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轴承额定负荷与寿命

[ 关键词:轴承 负荷 寿命  发表日期:2015-07-21 13:57:37 ]

  所谓轴承寿命,是指在轨道面及滚动面发生剥脱为止的总回转数。

  轴承即使在正常的条件下使用,轴承环与滚动体的滚动面因重复承受压缩应力,由於材料的疲劳引起剥脱(Flaking),以致无法使用。此外,烧熔、磨损、龟裂、卡死、生锈等现象虽会使轴承不能使用,但这些现象仅称之为轴承故障,与寿命定义是有区别的。轴承的选择错误、安装不良、润滑不当及密封不良都是造成这些现象的原因,把这些原因消除掉即可避免轴承的故障。

  通常作用在工具机主轴上的负荷相对较小,因此,相较于额定寿命,下述的使用条件对轴承性能(回转精度、刚性、发热等)影响更大,需要特别考虑。(1) 轴承高速运转时 (2) 预压大时 (3) 轴发生较大挠曲时 (4) 内外环温差大时

1 基本额定寿命与基本动额定负荷

  即使将一批同样轴承以同样的条件下运转,寿命也会有相当的差异,这是因为材料疲劳本身就是有差异性所致。因此关於轴承寿命,以统计上考量材料疲劳 的差异性,采用下述定义的基本额定寿命。

  所谓基本额定寿命:即是一批相同的轴承以同一条件进行运转时,其中 90%的轴承(信赖度 90%)不会发生滚动疲劳而剥脱的总回转数。若以某固定转速运转时,则以总回转时间表示。

  所谓基本动额定负荷,即是指滚动轴承的负荷能力也就是说在这种负荷条件下可以使轴承达到 100万转的基本额定寿命。

2 修正系数的轴承寿命

  轴承的基本额定寿命(可靠度 90%),可依前面所述公式求出,但因不同用途,有时需要高於 90%以上的可靠度来求出轴承寿命。此外采用先进的特别材料与制造方法时,可延长轴承寿命。而且根据弹液动润滑理论 (EHL),使用条件(润滑、温度和速度等)亦明显响轴承寿命。考虑到上述因素的轴承寿命,可采用 ISO 281 规定的寿命修正系数求出。

3 新寿命计算公式

  传统轴承寿命计算,是根据 Lundberg-Palmgren 理论 (L-P 理论),轴承寿命与引发疲劳之最大正交应力 ( τ 0 ),发生的深度( z 0 ),及受应力体积( V )有关。

4 静额定负荷与容许轴向负荷

  滚动轴承一旦承受负荷,滚动体和轨道环接触面就会产生局部性永久变形。这种变形量会随著负荷的增大而变大,若超过某种程度时还会影响轴承的顺畅回转。 据经验所知,承受最大应力的滚动件和轨道的接触部中央,永久性总变形量最大不超过滚动件直径的 0.0001 倍为不影响轴承的顺畅回转的限度。所谓基本静额定负荷即是会到达这种永久性变形量极限值的一定静负荷,径向轴承以纯径向负荷表示,施加这样的负荷时,承受最大负荷的滚动件和轨 道接触部中央的接触应力值 其中滚珠轴承(不含自动 ,对位滚珠轴承)值为 4200MPa 或 428kgf / mm2。容许的静等值负荷通常以前述之基本静额定负荷 为限度,但为达到顺畅的回转及摩擦的要求,有时采 取较大或较小的基本静额定负荷。一般采下式及安全系数来决定。

5 高速用轴承之寿命

  主轴用轴承在高速下运转,加上外部作用力,轴承内 部各滚动体必须考虑因为离心力等的影响,作用在滚动 体上的摩擦力和转矩与油膜厚度,弹液动润滑,和牛顿流 体有关。 对於包含滚珠摩擦和转速的决定,另外需增加对轴承 内环 5 个力和力矩平衡方程式,以及作用在轴承旋转平 面方向的保持器扭矩,由此可以决定保持器转速,在这种 情形下,共有 9Z+6 个非线性方程式需数值求解,高速轴 承之寿命需由 TH-BBAN 程式求解。

6 混合式轴承之寿命

  当计算含陶珠之混合(hybrid)轴承寿命时,可以视为相同内部设计之一般钢珠轴承。混合轴承中之氮化矽陶珠(Si3N4)硬度比钢珠高,虽然这会造成滚动体和轨道面较大之接触应力,然而,实际应用上,混合轴承的寿命较钢珠轴承的来的长。一般相信,Si3N4 陶珠有以下之优 Co Po max 点:

1)低密度的关系,减少因为离心力和惯性的影响;
2)陶瓷材料与轴承钢比轴承钢间的亲和性小,不易产生咬伤磨损(adhesive wear);
3)较佳的表面粗度对润 滑条件有助益。