范文一:角接触球轴承的游隙分析
角接触球轴承的游隙分析
,,,胡林林李国胜牛玉周郭长建
( ,201411)人本集团有限公司 技术中心上海
: ,、、,摘要根据角接触球轴承的实际工况分析了过盈配合离心效应及温升对其径向轴向游隙的影响并给出了
,3 。理论计算式最后对 个厂家的同型号角接触球轴承进行了对比分析
: ; ; 关键词角接触球轴承径向游隙轴向游隙
+ : TH133, 33 1 : A : 1000 , 3762( 2014) 05 , 0016 , 03中图分类号文献标志码文章编号
Analysis on Clearance of Angular Contact Ball Bearings
Hu Linlin,Li Guosheng,Niu Yuzhou,Guo Changjian
( Technical Center,C,U Group Co, ,Ltd, ,Shanghai 201411,China) Abstract: The influences of interference fit,centrifugal effect and temperature rise on radial and axial clearance are an- alyzed according to actual operating conditions of angular contact ball bearings,and the theoretical calculating formula is given, Finally,the comparative analysis is carried out for the same type of angular contact ball bearings from three manufacturers,
Key words: angular contact ball bearing; radial clearance; axial clearance
,。影响安装和运行条件一定时游隙决定着轴承 符号说明 ,的载荷分布及最大接触应力并对轴承的疲劳寿 d———,,轴承内径 命产生影响因此存在最佳工作游隙使得轴承的 D———轴承外径 。,疲劳寿命最长对于角接触球轴承来说游隙同 d———内沟道当量直径 e ,,样决定着它的疲劳寿命如果游隙选择不当非常 E———弹性模量
。g———容易引起轴承早期失效 重力加速度
,角接触球轴承一般成对使用使用场合分为 r———外沟曲率半径 e
2 。预游隙和预载荷 种刚度要求较高的机床轴承 r———内沟曲率半径 i
,( 采用预载荷配置并且轴的配合过盈量很小约为 T,T———、外内圈温度 e i
) ,几微米配对时无需考虑配合过盈量对工作游隙 ———α接触角
。,的影响但是对于配合过盈量较大的轴承———必须 α套圈的热膨胀系数 1 d———Δ有效过盈量 i ,考虑过盈量对其径向游隙的影响此时多采用预 G———Δ径向游隙变化量 r 。 JB / T 10186—2000 7200B 游隙配 置而 仅 对 和 G———Δ轴向游隙变化量 a 7300B ,轴承系列的预游隙值进行了规定对其他系 ———ρ密度
,,列没有规定因此需要进行理论计算选择一个合 ———μ泊松比
。———适的游隙范围 ω角速度
、、游隙对滚动轴承的综合性能具有十分重要的 配合温升离心效应等对深 沟 球 轴 承 工 作
,,游隙的影响已 有 较 多 论 述但这些因素对角接 , 08 , 16; : 2014 , 02 , 20: 2013 收稿日期修回日期 ,、 触球轴承游隙的影响涉及 较 少故 下 文 对 配 合
温升和离心效应对角接触球轴 承游隙的影响进
。行分析
,: 胡林林等角接触球轴承的游隙分析 ?17?
1 3 影响角接触球轴承预紧的因素 实例对比分析
,,3, 1 如果轴承的预紧力增大刚度可以提高但过 轴承工况及结构参数
,大的预紧力将使轴承产生异常发热从而导致轴 7216,10 000 r / min, 试验轴承型号为 转速为
,,n6, 。,喷油润滑安装在传动轴上配合轴的公差为 承出现早期失效在定位预紧中预紧力取决于
,,与轴承座为间隙配合一端为背靠背两联另一端 ,、轴承的安装条件包括轴承的配合运行中的离心
。,。 为背靠背加串联的三联配置中间为斜齿轮传动效应和温升
3 ( ) , 1, 1 以 个不同厂家的轴承为例进行分析三联侧轴承的配合
,,1。对于机床轴承一般内圈为过盈配合外圈为 各厂家轴承主参数见表
1 表 轴承主参数 。间隙配合内圈与轴的过盈配合使其径向尺寸发
,。生变化从而导致预紧力的增大 参数 A B C 厂 厂 厂
/ ( ? )15 20 15 接触角 ( ) 内圈过盈配合轴为实心轴引起的径向游隙 / mm钢球直径 16, 669 19, 05 19, 05 ,1,减小量为 球数 18 15 15
d / mm内沟曲率半径 9, 17 9, 91 10, 28 = d ,δ Δ if i / mm外沟曲率半径 8, 75 9, 91 10, 28 d e 3, 2 、轴承径向轴向游隙变化量计算 d= 0( 2( D + 4d) 。 e
1, 2 离心效应 ,根据轴承工况和不同的参数得出的轴承径
,当轴承 高 速 运 行 时内沟道由于离心效应 、2。向轴向游隙变化量见表
,,2 mm将发生膨胀引起轴承径向游隙发生变化并 增 表 游隙变化量的理论值对比
。轴向 大预紧量由离心效应引 起 的 径 向 工 作 游 隙 的 影响因素 径向 ,2, A B C 厂 厂 厂 减小量为 2δ0, 031 0, 065 0, 047 0, 063 if ( 3 + μ) ρω 2 2 δ0, 004 , 007 , 005 , 007 000,( 1 , ) ( r+ r) r + μic 1δ=ic 2 2 0, 005 0, 009 0, 007 0, 009 4gE δ t2 3 ( 1 , ) rμ 总变化量 0, 044 0, 082 0, 059 0, 080 2 2 2 ( 1 + ) rr,,, μ 1 2 3 + μ 3, 3 轴承凸出量对比
,= 0, 3,E = 207 GPa,r= 0, 5d,3 对于钢制轴承μ 个厂家的三联侧轴承实际凸出量测量值见 1 3 3 3( 100 N) 。表 测量力为 r= 0, 25D + 0, 75d,= 7, 8 × 10ρ kg / m,g = 9, 8 2 2 3 mm表 三联侧轴承的实际凸出量测量值 m / s。
厂家 A B C 1, 3 温升 # 1 + 0, 032 , 052 , 081 + 0+ 0 ,、由于其内部摩擦 润 滑 剂 当 轴 承 运 行 时 # + 0, 035 + 0, 050 + 0, 084 2 ,# 搅拌 和其他外部因素的 共 同 作 用 将 导 致 轴 承 + 0+ 0+ 0, 034 , 047 , 095 3
。 ,3,温 度 升 高 和 零 件 的 膨 胀 根 据 文 献的 修 3, 4 结果分析
正 公 式 得 出工作温度引起 的轴承径向游隙的 ( 1) 3 ,由于 个厂家的轴承参数不同各自的轴 减 小 量 为 。B,C 向游隙变化量也不相同厂钢球直径和数量
= 1 000( T, T) ( 0( 9d + 0( 1D) ,δα t 1 i e ,,都一样但是接触角不一样造成轴向游隙变化量 T, T5 , 10 ? ,一般为 在有相对气流冷却时为 ; A,C ,相差较大厂轴承的接触角相同尽管钢球尺 i e
15 , 20 ? ,T, T= 5 ? 。,,下文的实例计算中 寸及数量不同但轴向游隙变化量比较接近因而 i e
。可知接触角对轴承轴向游隙变化量的影响较大 2 径向游隙与轴向游隙的关系
( 2) 2 3 ,B,C 由表 和表 可知厂轴承的理论轴
,根据轴承的几何尺寸轴承的轴向游隙变化 。向游隙变化量和实际测量值比较接近其误差主 ,4 , 5,量可由径向游隙的变化量得到 ,要是由于轴承的温度难以测量对游隙的影响难
; 以准确计算所造成同时文中只考虑了过盈量平 2 2 , ( Acos +Gα Δ G= 2,Asin , A Δα r a ,, )槡2 ,。均值对游隙的影响未考虑散差的影响尽管如 A = r+ r, D。 e i w ,。此文中的计算已可以满足要求
《》2014, ? , 5?18? 轴承
( 3) A 厂轴承轴向游隙实际变化量与理论值 4) ( 文中仅粗略计算了角接触球轴承的过盈
,2 ( 相差较大从而导致轴承提前失效只用了不到 、,配合离心效应及温升引起的轴向游隙变化量计
。A ,) 个月的时间厂轴承由于凸出量太小轴承与 ,,算公式有待细化影响因素也需要考虑更多例如
,,轴过盈配合后不仅游隙直接被抵消掉并且还产 。,人为安装造成的变化和外部载荷等另外理论
0, 05 mm ,。生了大约 的轴向变形轴承本身产生了 计算也需要通过试验验证来进行修正
,很大的预紧导致轴承运行时发热量过大而提前
。 失效:参考文献
,1, NSK ,Z,, CAT, No, 728e,滚动轴承技术手册 ( 4) 2 ,, 由表 可看出在轴承游隙影响因素中
,2, , 刘晓初离心效应对轴承径向工作游隙的影响。过盈配合导致的轴向游隙变化量最大
,J,, ( 7) : 16 , 17,,1998轴承
4 结论 ,3, , ,J,, ,刘晓初滚动轴承径向工作游隙的控 制轴 承
1995( 7) : 2 , 5, ( 1) ,轴承参数中接触角对轴向游隙变化量影 ,4, Lacey S J,Kemble A,Itoh N, 机床用固定预载荷大孔 。响较大 ,J,, , 径角接触球轴承的工作特 性国 外 轴 承 技 术( 2) 、、过盈配合离心效应温升对轴承游隙的 2001( 3) : 35 , 41, ,。影响中过盈配合的影响最大 ,5, Koyo Precision Ball , ,oller Bearings for Machine Tools ( 3) ,,实际应用中如果轴承过盈配合时需将 ,Z, , CAT, No, B2005E , 1,
,配合过盈量对轴承游隙的影响考虑在内应预留 ,6, Koyo Ball and ,oller Bearing,Z,, CAT, No, B2001E ,
,,4, 一定游隙以免造成预紧力过大使 轴 承 提 前 失
( : )编辑温朝杰 。,效角接触球轴承在实际配对时应将其径向游
。隙变化量转化为轴向游隙变化量进行考虑
, ,2, ,一种磁悬浮飞轮用新型永磁偏置径 房建成孙津济( 15 )上接第 页
,J,, ,2006,32 向 磁 轴 承北京航空航天大学学报3 结论 ( 11) : 1 304 , 1 307,
,3, ,,, 孙 立 军张 涛赵 兵永磁磁轴承数学模型的研究 Ansoft Maxwell 2 利用 对 种方案进行了磁力
,J,, ,2005,41( 4) : 69 , 74,机械工程学报 ,4 计算并对 磁条模型平台不同位置时的磁力变
,4, ,,,, 胡业发许开国张锦光等磁悬浮风力发电机用磁 ,:化做了计算分析得出以下结论
,J,, ,2008( 7) : 6 , 10,力轴承的分析与设计轴承 ( 1) 8 ,4 相比 磁条方案磁条方案具有耗用磁 ,5, ,,,, 田录林李言田琦等轴向放置的轴向磁化多环永 、、,性材料少结构紧凑承载能力大等优点也有刚 ,J,, ,2008,19 磁轴承径向 磁 力 研 究中 国 机 械 工 程,度较小和完全悬浮的约束条件但这些缺点可通 ( 10) : 1 163 , 1 166, 。4 过合理的参数设计来克服说明 磁条方案适用 ,6, ,,,, 张钢殷庆振阮娟等轴向磁化永磁轴承的刚度特
,8 于重载低刚度场合磁条方案适用于轻载高刚度 ,J,, ,2011( 4) : 4 , 8,性分析轴承 。场合 ,7, ,,,, 张钢孙昌张坚等轴向永磁轴承的设计与试验验 ( 2) , 随着永磁悬浮支承移动平台位置的变化,J,, ,2012( 11) : 5 , 9,证轴承 F,竖直方向或承载方向上的磁力 基本无变化但 z ,8, ,,,, 张钢孟庆涛张坚等五自由度全永磁轴承系统的 F,沿运动方向上的磁力 却有明显变化这是由于 x ,C,稳定悬浮特性研究?第五届中国磁悬浮轴承学 磁条边缘处的磁场和磁条中间 的磁场不同而引 ( CSMB5) , : ,术会议论文集长沙国防科学技术大学 ,起的这一特点将对直线电动机的设计产生一定 2013: 28 , 39, 。影响 ,9, ,,, Ansoft 刘国强赵凌志蒋继娅工程电磁场有限元
,M,, : ,2005: 182 , 186,分析北京电子工业出版社
:参考文献 ,10, ,,, 戴魏余海涛胡敏强基于虚功法的直线同步电机
,1, Earnshaw S, On the Nature of the Molecular Forces ,J,, ,2006,26( 22) : 电磁力计算中国电机工程学报Which ,egulate the Constitution of the Lumiferous E- 110 , 114,
ther,J,, Transaction Cambridge Philosophy Society, ( : )编辑王玉良 1842( 7) : 97 , 112,
范文二:角接触球轴承径向游隙的控制
角接触球轴承径向游隙的控制
( ) 杭州轴承厂 浙江杭州 310022 蒋迪永 刘飞航 陆水根
角接触球轴承可以同时承受径向 、轴向载荷 , , 即内沟曲率中心由 A 移至 C , AC 为 沟曲率中心
也可承受纯轴向载荷并能在较高的转速下工作 。 轴向移动量 。
α在 ?AB C 中 角接触球轴承的承载能力是由接触角 决定的 , 而
α接触角 则由装配时的径向游隙间接控制 , 径 向 g α 游隙越大 , 接触角 也越大 , 承受轴向载荷能 力越AB = R+ R- D- e i w 2 大 , 而径向载荷的承受能力越小 。因此 , 为了 保证B C = R+ R- D e i w接触角的正确性 , 提高轴承的使用寿命 , 对径 向游 22 2隙的控制尤为重要 。 ? B C = AB + A C 在无载荷状态下 , 钢球位于内 、外沟道中间位 2 22 g ? ( ) AC + R+ R- D= R+ R- D- e i w e i w 置 , 角接触球轴承游隙几何关系如图 1 所示 。 2
2 g 2 ( ) 即 A C = R+ R- D- e i w R+ R- D- e i w 2
2 g ( ) = R+ R- Dg - e i w 2
同理 , 当外圈固定不动 , 内圈右移至极限位置
时 , 几何关系如图 3 所示 。
图 1
图中 A 为内圈沟道曲率中心 , B 为外圈沟道
曲率中心 , R为内沟半径 , R为外沟半径 , t 为锁 i e
α量 , g 为径向游隙 ,为接触角 。 图 3
当外圈固定 , 内圈轴向左移至极限位置时 , 几
何关系如图 2 所示 。 图中 D 点为内圈轴向右移至极限位置时内
沟曲率中心 , 即内沟曲率中心由 A 移至 D , AD 为
内圈轴向移动量 。
为计算内圈轴向移动量 AD , 将其 几 何 关 系
简化为图 4 所示 , F 为锁点 。
由图 4 几何关系可知 , 图 3 中 AD 为图 4 中
EF 与 MN 之和 。
在 ?O EG 中
2 2 2O E= OG+ EG
Dw图 2 O E = 2 ()EG = FK = FH - KH 1 图中 C 点为内圈轴向左移至极限位置时内
?29 ?
《轴承》2001. ?. 10
对 7000C 或 7000AC 型角接触球轴承外圈与
钢球接触点为锁量最大处 , 即图 4 中 F 点 。 所以
角接触球轴承的轴向游隙 a 为轴向移
动量 AC 与 AD 之和 , 即 a = A C + AD
2 g ( ) = R+ R- Dg - + e i w 2
2 2 2 2 ( ) ) R( - R- t+ R - t- R- e e i i 2 2 D Dw wg ()3 2 - +- t 2 2 4
为了证明 a 与 t 的变化关系 , 设 R、R、D e i w图 4
和 g 为常数 , 以 7314AC 轴承为例 , 取 R= 13 . 34 e
mm , R= 13 . 14 mm , D= 25. 4 mm , g = 0. 2 mm , 取 i w t FH = R- e ( ) 锁量 t = 0. 2,0 . 27 mm , 代入 3式可知游隙 a 随 D w g KH = R-- e 着锁量 t 的增加而减小 , 如图 5 所示 。 2 4
() 代入 1式得
D wg ( ) EG = R- t- R- e - e 2 4
D w g = + - t 2 4 2 2O E- EG OG =
2 2 D D ww g 图 5 = - + - t 2 2 4 ()EF = GK = O K - 2 OG 这就是说在径向游隙一定时 , 由于锁量 t 的 O K = B H 变化可能造成轴向游隙测量值的变化 , 也即造成
2 2了轴向游隙与径向游隙的不吻合 。实际生产中对 = B F- FH 锁量 t 的公差要求比较松 , 这就造成了游隙的难 2 2( ) = R- R - t e e 以控制 。所以角接触球轴承的径向游隙不能采用
轴向游隙参考法控制 , 建议通过以下几种方法进 ( ) 代入 2式得 行控制 。 2 2 ) t- EF = R- ( R - e e () 1控制分套精度 , 如以 D923 进行外圈分套 , 2 2 DD wwg 应使测量基准与加工基准一致 , 以保证测量的精 - + - t 2 2 4 确性 。 同理 , 图 4 中 () 2采用装配计算图法或配套计算尺法来计 2 2 ( ) MN = R- R - t- i i 算径向游隙 , 以计算值控制实际值 。
2 2 () 3用径向游隙仪复验 , 以保证配套游隙的准 DD wwg - + - t 2 2 4 确性 。
AD = EF + MN 第一作者 :蒋迪永 冶金轴承分厂厂长 、工程
2 2 师 R) t+ ( = - R - e e ( ) 收稿日期 :2001 - 01 - 182 2 ( )R( ) 编辑 :杜迎辉 - R- t- i i
2 2 D Dw wg 2 - +- t 2 2 4
?30 ?
《轴承》2001. ?. 10
于明珍. 调心轴承内圈两滚道中心距对装配游隙的 5 幅 。 采用轴向游隙参考法控制 。附图
叙词 :角接触球轴承 径向游隙 () 影响. 轴承 , 2001 10:18,19
叙词 :调心轴承 装配 游隙
陈巧玲 , 王 勇. 汽车万向节十字轴形位公差的测
() 量. 轴承 , 2001 10:31,32 , 陈卉珍. 热处理工艺对 20CrNi2MoA 钢残余奥 关 力 叙词 :万向节 形位公差 测量 () 氏体量的影响. 轴承 , 2001 10:19,20
对 20CrNi2MoA 钢制轴承零件渗碳后的热处理工艺进
行试验 , 通过调整热处理工艺参数 , 实现了对残余奥氏体 , 王中宇 , 李鸣鸣. 板材表面轮廓的计算机辅 林遥婴 含量的定量控制 。附图 2 幅 , 表 1 个 。 () 助非接触测量. 轴承 , 2001 10:32,34 叙词 :热处理 工艺参数 残余奥氏体 控制 根据冲压保持架板材自身的特点 , 用一种新 型 的 光
学系统对板材的表面轮廓进行非接触测量 。该系统结构
简单 , 具有良好的抗振性 , 不含温敏元件 , 较实用 。附图 4
幅 , 表 1 个 , 参考文献 3 篇 。 , 宋德文. 3MW4980 光球机结构浅析. 轴承 , 刘光富
() 2001 10:21,22 叙词 :保持架 板材 表面 干涉测量 介绍了 3MW4980 光球机的主机结构 、主轴系统和液
压加载系统等 , 说明 3MW4980 光球机具有耐冲击 、抗振动
和效率高的特点 。附图 3 幅 。 , 张继顺 , 李旭东等. 废旧机夹不重磨车刀的 张艳丽 叙词 :光球机 结构 () 修磨. 轴承 , 2001 10:35,36
通过对废旧机夹不重磨车刀的分析 , 确定了 断 屑 槽
的修磨方法并设计制作了相关工装夹具 , 修磨后刀片的
( ) . 锻造毛坯下料装置的改进. 轴承 , 2001 10: 章家治加工质量达到了工艺要求 , 从而提高了机夹刀的耐用度
和使用寿命 。附图 4 幅 。 22
叙词 :机夹车刀 维修 磨削 叙词 :锻造 坯料 下料装置
俞瑞霞 , 周向阳. 圆锥滚子轴承互换性的检验及计算
() 方法. 轴承 , 2001 10:23,25 , 海 燕. 轴承套圈热锻穿孔凸模复合强化处 王荣滨
() 圆锥滚子轴承的互换性必须考虑各种因素 的 影 响 。 理. 轴承 , 2001 10:36,38
介绍了轴承套圈热锻穿孔凸模的工作环境和性能要 因此 , 在轴承装配检查时 , 必须“以内圈组件的互换性检
求 ,分析了凸模失效形式及原因 。详细论述了采用 CH75 查公差”和“外圈滚道的互换性检查公差”来保证外圈和
电渣钢制作凸模的复合强化处理新工艺 , 并取得了显著 内组件的公差合格 , 从而保证圆锥滚子轴承完全互换的
的技术经济效益 。附图 2 幅 , 表 1 个 。 要求 。附表 1 。
叙词 :套圈 热加工 穿孔 凸模 聚合强化 热 叙词 :圆锥滚子轴承 外圈 内圈 装配 互换性
处理 检验
曹鹏锋 , 宁国华. 筐形保持架压缩模收缩角的确定. 李 科 , 王 辉 , 李吉鹏. 等速万向节沟道磨削留量 () 轴承 , 2001 10:39,40 () 的确定. 轴承 ,2001 10:26,27 分析了提速铁路轴承在装配中出现滚子卡 死 、旋 转 叙词 :万向节 沟道 磨削 灵活性不好和压装后掉滚子等问题的主要原因是保持架
压缩模收缩角设计不合理 , 详细推导了收缩角的计算方
法 。附图 3 幅 。 张延芳. RJ X - 38 型高温箱式炉电气控制电路的改
() 造. 轴承 , 2001 10:27,28 叙词 :铁路轴承 保持架 压缩模 收缩角 叙词 :高温炉 箱式炉 电气控制
( ) 王冠兵. 国有轴承企业技改得失谈. 轴承 , 2001 10: , 刘飞航 , 陆水根. 角接触球轴承径向游隙的 蒋迪永 41 、25 () 控制. 轴承 , 2001 10:29,30 叙词 :企业 技术改造 管理 αα角接触球轴承的承载能力由接触角 决定 , 而 是
由装配时的径向游隙间接控制的 。分析了当径向游隙一 , 邓流芳校. 滚动轴承产生摩擦 - 磨损条 李世珍摘译 定时 , 轴向游隙与锁量的变化关系 , 说明了径向游隙不能 件的分析. 轴承 , 2001 (10) :42,44
叙词 :滚动轴承 磨损 分析
?45 ?
范文三:角接触球轴承工作游隙的计算
第 35 卷 第 4 期 Vol.35 .4 No哈 尔 滨 轴 承
2 0 1 4 年12Dec. 2 0 1 4 JOURNAL OF HARBIN BEARING月
角接触球轴承工作游隙的计算
1 2 3 刘小虎,公平,翁世席
(1. 哈尔滨轴承集团公司 销售部,黑龙江 哈尔滨 150036;2. 中航工业哈尔滨轴承有限公司,黑龙江 哈尔滨 150025;3. 哈 尔滨轴承集团公司 技术中心,黑龙江 哈尔滨 150036)
摘要:主要阐述了游隙的概念并分析了影响轴承径向工作游隙的主要因素,以角接触球轴承为例分别计算轴
承配合的有效过盈量、温度、离心力对工作游隙的影响,并通过轴承实例利用VB程序实现各影响因素变化量的
计算。
关键词:角接触球轴承;工作游隙;配合;VB +TH133.331 A 1672-4852(2014)04-0016-03中图分类号:文献标识码:文章编号:
Calculation of working clearance of angular contact ball bearing
123Liu Xiaohu,Gong Ping,Weng Shixi
(1.Market Department,Harbin Bearing Group Corporation,Harbin 150036,China;2.AVIC Harbin Bearing Co., Ltd., Harbin
150025,China;3.Technical Center,Harbin Bearing Group Corporation,Harbin 150036,China)
Abstract: This paper explained the definition of clearance and analyzed the main factors that affect bearing radial working
clearance. Taking the instance of angular contact ball bearings, effective interference of bearing fit, temperature, effect of
centrifugal force on working clearance are calculated. By taking actual example and using VB program to calculate the variation of each factors.
Key words:angular contact ball bearing; working clearance; fit; VB
一般是通过轴承的结构类型选取不同的组别进行 1 前言
选配,但不能适用于所有的工况。
滚动轴承在一定载荷和工况条件下,其工 轴承安装到轴和轴承座中,轴与轴承内圈之 作游隙值大小对于其寿命起着至关重要的作用, 间的过盈配合使内圈滚道扩张,座与轴承外圈之 当初始游隙选择不当,运转时工作游隙过小,将 间过盈配合使外圈滚道收缩,此时轴承的游隙为 导致轴承发热量急剧增加,系统温度升高,出现 装配游隙(安装游隙)。
严重咬合后果;当工作游隙过大,轴承滚动体承 轴承在运转过程中,一般是内圈温度高于外 载数目降低,接触应力升高,旋转精度降低,振 圈温度,内圈的膨胀要减小游隙。当内圈转速特 动与噪声随之增加,将大大缩短其使用周期。因 别高时,内圈因离心力作用膨胀也会减小游隙。 此,合理的分析计算轴承工作游隙的影响因素, 轴承的径向负荷产生的轴承径向变形会使游隙增 使轴承设计者根据各因素对工作游隙的变化量反 大,综合作用后的游隙称为工作游隙。因此通过 推初始游隙值是十分必要的。 各环节游隙的变化量可以反推算轴承的初始游隙
由于轴承的轴向游隙与径向游隙在几何上存 值,以判断原始游隙初始选配的合理性。
[1]在着一定的换算关系,因此,主要以角接触球
轴承为例分析各因素对径向工作游隙的影响。 3 轴承工作游隙计算
3.1 内圈与轴有效过盈量计算 2 轴承工作游隙的影响因素
3.1.1 转速引起的内径及轴颈的配合直径的增量 计[2] 轴承游隙分为原始游隙、装配游隙和工作游 算
隙三类。轴承的原始游隙(设计时的理论游隙) 当轴承内圈随轴一起做高速旋转时,在离心 力作用下内圈和轴都将产生径向膨胀,将减小内 收稿日期:2014-09-12. 作者简介:刘小虎
(1972-),男,工程师 . 圈与轴之间的过盈量。
第 4 期 刘小虎,等:角接触球轴承工作游隙的计算 ?17?
I 2
Δd i 2 i s2s1ib iS2S1 d DDddDD
图 1 内圈与轴颈的配合 图 2 轴与轴承内圈配合截面
图 1 所示为内圈与轴颈的配合图,离心力引 3.2 有效过盈量对游隙的影响 起的内圈配合过盈减小量为: 对于沟底径为d 内径为D 的轴承内圈与外 i、s1 (1) ΔI =ΔD -ΔD 径为D 内径D 的轴之间进行过盈配合,会引起 w1s1s2s1、s2
此时将轴承内圈截面简化成等面积的矩形, 内圈沟道的扩张,如图 2 所示。 则根据厚圆环理论,由于压配合
对于内圈与轴的配合就相当于两个做过盈配合的 引起的d 的 i圆筒。 增加量为: 2 -93 ΔωD =2ρR ?102 (2) /E s12 2 d 2-9i3 ) =2ρ ΔD R ω ?10/E2I ′( is1 D s(3) s2 s s d = ΔiR =0.25(D +D ) 2s1m(4) d 2D D }i s1 E s2 -ξ b ( )-1 { +ξ + sd D 22i s1 D R =0.25(D +D ) (5) s1 ( )-1 b ( )-1 E ss1s2sD D s1 s2 3式中:ρ 和 ρ ——内圈和轴密度(g/cm); 2 s 式中:I ′——轴承稳定运转后,内圈与轴 iD ——轴外径或轴承内径(mm) ;s1的过盈配合量;
D ——空心轴内径(mm) ;s2ξ、ξ ——轴承内圈和轴的泊松比; b sD ——内圈平均外径(mm), m E s、 E ——轴和内圈的弹性模量。 2D =(d +d )/2; mibi3.3 温度对游隙的影响 E 、E ——内圈和轴弹性模量(MPa); 2s 轴承通常在室温下进行安装,但其运转温度 ω ——内圈转速(rad/s)。 备注:往往要高于安装时的温度。由于温度的升高,材 R、R为中间变量无实际物理意义。 23料将产生线性膨胀。 3.1.2 温升引起的内圈配合过盈量变化
设轴承外圈的滚道直径为D ,外圈的温h1轴承运转过程中,温度升高,内圈与轴都将
度 比环境温度高ΔT ,则轴承外滚道周边的膨1升温产生热变形,导致配合量发生变化,配合量
胀约 为: 的增加或减少主要取决于内圈与轴的热量膨胀系 (9) u =Γ πD ΔT tocbh11数和温差变化的大小。 因此,直径约增加: ΔI =δ ΔT D -δ ΔT D (6) i122 s1ss s1(10) u =Γ D ΔT tob h11
式中:δ 、δ——内 圈 和 轴 的 热 膨 胀 系 2s 式中:Γ ——轴承线性膨胀系数( 1/?), 内圈比环境温度b-1数 (?); 高ΔT ,内圈滚道也将产生 2ΔT 、ΔT ——内圈和轴的温升( 2s 类似的膨胀: ?),是指工作温度 U = d ΔT (11) Γ tib i 2与环境温度的差值。 则配合后直径方向的膨胀量为 3.1.3 内圈的工作配合有效过盈量计算 ,T =Γ (D ΔT - d ΔT ) (12) b h1 1 i 2 假设轴承与轴初始安装过盈为I ,则内圈i由于外滚道的膨胀趋势是将增大游隙,内滚 与
道的膨胀趋势是将减小游隙,因此若,T 为正,则 轴之间的有效过盈量计算为: (7) I ′=I -ΔT -ΔT iiw1i1游隙增加;若,T 为负,游隙减小。
当外圈旋转时,外圈与座的有效过盈量计算 3.4 离心力对游隙的影响 同3.1算法一致,值得说明的是,本文考虑外圈 DN 值特点,离心力角接触球轴承具有高固定,与座之间一直为间隙配合,内圈与轴紧配 的 作用不可忽视,当内圈转速特别高时,内合一起进行高速旋转的情况。 圈因 离心力的作用膨胀也会减小游隙,对钢制轴
承内
哈 尔第 35 卷 滨 轴 承 ?18? [2]圈,高速旋转引起的游隙减小。 现有某角接触球轴承为例,轴承内径 -14 2 2 2 - 46mm、外径73.7mm、宽度16.2mm,转速高达26 +1.703×10 ,u =1.004×10 (r +r )r ω v1 2 21422-1523861r/min,内圈工作温度120?,初始过盈配合 ω r r -6.054×10ω r 1 2 2 0.022mm,具体参数附在软件输入界面中,以计算 2πn
各因素对游隙的影响变化,如图 4 ~图 6 所示。 ω = 式中: ω ——内圈角速度,; 60 n ——每分钟的转速;
r—— 轴承内径之半,r = 0.5D 1 1
( mm); s1
r—— 近似取为内滚道直径之半,r 22
=0.5d (mm)。 i
3.5 轴承径向变形对游隙的影响
轴承径向工作载荷条件下,径向力使内圈产 生弹性接触变形,导致轴承径向游隙减小;轴承 外圈也将产生弹性接触变形而扩张,从而引起轴 承径向游隙增加;由于前者的减小量小于后者的 增加量,因此滚动体与套圈的弹性接触变形导致 了游隙的增加。
3.6 工作游隙的合理选配
上述分析了各种因素对游隙的影响变化,轴 承的紧配合以及高转速的离心力作用会使轴承游 图 4 实际过盈量计算界面 隙量减小;温度对游隙可能增加也可能减小,这 取决于温升变化和轴承的几何设计结构;轴承的 径向负荷会使轴承的工作游隙增加。
因此,综合上述,由于未考虑润滑油、轴承 装配粗糙度等其它因素,保守选取轴承工作游隙 应至少满足:
Δ?d + ,U ,T (13),? iv
4 基于VB界面应用举例计算
由于上述公式计算较繁琐,为便于设计人员 使用,特依据上述公式,编写VB程序,能够
图 5 配合对游隙影响界面 快 速计算角接触球轴承实际过盈量以及分析各 因素 对工作游隙的影响,如图 3 所示界面。
图 6 温度和转速对游隙影响界面 经 程 序 计 算 得 , X X轴 承 有 效 过 盈 量 为 0.006 509 7mm,说明转速高,离心力作用引
图 3 角接触球轴承计算软件 (下转第23页)
第 4 期 李长生:轴承失效导致箱体破损原因分析 ?23?
在硬物擦伤及压痕。 (1)从各失效零件的损伤情况来看,6000- OR轴承首先发生失效的零件为轴承外圈。
(2)轴承外圈发生断裂后,由于轴承的运
转,钢球滚过外圈断裂处,同断裂处滚道尖角磕
碰,造成了钢球的表面压伤及碰伤,受伤后的钢
球在滚道中运转又引起了内外圈滚道的损伤。
(3)钢球及外圈损伤后,引起轴承运转不
畅,从而造成保持架受力变形。
(4)保持架受力变形后与外圈断裂部位接
触后产生保持架兜孔部位的磕伤,轴承运转不畅
引起的保持架受力随运转时间延长而增大。
(5)保持架受力增大与兜孔部位的磕伤引 图 2 外径面压痕 图 3 外圈内径断口 起保持架破损,钢球从滚道脱出散落于机器内
部,嵌入链轮内。 图 4 外圈内径轴向缺 图 5 保持架兜孔上的压 陷(磁粉探伤后) 痕 (6)内外圈及钢球热处理质量符合JB1255-
2001标准规定要求。
(7)磁粉探伤检测外圈断口附近有一轴向4 内外圈及钢球热处理质量检查 材料缺陷。 (8)通过上述分析后确定,外圈内径部位 对内外圈及钢球进行热处理质量检查,检查 存在的材料缺陷是导致外圈断裂的直接原因。 结果见表 1。
表1 内外圈及钢球热处理质量检查结果 6 建议及措施 型号 零件名称 淬火组织级别 硬度/HRC (1)使用管料毛坯制造轴承时,应在装配 6000-OR 钢球 2 64.3 64.2 64 前对轴承内外圈进行100%磁粉探伤,以消除经 内套 4 62.2 62.3 62.1 外套 3 62.1 61.9 62.2 常发生于车制管料毛坯轴承时出现的材料缺陷。
(2)轴承发生异常时应及时更换,以免造 经检测各零件淬回火组织及硬度符合
成箱体破损。 JB1255-2001标准规定要求。
(编辑:王立新)
5 综合分析及结论
(上接第18页)
起的内径及轴颈的配合直径的增量较大,有 温高转速等特点。因此,离心力和温度对工作游 效配合过盈量对游隙减小量为0.005 8mm,隙的影响不可忽略。
温 度对游隙的增加量为0.006 3mm,转速对
游隙 的减小量为0.003 3mm。因此,综合以参考文献:
上分析 结果,轴承初始选配游隙值至少
0.002 8mm。 [1] Harris T A,Kotzalas Michael N. 滚动轴承分析M[].北 京:
机械工业出版社,2009.
[2] 邓四二,贾义群. 滚动轴承设计原理[M].北京:中国标 5 结论
准出版社,2008.
(1)滚动轴承的工作游隙至关重要,应该 (编辑:钟 媛) 按照实际工况进行各因素的影响计算和校核。
(2)虽然配合对轴承工作游隙影响较大,
但对于特殊工况下使用的角接触球轴承,具有高
范文四:角接触轴承-内部游隙-预载荷
角接触轴承-内部游隙-预载荷
单列角接触球?轴承的内部游?隙只有在安装?后才能获得~而且取决于相?对另一个轴承?的调节量。该轴承在相反?方向上提供轴?向定位。
SKF任意配?对轴承以三种?不同游隙和预?载荷等级生产?。带游隙的轴承?组的等级为:
– CA轴向游隙?小于普通组,
– CB普通级轴?向游隙,普通级,,
– CC轴向游隙?大于普通组。
带CB游隙级?的轴承为标准?轴承~而一些较大的?轴承带G级游?隙。其它可供选用?的轴承游隙等?级见方阵图1。 带游隙的SK?F任意配对轴?承可结合在包?括任何数
量轴?承的轴承组中?。
带预载荷的轴?承组的等级为?:
– GA轻型预载?荷,标准,,
– GB中型预载?荷,
– GC重型预载?荷。
带GA级预载?荷的轴承为标?准轴承,方阵图1,。 同带游隙的S?KF任意配对?轴承相比~带预载荷的轴?承只能以两个?轴承成组配对?~否则预载荷会?增加。 游隙等级的数?值见表1和表2。 预载荷游隙等?级的数值见表3。
这些数值适用?于背对背或面?对面配对的未?安装轴承组~涉及到游隙时?~测量载荷为零?。
配对轴承的额?定转速~对于配对布置?的轴承~产品表中提供?的标准转速大?约低于单列轴?承的标准转速?的20%。
配对轴承的载?荷承受能力产?品表中给出的?轴承基本额定?载荷和疲劳载?荷极限值也适?用于配对安装?的轴承。
同单列轴承的?关系如下,配对布置的轴?承直接靠在一?起安装时有效?,:
:所有轴承配置?中的标准轴承?和背对背或面?对面配对
的S?KF Explor?er轴承的基?本额定动载荷?
C = 1,62 × C单列轴承
串联配置的S?KF Explor?er轴承的基?本额定动载荷?
C = 2 × C单列轴承疲?劳载荷极限
P = 2 × P uu单列轴承
轴向力的确定 ?
当施加径向载?荷给单列角接?触球轴承时,载荷从一条滚?道传送到另一?条时与轴承轴?线构成一个角?度,导致轴承内产?生内部轴向力?. 计算由两个单?列轴承和/或串联布置的?配对轴承组的?当量载荷时,必须考虑到这?一点。各种轴承配置?和载荷情况所?需公式见表。只有在轴承之 4?间的游隙调整?到几乎等于零?但也不加任何?预负载的情况?下,这些方程式才?适用。在所示配置中?,轴承甲承受径?向载荷FrA?,而轴承乙承受?径向载荷。FrAFr和?Fr?始BB
值,即使这些力作?用在与图中所?示相反的方向?上。径向载荷作用?于轴终看作正?
承的压力?中心(见产品表中的?尺寸a)。
变量R
表4 里的变量R有?考虑到轴承内?部的接触条件?。R/C以比的函数变K?量a
值表示,可从图解获得。K是作用在轴上?或轴承座的外?部轴向负荷,而 C 是必须能容纳?a
外部轴向负荷?的轴承基本额?定动载荷。如= 0 K,就用 R = 1 a
该图解难适用?于B和BE设?计的轴承,例如接触角度?为40?。对拥有其他接?触角度轴承的?公式应用,则根据表4b。
补充型号
识别SKF单列角接触?球轴承某些特性的?型号后缀解释?如下:?
A 30?接触角
AC 25?接触角
B 40?接触角
CA 任意配对安装的轴承(通用轴承);安装前背对背?配对或面对面?配对时,轴向内部游隙?小?
于普通组(CB)
CB 任意配对安装的轴承(通用轴承);安装前背对背?配对或面对面?配对时,轴向内部游隙?等?
于普通组
CC 任意配对安装的轴承(通用轴承);安装前背对背??配对或面对面配对时,轴向内部游隙?大?
于普通组(CB)
DB 两个轴承背对背配对?
DF 两个轴承面对面配对?
DT 两个轴承串联配对?
E 内部优化设计 ?
F 经机械加工窗型铜保持架、滚动体引导?
G 任意配对安装的轴承(通用轴承);背对背配对或?面对面配对时?,有轴向内部游?隙? GA 任意配对安装?的轴承;背对背配对或面对面配对时?,安装前有较轻?的预负荷? GB 任意配对安装的轴承;背对背配对或?面对面配对时?,安装前有中等??的预负荷 GC 任意配对安装的轴承;背对背配对或?面对面配对时?,安装前有较重?的预负荷? J 窗型冲压钢保持架,滚动体引导?
M 经机械加工窗型铜保持?架、滚动体引导,不同设计以一个数字区别,如:?M1 MB 机加工铜保持?架,内圈引导
N1 外圈带一个定位槽?
N2 外圈侧面带两个定位槽,间隔?180?配置
P 注模玻璃纤维增强尼龙?6,6保持架,滚动体引导
PH 窗型注模聚醚酮醚?(PEEK)保持架,滚动体引导
P5 尺寸和运行精度符合?ISO?公差5级标准 ?
P6 尺寸和运行精度符合?ISO?公差6级标准 ?
W64 固体润滑油填 充?
Y 冲压窗型铜保持架,以滚球定心?
轴承预载荷 - 轴承预载荷的?作用
提高刚性;
降低运行噪音;?
提高轴引导精度;?
补偿运行中的磨损和沉降(下沉)过程,并?
提供较长的使用寿命。?
高刚性
轴承刚性(单位为千牛顿?/微米)的定义为:作用在轴承上?的力同轴承中?弹性变形的比?例。预载荷轴承由?载荷引起的弹?性变形在一定?的载荷范围内?比无预载荷轴?承小。
无噪音运转
轴承的运行游?隙越小,滚动部件在无?载荷区的引导?就越好,轴承在运行中?的噪音就越小?。
精确的轴引导?
预载荷轴承提?供更精确的轴?引导,因为预载荷限?制了轴在载荷?下的弯曲能力?。例如,由于预载荷小?齿轮和差动轴?承而得以利用?的更精确的引?导和提高的刚?性意味着,齿轮啮合将保?持精确一致,额外的动态力?会降到最低。结果运行噪音?小,齿轮啮合经久?耐用。
磨损和沉降的?补偿
轴承配置在运?行中的磨损和?沉降过程会增?加游隙,但这可以用预?载荷补偿。
经久耐用
在一些应用中?,预载荷轴承配?置可提高运行?可靠性并延长?使用寿命。 程度适当的预?载荷可对轴承?的载荷分布产?生有利影响从?而有利于延长?使用寿命,请参见保持适当的预“?载荷”一节。
轴承预载荷 - 保持适当的预?载荷
为轴承配置选?择预载荷时,应记住预载荷?超过一定的最?佳数值时,刚性只在一定?程度上增加,而摩擦和因此?引起的发热会?增加,由于额外的始?终作用的载荷?,轴承使用寿命?会大幅度缩短?。
图解5 表示轴承寿命?同预载荷/游隙之间的关?系。由于过度预载?荷对轴承配置?的运行可靠性?所暗含的危险?,而且由于为了?确定适当预载?荷力通常所需?计算的复杂性?,最好同SKF?应用工程服务?部联系。
在调整轴承配?置的预载荷时?,应达到通过计?算或根据经验?确定的预载荷?力的数值,分散应尽可能?少,这一点也很重?要。这意味着,例如对使用圆?锥滚子轴承的?轴承配置,轴承应在调整?中转几圈,这样滚子就不?会歪斜,滚子端就会同?内圈的引导法?兰正确接触。如果不是这样?,检查中或测量?中得到的结果?就会不正确,最终的预载荷?就会比必要的?数值小得多。
范文五:角接触球轴承和圆锥滚子轴承的内部游隙调整
角接触球轴承和圆锥滚子轴承的内部游隙调整
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与其它圆柱孔径向轴承不同,单列角接触球轴承和圆锥滚子轴承的内部游隙,只有在一个轴承针对另一轴承进行调整时才能确立。
通常这些轴承是背靠背或面对面配对,其中一个轴承圈为轴向位移,直至达到选定的游隙或预负荷。游隙或预负荷的选择,取决于对轴承布局的性能和运转条件的要求。因此,下面的建议仅涉及角接触球轴承和圆锥滚子轴承的轴承布局的内部游隙调整。
安装时要达到适当的游隙值,可根据轴承的负荷和工作温度状况来确定。根据轴承的尺寸和布局、轴和轴承箱的制造材料以及两个轴承间的距离,安装时获得的初始游隙在实际运转中可能会变小或变大。例如,内外圈的温差热膨胀会造成运转中游隙的缩小,因此初始游隙必须相当大,才能避免轴承变形及其不利后果。
由于角接触球轴承和圆锥滚子轴承的径向和轴向内部游隙
之间存在一种明确的关系,所以,只需指定一个数值即可。一般是指定轴向内部游隙。然后可以通过下列方法从零游隙状态获得该指定值:松开或拧紧轴杆上的螺母或箱体轴孔中的螺环,或在一个轴承圈和它的支座之间插入校准的垫圈或垫片。用于调整游隙与测量设定游隙的实际方法,取决于待安装轴承数量的多寡。
例如,有一种方法是用装在轮毂上的千分表,检查轮毂轴承布局的设定轴向游隙。重要的是,在调整圆锥滚子轴承和测量游隙时,轴或轴承箱需朝不同方向旋转数周,以确保滚珠端部与内圈上的导缘有适当的接触。如果接触不当,测量结果就不精确,就不能达到预期的调整目的。
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