滑动轴承试验台

滑动轴承试验台主轴初步计算

1. 试验台要求：

1）主轴直径：40-60mm 。

2）转速： 由轴颈最大线速度S V =70m/s ，轴颈线速度计算公式：60

S dn

V π=

；的

主轴最高转速60S

V n d

π=

。 3）载荷：

轴承最大比亚p=12Mpa ，轴承比亚计算公式：

F

P Bd

=

加载力： F P B d = ；

4）材料： 主轴选择材料40Cr ， []1σ- =70Mpa ，在200℃时,材料的弹性模量E = 202Gpa 。 5）强度及刚度：

图中F 为加载力，R A 和R B 为 滚动轴承A 、B 处的支反力，T 为摩擦力矩。

F PBd =

2

A B F

R R ==

f F μ=

11f F μ=

122

fd f d T =

+ 其中f 、f 1为分别为滑动轴承和滚动轴承的摩擦力，取μ=0.02、1μ=0.002。 在垂直面内的弯矩：

AC 段：

2

AC Fx

M =， （0≤x ≤/2L ）

BC 段：

()

2

CB F L x M -=

，（/2L ≤x ≤L ） 弯扭合成，计算当量弯矩 22)(T M M v α+=，轴单向稳定运转，去α=0.3。由于摩擦系数很小，为了便

于计算，取V M M ≈，对结果影响不大。

主轴中部： 44V FL PBdL M M ≈=

=。 轴颈尺寸变化处：2

V Fx

M M ≈=。

2. 试验台结构：试验台两端有两滚动轴承支承，试验用轴承位于主轴中部，加载时直接加载于轴瓦上。 初选轴结构如下：

初选主轴直径d=40mm ，d 1=35mm 。

主轴中部疲劳强度：ca σ =30.1V M d

=2

0.4PBL

d ≤[σ-1]=70Mpa ， 得到 20.40.44070

12ca d d L PB B

σ??≤

=? 当/1B d =时，L ≤

0.44070

12??=93.3mm ；

当/1/2B d =时，L ≤

0.44070

212

???=186.7mm 。

上述两种情况得出的主轴跨度不满足使用要求。

现考虑增加主轴直径，同时为使滚动轴承m D n ?值不致太大，故选择如下形式阶梯轴。

取B/d=1/2，d=60mm ，d 1=40mm ，d 2=50mm 。

由主轴中部疲劳强度：ca σ=30.1V M d

=20.4PBL

d ≤[]1σ-=70Mpa ，

得L ≤280mm ，取L =280mm ，主轴跨度符合实验要求；现确定2L 尺寸，由d 2到d 轴尺寸变化处：

V M M ≈=

222

22

F L PBd L ?=≤[]1σ- 得到 2L ≤

[]2

1220.1d PB

σ-?=97.2mm ，

取2L =90mm 。选择宽度为12mm 的轴承，1L =12mm 。则主轴尺寸如下： 轴颈处强度校核：σca = 1310.4FL d = 1

2

1

0.4PBL d =6.75Mpa []1σ-。

计算主轴挠度，用当量轴径法计算：

21240278501006052.7280

v d mm ??+??+?==

由材料力学知识可知，中点处挠度最大，其挠度

y =

33

41.134104848FL PBdL m EI EI

-==? 其中4

64

v d I π=

对于一般使用要求：

[]0.00030.005L y L ≤≤，

取[]y =0.0005L ，[]41.410y y m -≤=?，满足使用要求。 3. 选择轴承

由60S V n d π==3

6070

23000/min 6010

r π-?≈??。根据转速荷载和选择轴承：

选择SKF 71908CD/HCP4A 轴承。其基本参数如下：