高速高精度日本原產(chǎn)NTN進(jìn)口軸承6317ZZC3/5K

東莞市西力軸承有限公司
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4.考慮足夠的承載能力

軸承選型時(shí)除正確選擇軸承類型外，所選軸承是否具有足夠的承載能力也是要考慮的關(guān)鍵因素。計(jì)算軸承受力得出軸承理論壽命是常用的衡量軸承承載能力的方法。冶金齒輪箱根據(jù)不同的應(yīng)用，一般都會(huì)有軸承理論壽命的要求，例如有些齒輪箱要求軸承壽命不低于5萬(wàn)h，有些應(yīng)用要求不低于3萬(wàn)h。通常在計(jì)算軸承壽命時(shí)，為得到保守軸承壽命，一般軸承旋轉(zhuǎn)速度選用平均工況條件轉(zhuǎn)速來(lái)替代旋轉(zhuǎn)速度。齒輪箱傳動(dòng)在功率恒定條件下，轉(zhuǎn)速降低會(huì)導(dǎo)致扭矩提高，而扭矩提高會(huì)導(dǎo)致軸承受力變大。軸承壽命與轉(zhuǎn)速成1∶1反比關(guān)系，但與受與許多貨車制造商合作，Timken進(jìn)行了一系列的試驗(yàn)去了解這種現(xiàn)象和開發(fā)防止這種失效的解決辦法。到目前為止，研究已經(jīng)表明，采用強(qiáng)迫滾子慢轉(zhuǎn)可改進(jìn)軸承的這種性能，這點(diǎn)可以用幾何修正軸承內(nèi)邊來(lái)實(shí)現(xiàn)。隨滾子座圈轉(zhuǎn)動(dòng)，滾子被適當(dāng)潤(rùn)滑，從而防止了摩擦腐蝕。

采用非線性有限元分析予測(cè)軸承性能

Timken已經(jīng)開發(fā)了一種先進(jìn)的非線性有限元分析法(F.E.A)，采用它不僅能予測(cè)變速箱軸承的性能，而且還同樣可予測(cè)齒輪和箱體的性能(參考6)。

本文每個(gè)軸承用二個(gè)節(jié)點(diǎn)來(lái)表示，用來(lái)分別模擬錐體和外圈的移動(dòng)矢量aium5og。

對(duì)于每個(gè)節(jié)點(diǎn)采用5個(gè)移動(dòng)分量(3個(gè)位移和2個(gè)轉(zhuǎn)角)，去計(jì)算終的赫茨(Hertzian)變形和滾子上的負(fù)荷。采用加于各滾子上的載荷分量，確定終的受力矢量{}(3個(gè)力和2個(gè)力矩)。因?yàn)槭茌d滾子數(shù)隨載荷大小而變以及滾子座圈的赫茨接觸區(qū)是非線性的，所以力矢量{}和移動(dòng)矢量rzqdanv之間關(guān)系是非線性的。

此外，5個(gè)移動(dòng)間存在一個(gè)有效的聯(lián)系，即例如錐體轉(zhuǎn)角的變化，或錐體的軸向位移將影響錐體上的終徑向負(fù)荷。

為用戶在其有限元方法內(nèi)樂(lè)意采用軸承單元的一個(gè)新的、極好的分析關(guān)系式已經(jīng)開發(fā)出來(lái)了，用戶可以用該非線性有限元分析式編制程序，對(duì)于每個(gè)軸承已給定出三個(gè)Timken參量C1、C2和C3，所以用戶可寫出一簡(jiǎn)單的關(guān)系式。

也可提供一個(gè)簡(jiǎn)單化線性化的軸承剛度，使用戶可采用一個(gè)線性的有限元分析關(guān)系式，相同的錐體節(jié)點(diǎn)和外圈節(jié)點(diǎn)分別作為一個(gè)軸和箱體的節(jié)點(diǎn)。軸習(xí)慣用B24F單元描述的，而箱體剛度用戶通常采用不同單元和許多節(jié)點(diǎn)來(lái)計(jì)算，對(duì)于一個(gè)變速箱箱體的網(wǎng)格需要10000至20000個(gè)節(jié)點(diǎn)。

舉例，如采用6個(gè)外圈，Timken要求增加大的箱體網(wǎng)格，轉(zhuǎn)
力成10倍關(guān)系，即軸承受力增大一倍，軸承壽命會(huì)降低10倍。對(duì)于一些重載及轉(zhuǎn)速較低的應(yīng)用，理論軸承壽命結(jié)果通常無(wú)法真實(shí)反映軸承性能，通常主要考慮軸承額定當(dāng)量與軸承受力比值是否大于安全系數(shù)，更的方法是通過(guò)分析軟件計(jì)算軸承滾子的大接觸應(yīng)力。

軸承公差配合

冶金齒輪箱軸承通常處于重負(fù)載、沖擊載荷、高轉(zhuǎn)速或低轉(zhuǎn)速等苛刻的運(yùn)行環(huán)境中，正確地選取軸承公差配合不僅利于軸承的安裝，同時(shí)可確保重載和沖擊載荷條件下軸承不會(huì)出現(xiàn)跑圈情況。一般來(lái)說(shuō)，軸承旋轉(zhuǎn)部件采用過(guò)盈配合，靜止不動(dòng)的部件采用間隙配合。軸承實(shí)際過(guò)盈配合范圍不僅根據(jù)軸承大小變化，而且在重載和高轉(zhuǎn)速應(yīng)用條件下應(yīng)采用比常規(guī)應(yīng)用條件更大的過(guò)盈配合。在選用英制圓錐滾子軸承時(shí)，應(yīng)注意英制軸承與公制軸承自身公差帶的差異而相應(yīng)調(diào)整配合軸及軸承座公差尺寸的范圍。英制軸承內(nèi)外圈直徑公差范圍均為“加公差”，與公制軸承正好相反。若軸與軸承座公差范圍依然按照公制軸承選取，英制軸承內(nèi)外圈均會(huì)出現(xiàn)過(guò)渡配合情況，導(dǎo)致軸承外圈安裝困難而內(nèi)圈易跑圈，影響軸承使用壽命。英制軸承具體公差配合尺寸應(yīng)參照軸承供應(yīng)商推薦尺寸。與英制軸承相比，公制大尺寸軸承公差配合選取較為簡(jiǎn)單，對(duì)于重載、軸承內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)外圈靜止的應(yīng)用條件，內(nèi)徑尺寸范圍320~500mm的大尺寸調(diào)心或圓柱滾子軸承，軸可采用r6公差范圍。對(duì)于內(nèi)徑尺寸超過(guò)500mm的調(diào)心或圓柱滾子軸承，軸可采用r7公差范圍。調(diào)心或圓柱滾子軸承座公差范圍均可選用H7或G7。

軸承初始游隙

圓錐滾子軸承初始游隙與球軸承、調(diào)心和圓柱滾子軸承定義不同，是指軸向游隙(BEP)，其他軸承均為徑向游隙(RIC)。軸承的初始游隙決定了軸承安裝及運(yùn)轉(zhuǎn)后的工作游隙。軸承的游隙決定了軸承工作承載區(qū)的大小，軸承初始游隙選擇太大會(huì)導(dǎo)致軸承工作承載區(qū)偏小，即承受力的滾子數(shù)量較少，導(dǎo)致軸承壽命降低。

圓錐滾子軸承游隙選擇太大還可能出現(xiàn)滾子磨損或撞擊保持架，導(dǎo)致保持架斷裂的情況發(fā)生。軸承初始游隙選擇太小會(huì)導(dǎo)致軸承發(fā)熱嚴(yán)重，出現(xiàn)軸承抱死和燒毀等情況。

冶金齒輪箱軸承初始游隙應(yīng)根據(jù)軸的過(guò)盈配合量及軸承旋轉(zhuǎn)速度推算得出。當(dāng)齒輪箱軸承內(nèi)圈與軸過(guò)盈配合時(shí)，軸承內(nèi)圈外徑會(huì)膨脹并吃掉部分初始游隙，初始游隙減掉過(guò)盈配合損失的游隙即為軸承的安裝游隙(MEP)。一般對(duì)于內(nèi)徑尺寸不超過(guò)400mm的英制雙列圓錐滾子軸承，安裝后的游隙范圍應(yīng)不大于0.5mm。對(duì)于內(nèi)徑超過(guò)400mm的大尺寸軸承，安裝后的大游隙范圍可放大到0.6mm左右。

冶金齒輪箱軸承初始游隙選擇一般不考慮環(huán)境溫度，而只考慮軸承內(nèi)外圈差值溫度，因?yàn)榄h(huán)境溫度會(huì)導(dǎo)致軸熱膨脹，但軸承座環(huán)境溫度的影響也會(huì)導(dǎo)致熱膨脹。軸承安裝后的游隙(MEP)減掉軸承內(nèi)外圈差值溫升吃掉的游隙，得到終軸承運(yùn)行游隙(OPE)。冶金齒輪箱大圓錐滾子軸承出于安全考慮，終運(yùn)行游隙一般不允許出現(xiàn)負(fù)游隙。公制圓柱與調(diào)心滾子軸承初始游隙的選取方法與圓錐滾子軸承類似但更簡(jiǎn)單，通常對(duì)于大尺寸、軸承內(nèi)圈過(guò)盈配合、外圈間隙配合和重載應(yīng)用條件，軸承初始游隙可采用標(biāo)準(zhǔn)C3游隙范圍。

軸承安裝尺寸在這些接觸應(yīng)力下產(chǎn)生的滾動(dòng)體與滾道的變形總量約為滾動(dòng)體直徑的0.0001倍。

向心軸承與推力軸承的基本額定靜負(fù)荷分別稱作徑向基本額定靜負(fù)荷與軸向基本額定靜負(fù)荷，用Cor與Coa表示，其數(shù)值載于軸承尺寸表。

２、當(dāng)量靜負(fù)荷

當(dāng)量靜負(fù)荷是指一種假想負(fù)荷，當(dāng)軸承靜止或轉(zhuǎn)速極低時(shí)，該假想負(fù)荷下承受負(fù)荷的滾動(dòng)體與滾道的接觸面中央產(chǎn)生與實(shí)際負(fù)荷條件下相同的接觸應(yīng)力。

向心軸承與推力軸承的當(dāng)量靜負(fù)荷分別采用通過(guò)軸承中心的徑向負(fù)荷與通過(guò)軸承中心線的軸向負(fù)荷。當(dāng)量靜負(fù)荷由式１７到式２０計(jì)算：
 
當(dāng)量靜負(fù)荷可由下式計(jì)算：


這里：

  Por:徑向當(dāng)量靜負(fù)荷，N{kgf}
  Poa:軸向當(dāng)量靜負(fù)荷，N{kgf}
  Fr:徑向負(fù)荷，N{kgf}
  Fa:軸向負(fù)荷，N{kgf}
  Xo:徑向靜負(fù)荷系數(shù)
  Yo:軸向靜負(fù)荷系數(shù)（靜負(fù)荷系數(shù)Xo與Yo載于軸承尺寸表）      
      

３、安全系數(shù)

軸承的允許當(dāng)量靜負(fù)荷雖取決于軸承的基本額定靜負(fù)荷，但由于上述變形量（局部凹陷量）決定的軸承使用限度則隨對(duì)軸承的性能要求及使用條件而有所不同。

因此，為分析基本額定靜負(fù)荷的安全度，根據(jù)

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