轴承游隙的选择

轴承游隙的选择

newmaker

滚动轴承的径向游隙系指一个套圈固定不动，而另一个套圈在垂直于轴承轴线方向，由一个极端位置移动到另一个极端位置的移动量。轴承游隙的选择正确与否，对机械运转精度、轴承寿命、摩擦阻力、温升、振动与噪声等都有很大的影响。如对向心轴承游隙的选择过小时，则会使承受负荷的滚动体个数增多，接触应力减小，运转较平稳，但是，摩擦阻力会增大，温升也会提高。反之，则接触应力增大，振动大，而摩擦阻力减小，温升低。因此，根据轴承使用条件，选择最合适的游隙值，具有十分重要的意义。选事实上轴承游隙时，必须充分考虑下列几种主要因素：

（1）轴承与轴和外壳孔配合的松紧会导致轴承游隙值的变化。一般轴承安装后会使游隙值缩小；

（2）轴承在机构运转过程中，由于轴与外壳的散热条件的不同，使内圈和外圈之间产生温度差，从而会导致游隙值的缩小；

（3）由于轴与外壳材料因膨胀系数不同，会导致游隙值的缩小或增大。

通常向心轴承选择最适宜的工作游隙值就是轴承游隙标准中所规定的基本组游隙值。基本组游隙值适用于一般工作条件，应该优先选用。对于在特殊条件下工作的向心轴承不能采用基本组游隙时，可选用辅助组游隙值。如深沟球轴承的第3、4、5组游隙值，适用于轴承与轴和外壳孔采用比正常配合更紧的过盈配合或轴承内圈与外圈工作温差较大的机械部件中。在轴中心与外壳孔中心线倾斜度较大，和为了增加其承受轴向负荷能力，提高轴承极限转速，

以及降低轴承摩擦阻力等工况条件下，亦可采用第3、4、5组游隙值。对于要求旋转精密或限制轴向游动的轴，一般采用第2组游隙值（小游隙值）的轴承，必要时还给予一定的预加负荷“预紧”，以提高轴的刚性。

滚动轴承的校核计算

newmaker

1 基本概念

1．轴承寿命：轴承中任一元件出现疲劳剥落扩展迹象前运转的总转数或一定转速下的工作小时数。

批量生产的元件，由于材料的不均匀性，导致轴承的寿命有很大的离散性，最长和最短的寿命可达几十倍，必须采用统计的方法进行处理。

2．基本额定寿命：是指90%可靠度、常用材料和加工质量、常规运转条件下的寿命，以符号L10（r）或L10h（h）表示。

3．基本额定动载荷（C）：基本额定寿命为一百万转（106）时轴承所能承受的恒定载荷。即在基本额定动载荷作用下，轴承可以工作106 转而不发生点蚀失效，其可靠度为90%。基本额定动载荷大，轴承抗疲劳的承载能力相应较强。

4．基本额定静载荷（径向C0r，轴向C0a）：是指轴承最大载荷滚动体与滚道接触中心处

引起以下接触应力时所相当的假象径向载荷或中心轴向静载荷。

在设计中常用到滚动轴承的三个基本参数：满足一定疲劳寿命要求的基本额定动载荷Cr（径向）或Ca（轴向），满足一定静强度要求的基本额定静强度C0r（径向）或C0a（轴向）和控制轴承磨损的极限转速N0。各种轴承性能指标值C、C0、N0等可查有关手册。

2 寿命校核计算公式

图17-6

滚动轴承的寿命随载荷的增大而降低，寿命与载荷的关系曲线如图17-6，其曲线方程为

PεL10=常数

其中P-当量动载荷，N；L10-基本额定寿命，常以106r为单位（当寿命为一百万转时，L10=1）；ε-寿命指数，球轴承ε=3，滚子轴承ε=10/3。

由手册查得的基本额定动载荷C是以L10=1、可靠度为90%为依据的。由此可得当轴承的当量动载荷为P时以转速为单位的基本额定寿命L10为

Cε×1=Pε×L10

L10=(C/P)ε106r (17.6)

若轴承工作转速为n r/min，可求出以小时数为单位的基本额定寿命

h （17.7）

应取L10≥L h'。L h '为轴承的预期使用寿命。通常参照机器大修期限的预期使用寿命。

若已知轴承的当量动载荷P和预期使用寿命L h'，则可按下式求得相应的计算额定动载荷C'，它与所选用轴承型号的C值必须满足下式要求

N （17.8）

3 当量动载荷

在实际工况中，滚动轴承常同时受径向和轴向联合载荷，为了计算轴承寿命时将基本额定动载荷与实际载荷在相同条件下比较，需将实际工作载荷转化为当量动载荷。在当量动载荷作

用下，轴承的寿命与实际联合载荷下轴承的寿命相同。当量动载荷P的计算公式是

P=XF r+YF a

式中F r-径向载荷，N；F a-轴向载荷，N；X，Y-径向动载荷系数和轴向动载荷系数，由表17-7查取。

表17-7

4角接触轴承的载荷计算

对"3"、"7"类轴承，由于本身结构的特点，当有径向力作用时会产生派生S，在计算时应考虑。

1．装配形式必须成对安装：正装（或称为"面对面"）-两支点距离较短；见图17-7a。反

装（或成为"背靠背"）-两指点距离较长，适用于悬臂安装传动件的轴承，见图17-7b。

图17-7

2. 轴承作用力在轴上的作用点

轴上支点是在滚动体与滚道接触点法线与轴线交点上，见图17-8。图中的O，距外端面的距离为a，此值可查手册。

"7"类轴承O点如图17-8所示。

图17-8

3.轴向力的计算

分析角接触轴承所受的轴向载荷要同时考虑由径向力引起的附加轴向力和作用于轴上的其他工作轴向力，根据具体情况由力的平衡关系进行计算。

图17-9中，F R和F A分别为作用于轴上的径向和轴向载荷，两轴承的径向反力为F r1及F r2，相应产生的附加轴向力则为F s1和F s2。作用于轴上的各轴向力如图17-10。

图17-9

图17-10

根据轴的平衡关系按下列两种情况分析轴承Ⅰ、Ⅱ所受的轴向力：

-如果F S1+F A>F s2（图17-11），轴有向右移动的趋势，使轴承Ⅱ"压紧"，轴的右端将通过轴承Ⅱ受一平衡反力F s2'，由此可求出轴承Ⅱ的轴向力为

F a2=F s2+F s2'=F s1+F A

因轴承Ⅰ只受附加轴向力，故

F a1=F S1

-如果F S1+FA

F a1=F s1+F S1'=F s2-F A

F a2=F s2