 21 23 25 29 34 37 45 54 64 75 90 110 最大 25 33 35 37 39 46 53 57 69 83 96 114 135 161 C5 最小 21 27 30 32 34 40 46 50 62 76 89 105 125 150 最大 33 42 48 50 52 58 66 71 88 108 124 145 175 210 到 最小 最大 6 10 14 18 24 30 40 50 65 80 100 120 140 160 1 2 2 3 4 5 6 6 7 8 9 10 8 9 10 12 14 16 18 19 21 24 27 31 10 38 15 44 表2调心球轴承的径向游隙