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要想合理、正確地選擇滿足需要的軸承,確定軸承的尺寸,必須首先計算出軸承的當(dāng)量載荷與使用壽命。軸承的載荷,根據(jù)載荷方向大致可分為:徑向載荷、軸向載荷、復(fù)合型載荷;根據(jù)載荷作用過程中的性質(zhì)不同可分為:脈沖、恒定和交變?nèi)N形式。軸承額定載荷分為:動載荷和靜載荷等。下面對軸承的主要參數(shù)[20-21]作簡要分析如下。
% J, m7 d* ~4 f2 `: k2.3.1 軸承額定載荷) Z$ E0 Y c0 B# ~/ B
軸承額定載荷是軸承固定的數(shù)值,取決于使用材料的特性,用于特殊載荷作用下選擇桿端關(guān)節(jié)軸承,但其值在不利的工作條件下會減小?煞譃椋红o態(tài)額定載荷(Co)和動態(tài)額定載荷(C)。. F. ]7 m0 B: J$ j
2.3.1.1 靜態(tài)額定載荷Co(KN)
* ^$ a0 I- s1 W$ k/ p靜態(tài)額定載荷Co是桿端在其最薄弱截面上所能承受的沒有達(dá)到永久變形的最大允許靜態(tài)載荷。手冊中列出的Co值是通過使用合適的材料,在合適的環(huán)境溫度下對大量的桿端進(jìn)行拉應(yīng)力測試的基礎(chǔ)上得出的,使用值是測試結(jié)果的80%,因此包含了1.25的安全系數(shù)。, Y( n! `" y7 Z+ N$ ?
靜載荷Co被用于確定由于插入緊固件而產(chǎn)生軸向最大載荷,具體的計算式為:
: e- }: j: m" | (2.1)
. x9 f& }( _- R5 l H" M! F6 Q C# Z其中: — 軸向載荷,(單位:KN); — 最大軸向載荷,(單位: KN);Co — 靜態(tài)額定載荷,(單位: KN);a — 軸向載荷系數(shù)[25];a=0.5,適用于GI/GA和GIO/GAO系列;6 B; z2 h8 k- I* t, S; G& x
a=0.3,適用于其他系列。
! {/ ~1 Y9 r" G, q( _9 z' x# z2.3.1.2 動態(tài)額定載荷C(KN)
7 Y( [0 @; |( k! @/ E( r動態(tài)額定載荷C被用來確定動載條件下,桿端關(guān)節(jié)軸承的使用壽命。動載包括擺動、旋轉(zhuǎn)和軸向傾斜下的載荷。
3 o9 t @) f& v在恒載 , 作用下,動態(tài)當(dāng)量載荷 :# {. y/ }/ y. ~! P( ?0 T# E8 x# L
(2.2)
$ _2 }: r# p# q6 D% Z# `其中: —動態(tài)當(dāng)量載荷 (單位: KN); —徑向載荷 (單位: KN); —軸向載荷 (單位: KN); —軸向系數(shù)。
% y9 w9 X2 `6 a: W軸向系數(shù)Y與載荷比率有關(guān),具體值如表2.2。
5 h; v6 E8 I4 Y2 {+ R, n* A表 2.2 軸向系數(shù)Y與載荷比率的關(guān)系
/ g- s; C4 x1 b1 p! e2 G" N' RTable 2.2 The relationship between the axial coefficient—Y and the load ratio
. s* h; Z& f2 j : 6 K0 P7 j- j( ~& |
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5& p) M; y" [2 t: u8 \8 V
Y 0.8 1 1.5 2.5 3
" B+ r9 ~+ ?- m9 Q% o- H6 g在變載的情況下,動態(tài)當(dāng)量載荷(單位:KN):
: f" {: q3 G+ y) K" ^' g2 {2 N (2.3)' v& Z( s& [7 d3 c2 T+ a
其中: — 動態(tài)當(dāng)量載荷 (單位: KN);; l+ N$ |/ o' M' E
; — 平均動態(tài)載荷 (單位: KN);
`9 Z5 ~0 ?9 }9 S0 V- L3 ~ (2.4)
* [9 h! `- J( A: Z+ V4 u9 Z 、 — 載荷(單位: KN); 、 — 時間分量, ;具體取值參照圖2.1。- d: A4 j4 _* k
$ c" Z" d: Z) {* X% @0 K圖2.1 載荷與時間取值關(guān)系圖2 D4 U: i/ Q' Z
Fig.Relationship between loads and time value
" t$ G. v Q- x: B1 B在軸承選擇的過程中,除了考慮載荷外,還應(yīng)考慮承載率、最大滑動速度、曲面壓力的影響等,下面討論一下這幾個問題:
% h. c W! S0 E2.3.2 承載率(C/F); W& R4 \, R' ?7 Z3 u" t" a0 S* j
(2.5)
& o- J6 l& }' ?! H5 {3 H. D其中: — 接觸面承載率; — 最小承載率。, |/ h4 g/ G: J" n6 k% v
不同耐磨表面的承載率最小值如表2.3。
! n+ j- W8 b3 Z6 f! v表2.3 不同耐磨表面的承載率最小值
" ?" q5 J R6 }2 j( V0 G. ^, cTable 2.3 The minimum value of load bearing rate with different wear-resisting superficial
. m0 M9 a, }6 E) b9 }! u4 h' K
* b* d! v8 w, e. D6 @, a2 K# c # y* M6 g4 S+ i9 i0 V
鋼/黃銅 鋼/青銅 鋼/鋼 鋼/尼龍 鋼/纖維
( v& x+ G+ H2 Y) s( p 2 2 2 1.5 1.75
1 f2 s- B {" r u; k' C" ~知道了最小承載率,通過下面的公式可以求所需要的動載荷C:# ^% m* u8 s x( z
(2.6)- K3 J" V4 R6 N
其中: — 動態(tài)額定載荷 (單位: KN); — 最小承載率; — 接觸面承受的載荷(單位: KN)。
: v* v/ @; s) Y8 x' W4 v當(dāng)桿端被一個鎖緊螺母或兩個鎖緊螺母安裝時,應(yīng)考慮到作用在連桿和外螺母上的附加應(yīng)力,那么載荷應(yīng)按下式計算:
/ y) x5 R8 }# U( F' A (2.7)8 J9 _/ x0 S! ?& {
(2.8)
1 f2 v9 n9 Q: A其中: — 最大徑向載荷 (單位: KN) — 最大軸向載荷(單位: KN);a — 軸向載荷系數(shù)[25]; —載荷系數(shù) (如圖2.2) [25]。 —溫度系數(shù),如表2.4。4 b7 J8 i/ R0 `# y( k3 Z# D
* R9 W6 R. F2 b圖2.2 載荷系數(shù)
0 J0 `) ~. X g( D6 N- PFig.2.2 Load coefficent2 X* d% \! v% c) n% l% u/ C! |% z) `
/ h7 a! [. V; H+ y表 2.4 溫度系數(shù), n% y2 O1 e5 @& q
Table 2.4 Temprature coefficent
8 s+ a; P# {6 o6 a$ `溫度 80° 100° 150° 200° 250°
4 j3 p* ]- F4 F) L加脂 1 1 1 0.8 0.5
0 b H7 S' w+ _# @) e" W: y/ p自潤滑 1 1 0.8 0.5 0.3
' i4 v% ?, _% m6 n8 K) y- t& Y2 ^) A: P, Z- A+ c" g
( j" l* l& J3 c; G% y
. @% e0 M [9 O如果沒有給出軸承尺寸,所需要的額定靜載荷可以通過下列的式子計算:
$ l. ?, G& r6 o" p. }& q' y7 P (2.9)
. u2 f4 |" I+ w2 P! g其中: — 額定靜載荷 (單位: KN); — 接觸面承受的載荷 (單位: KN)。$ T: B2 P+ n9 I0 U& x% {* D0 T0 ]( p
接觸面上的載荷可以通過下式計算:
% {& s: x, r1 T9 S) R3 ~6 z (2.10)
* | l. g! c3 r其中: —接觸面載荷 (單位:KN); — 接觸面最大載荷 (單位: KN), 從表2.5中查得; — 接觸面承載率。
9 y( }' g0 l! l" Y
3 o8 |! O/ I1 [* ]8 N( u表 2.5 不同材料的 值& f2 \, t ~+ U' G) w
Table 2.5 The value with differrent material
0 @. {4 u( Z! H7 t/ ^ (N/mm2) 鋼/黃銅 鋼/青銅 鋼/鋼 鋼/纖維織物 鋼/尼龍織物
) J/ ]$ @+ S( I 50 50 50 150 50
1 c6 J) \2 _, w4 ?/ \# N- v; @& Z% q5 \2.3.3 滑動速度0 g$ X/ M- b( A# K( n
滑動速度 按下式計算,2 W6 m0 V3 L# d3 t
(2.11)* `: T3 @- d+ z7 G7 Z. [
其中: — 接觸面滑動速度(單位:m/s ); —球直徑(單位:mm ); —頻率(單位:1/s ); —擺角。
" c# ~/ E2 F+ y+ e- Y$ Z在軸承擺角 達(dá)到180˚時,滑動速度必須小于表2.6中所給出的允許值。1 [0 z4 }+ U) @
表 2.6 滑動速度最大值1 n, q( g% ?# x6 V& s
Table 2.6 the maximum value of sliding valocity 2 v/ H8 o! p# {
(m/s)
; ^3 ?1 u1 O* n擺動 旋轉(zhuǎn) l% t6 W" @1 t) a; l' y
鋼/鋼 0.15 0.10
/ g) d1 O G0 H: m鋼/黃銅(青銅) 0.25 1.00
+ G* D/ c$ R& e8 x# {( [ h$ d* E自潤滑 0.25 0.35( ^* S' F9 v' b8 s, W
軸承特性 ,可按下式計算:5 C/ L$ d. Z7 q. ]- y' e
(2.12)
8 @! h2 Y. k0 f其中滑動速度 參照(2.11)式,表面壓力 參照(2.10)式。9 B/ D1 n9 a0 m/ R+ W i* O7 o
在選擇軸承時,依據(jù)下式: , 參照表2.7。
3 ~; Q- G7 l3 k3 Q* C; P+ k5 m" l( M7 G3 N! R/ v' w, }5 H9 [/ q4 l
5 D: L; r" Z( [+ Z0 k" G9 r/ Z3 K9 H# b6 m
, t5 D+ r0 Z7 Z$ |
表2.7 值表
& o, m( W3 q; [, y: v/ TTable 2.7 the value of ' q5 J4 [, j6 a. d8 p8 A
4 n7 w# |$ H- F! ]' O' T鋼/黃銅 鋼/青銅 鋼/鋼 自潤滑
; J' K0 S" Y; a$ L) x& { G 0.5 0.5 0.5 1.3
( |8 Q9 f4 ]$ T7 `) _2.3.4 軸承壽命計算
8 X' E/ d3 s7 Z i# p! t |
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