一批相同型号的滚动轴承在正常使用条件下,当达到基本额定寿命时,仍正常工作的轴承约有()。
A 、10%
B 、90%
C 、100%
D 、50%
【正确答案:B】
滚动轴承的基本额定寿命是指同一批轴承,在同一的条件下,其中10%的轴承产生疲劳点蚀,而90%的轴承不产生疲劳点蚀时,轴承所转的总圈数或在一定转速下的工作小时数。
滚动轴承中任一元件出现接触疲劳磨损前的运转总转数或在一定转速下的总工作时数,称为轴承寿滚动轴承的寿命参差很大,同一批生产的轴承在相同条件下运转,其寿命可相差数倍甚至数十倍。同一批轴承中的90%在疲劳剥落前能达到或超过的总转数(或工作时数)时称为额定寿命L。
额定寿命为100万转时所能承受的载荷为额定动负荷C。承受载荷最大的滚动体与滚道接触处的塑性变形量之和达到万分之一滚动体直径时,所能承受的负荷为额定静负荷C0。额定负荷越大,轴承的负荷能力越强。向心轴承的额定负荷是纯径向负荷,推力轴承的额定载荷是纯轴向载荷。轴承的实际负荷情况常与额定负荷不同,须换算成当量负荷。
在当量动负荷P作用下,轴承的寿命与实际负荷条件下的寿命相同。在当量静负荷P0作用下,负荷最大的滚动体和滚道接触处的总塑性变形量与实际载荷条件下的相同。轴承的额定寿命、额定动负荷与当量动负荷之间的关系为
公式
式中ε为寿命指数:球轴承ε=3,滚子轴承ε=10/3。在选择轴承时通常取机器中修或大修期限作为轴承的预期寿命。例如,不经常使用的设备为500~2000小时;每天工作8小时连续使用的机器为2~3万小时;每天连续使用24小时的机器为 4~10万小时。实际上达到预期寿命时只有少数轴承损坏。
扩展资料:
正确使用
1、轴承的拆装
轴承安装前应清洗干净。安装时,应使用专用工具将辅承平直均匀地压入,不要用手锤敲击,特别禁止直接在轴承上敲击。当轴承座圈与座孔配合松动时,应当修复座孔或更换轴承,不要采用在轴承配合表面上打麻点或垫铜皮的方法勉强使用。轴承拆卸时应使用合适的拉器将轴承拉出,不要用凿子、手锤等敲击轴承。
2、轴承的润滑
滚动轴承常用的润滑剂有润滑油和润滑脂两种。当轴的圆周速度小于4-5m/s时,或汽车上不能使用润滑油润滑的部位,都采用润滑脂润滑。润滑脂润滑的优点是密封结构简单,润滑脂不易流失,受温度影响不大,加一次润滑脂可以使用较长的时间。
使用润滑脂要注意两个问题,一是要按汽车说明书的要求,选用合适牌号的润滑脂。例如,汽车水泵轴承就不宜选用纳基润滑脂,因其耐水性较差。二是加入轴承中的润滑脂要适量,一般只充填轴承空腔的1/2-l/3为宜,过多不但无用,还会增加轴承的运转阻力,使之升温发热。特别要注意的是汽车轮毂轴承,要提倡“空毂润滑”,即只在轴承上涂一层适量的润滑脂即可,否则,不但浪费和散热不良,还会使润滑脂受热外溢,可能影响制动性能。
润滑油润滑的优点是摩擦阻力小,并能散热,主要用于高速和工作环境温度较高的轴承。润滑油的牌号要按汽车说明书的要求选用,并接汽车保养周期及时更换,放出旧油后要对机构进行清洗后再加新油,加油应加到规定的标线,或与加油口平齐(视汽车具体结构、要求而定),不可多加。
参考资料来源:百度百科-滚动轴承
一、额定寿命与额定动载荷1、轴承寿命在一定载荷作用下,轴承在出现点蚀前所经历的转数或小时数,称为轴承寿命。由于制造精度,材料均匀程度的差异,即使是同样材料,同样尺寸的同一批轴承,在同样的工作条件下使用,其寿命长短也不相同。若以统计寿命为1单位,最长的相对寿命为4单位,最短的为0.1-0.2单位,最长与最短寿命之比为20-40倍。为确定轴承寿命的标准,把轴承寿命与可靠性联系起来。
2、额定寿命同样规格(型号、材料、工艺)的一批轴承,在同样的工作条件下使用,90%的轴承不产生点蚀,所经历的转数或小时数称为轴承额定寿命。
3、基本额定动载荷为比较轴承抗点蚀的承载能力,规定轴承的额定寿命为一百万转(106)时,所能承受的最大载荷为基本额定动载荷,以C表示。也就是轴承在额定动载荷C作用下,这种轴承工作一百万转(106)而不发生点蚀失效的可靠度为90%,C越大承载能力越高。 对于基本额定动载荷(1)向心轴承是指纯径向载荷(2)推力球轴承是指纯轴向载荷 (3)向心推力轴承是指产生纯径向位移得径向分量二、轴承寿命的计算公式: 洛阳轴承厂以208轴承为对象,进行大量的试验研究,建立了载荷与寿命的数字关系式和曲线。式中: L10--轴承载荷为P时,所具有的基本额定寿命(106转)C--基本额定动载荷 Nε--指数 对球轴承:ε=3 对滚子轴承:ε=10/3 P--当量动载荷(N) 把在实际条件下轴承上所承受的载荷 A、R ,转化为实验条件下的载荷称为当量动载荷,对轴承元件来讲这个载荷是变动的,实验研究时,轴承寿命用106转为单位比较方便(记数器),但在实际生产中一般寿命用小时表示,为此须进行转换 L10×106=Lh×60n 所以滚动轴承寿命计算分为: 1、已知轴承型号、载荷与轴的转速,计算Lh; 2、已知载荷、转速与预期寿命,计算C ,选取轴承型号。 通常取机器的中修或大修界限为轴承的设计寿命,一般取Lh'=5000,对于高温下工作的轴承应引入温度系数ft Ct=ftCt≤120125150200300ft10.950.900.800.60上两式变为:对于向心轴承 对于推力轴承三、当量动载荷P的计算在实际生产中轴承的工作条件是多种多样的,为此,要把实际工作条件下的载荷折算为假想寿命相同的实验载荷--当量载荷。 对于N0OOO、NU0OOO、NJ0OOO、NA0000只承受径向载荷:Pr=Rfp 对于51000、52000只承受轴向载荷:Pa=Afp对于其它类型轴承2OOOO、lOO00、20OOO、60000、70000、30000、29000 Pr=fp(XR+YA) 式中:R--轴承实际上承受的径向载荷A--轴承实际上承受的轴向载荷x--径向折算载荷系数Y--轴向折算载荷系数fp--载荷系数,考虑载荷和应力的变化、机器惯性等四、向心推力轴承轴向载荷的计算 1.压力中心 外圈是反力作用线与轴心线交点 对于向力推力轴承 式中: Dm=0.5(D十d) 对于跨度较大的轴,为简化计算假设压力中心在轴承宽度中心。
2.轴向载荷计算 首先介绍:轴承正装图13-13 b),铀承反装图13-13a) 向心推力轴承承受径向载荷时,要产生派生轴向力S, 按表13-7计算: 70000C:S=0.4R 70OOOAC:S=0.7R 70OOOB:S=R 30OOO:S=R/(2Y) 图13--13所示为一对向心推力轴承支承的轴,其上作用载荷为 Fr、Fa 为计算出各轴承上的当量动载荷P必须首先求出R1、A1和R2、A2。根据Fr很容易求出R1、R2;而计算A1、A2时不仅考虑Fa,还应考虑派生轴向力 S1,S2图b)示为正装,取轴、内圈和滚动体为分离体,在 Fr作用下,轴承外圈对分离体的支反力N分解为R、S 图S2和Fa同向 1)如果 Fa+S2=S1 为保持平衡 A1=Fa+S2 A2=S1 2)如果 Fa+S2>S1时,则轴有向左窜动趋势;为保持平衡,轴承上必受轴承外圈一个平衡力Fb1 轴承1被压紧: A1=Fa+S2=S1+Fb1 轴承2被放松: A2=S1+Fb1-Fa=S2 3)如果 Fa+S2<S1时,则轴有向右窜动趋势,轴承2被压紧,轴承1放松,为保持平衡,轴承2上受轴承外圈平衡力Fb2被压紧轴承2:A2=S1-Fa=S2+Fb2 被放松轴承1:A1=Fa+S2+Fb2=S1 下面归纳30000、70000轴承计算轴向载荷A的方法: (l)根据轴承安装结构,先判明轴上全部轴向力合力的指向,分清被压紧和放松轴承,合力由面指向背的轴承被压紧。 (2)被压紧轴承,轴向力 A等于除本身派生轴向力外,其它轴向力的代数和。 (3)被放松轴承,轴向力 A等于它本身派生轴向力。
五、滚动轴承的静载荷 对于转速低或基本不旋转的轴承,滚动接触面上由于接触应力过大,而产生永久的过大凹坑,称为塑性变形,导致冲击振动。为此,应按静强度选择轴承尺寸,同样用额定静载荷表征轴承抵抗塑性变形的能力。额定静载荷:规范上规定使受载最大滚动体与较弱的套圈滚道上产生永久变形量之和,等于滚动体直径的万分之一时的载荷,作为额定静载荷以 C0示之。 手册上列出了各类各型号轴承的C0 值。 静强度计算 C0≥S0P0 1.当量静载荷P0(l)6OOOO,30OOO,70OOO,l0OOO,200OOOP0=X0R+Y0A 式中: X0、Y0 见表13-8求取的P0如果P0<R时,取P0=R (2)推力轴承P0A=A+2.3tgα 2.S0--静强度的安全系数,表13-8
(一)滚动进口轴承疲劳寿命的校核计算一、基本额定寿命和基本额定动载荷所谓NSK轴承寿命,对于单个滚动轴承来说,是指其中一个套圈或滚动体材料首次出现疲劳点蚀之前,一套圈相对于另一套圈所能运转的转数。由于对同一批轴承(结构、尺寸、材料、热处理以及加工等完全相同),在完全相同的工作条件下进行寿命实验,滚动轴承的疲劳寿命是相当离散的,所以只能用基本额定寿命作为选择轴承的标准。基本额定寿命:是指一批相同的NTN轴承,在相同条件下运转,其中90%的轴承在发生疲劳点蚀以前能运转的总转数(以转为单位)或在一定转速下所能运转的总工作小时数。基本额定动载荷C:当轴承的基本额定寿命为转时,轴承所能承受的载荷值。基本额定动载荷,对向心FAG轴承,指的是纯径向载荷,并称为径向基本额定动载荷,用表示;对推力轴承,指的是纯轴向载荷,并称为轴向基本额定动载荷,用表示;对角接触球轴承或圆锥滚子轴承,指的是使套圈间只产生纯径向位移的载荷的径向分量。不同型号的轴承有不同的基本额定动载荷值,它表征了不同型号轴承承载能力的大小。
二、滚动轴承疲劳寿命计算的基本公式图9-7 nachi轴承的载荷-寿命曲线图9-7是轴承的载荷-寿命曲线,它表示了载荷P与基本额定寿命之间的关系。此曲线用公式表示为:(转) (9-1)式中:P 为当量动载荷(N); ε 为寿命指数,对于球轴承 ε =3;对于滚子轴承 ε =10/3。实际计算时,常用小时数表示轴承寿命为:(h) (9-2)式中:n为代表INA轴承的转速(r/min)。温度的变化通常会对轴承元件材料产生影响,轴承硬度将要降低,承载能力下降。所以需引入温度系数 ft (见表9-5),对寿命计算公式进行修正:(转)(9-3) (h)(9-4)表9-5 温度系数 ft轴承工作温度(℃) ≤120 125 150 175 200 225 250 300 350 温度系数ft 1.00 0.95 0.90 0.85 0.80 0.75 0.70 0.6 0.5 疲劳寿命校核计算应满足的约束条件为'式中:' 为koyo轴承预期计算寿命,列于表9-6,可供参考。如果当量动载荷P和转速n已知,预期计算寿命' 也已被选定,则可从公式(9-5)中计算出轴承应具有的基本额定动载荷' 值,从而可根据' 值选用所需轴承的型号: (9-5)表9-6 推荐的timken轴承预期计算寿命机器类型 预期计算寿命 (h) 不经常使用的仪器或设备,如闸门开闭装置等 300~3000 短期或间断使用的机械,中断使用不致引起严重后果,如手动机械等 3000~8000 间断使用的机械,中断使用后果严重,如发动机辅助设计、流水作业线自动传送装置、长降机、车间吊车、不常使用的机床等 8000~12000 每日8小时工作的机械(利用率较高),如一般的齿轮传动、某些固定电动机等 12000~20000 每日8小时工作的机械(利用率不高),如金属切削机床、连续使用的起重机、木材加工机械、印刷机械等 20000~30000 24小时连续工作的机械,如矿山升降机、纺织机械、泵、电机等 40000~60000 24小时连续工作的机械,中断使用后果严重。如纤维生产或造纸设备、发电站主电机、矿井水泵、船舶浆轴等 100000~200000 三、滚动轴承的当量动载荷滚动IKO轴承的基本额定动载荷对于向心轴承,是指内圈旋转、外圈静止时的径向载荷,对向心推力轴承,是使滚道半圈受载的载荷的径向分量。对于推力轴承,基本额定动载荷是中心轴向载荷。因此,必须将工作中的实际载荷换算为与基本额定动载荷条件相同的当量动载后才能进行计算。换算后的当量动载荷是一个假想的载荷,用符号表示。在当量动载荷作用下的轴承寿命与工作中的实际载荷作用下的寿命相等。在不变的径向和轴向载荷作用下,当量动载荷的计算公式是: (9-6a)式中:为轴承所受的径向载荷(N),即轴承实际载荷的径向分量; 为轴承所受的轴向载荷(N),即轴承实际载荷的轴向分量; 为径向载荷系数,将实际径向载荷转化为当量动载荷的修正系数,见表9-7; 为轴向载荷系数,将实际轴向载荷转化为当量动载荷的修正系数,见表9-7。对于只能承受纯径向载荷的向心圆柱滚子轴承、滚针轴承、螺旋滚子轴承:=(9-6b)对于只能承受纯轴向载荷的推力轴承:=(9-6c)根据轴承的实际工作情况,还需引入载荷系数(表9-8)对其进行修正,修正后的当量动载荷应按下面的公式进行计算:=(+) (9-7a)= (9-7b)= (9-7c)表9-8 载荷系数 f p 载荷性质 f p 举例 无冲击或轻微冲击 1.0~1.2 电机、汽轮机、通风机、水泵等 中等冲击或中等惯性力 1.2~1.8 车辆、动力机械、起重机、造纸机、冶金机械、选矿机、卷扬机、机床等 强大冲击 1.8~3.0 破碎机、轧钢机、钻探机、振动筛等 在表9-7中,e为轴向载荷影响系数或称判别系数:当时,表示轴向载荷的影响较大,计算当量动载荷时必须考虑的作用,此时: =(+)当时,表示轴向载荷的影响较小,计算当量动载荷时可忽略,此时: =注意:
1、在式9-7中,是轴承所受的径向载荷,通常为轴承水平面径向支反力与垂直面径向支反力的矢量和;
2、对于深沟球轴承,其轴向载荷由外界作用在轴上的轴向力决定,所指向的轴承,其所承受的轴向力为外界作用在轴上的轴向力(=),另一轴承所承受的轴向力为零;对于角接触球轴承和圆锥滚子轴承,其轴向力由外界的总轴向作用力与各轴承因径向载荷产生的派生轴向力S之间的平衡条件得出。 四、角接触球轴承与圆锥滚子轴承的轴向载荷的计算。角接触球轴承和圆锥滚子轴承承受纯径向载荷时,要产生派生的轴向力,图9-7所示为两种不同安装方式时,由纯径向载荷产生派生轴向力的情况。其中:a)为正装(或称为"面对面"安装,这种安装方式可以使支点中心靠近)(图9-8a);b)为反装(或称"背靠背"安装,支点中心距离加长)(图9-8b)。安装方式不同时,所产生的派生轴向力的方向也不同,但其方向总是由轴承宽度中点指向载荷中心的。 (a) 正装 (b) 反装图9-8 角接触球轴承轴向载荷分析角接触球轴承及圆锥滚子轴承的派生轴向力的大小按表9-9计算。但计算支反力时,若两轴承支点间的距离不是很小,为简便起见,可以轴承宽度中点作为支反力的作用点,这样处理,误差不大。表9-9 约有半数滚动体接触时派生轴向力S 的计算公式圆锥滚子轴承 角接触球轴承 70000C(a =15°) 70000AC(a =25°) 70000B(a =40°) S=Fr/(2Y)① S=0.5Fr S=0.7Fr S=1.1Fr 注:① Y 是对应于表9-7中Fa/Fr>e时的Y 值。 图9-9所示为一成对安装的向心角接触轴承(可以是角接触球轴承或圆锥滚子轴承),及分别为作用于轴上的径向外载荷及轴向外载荷。两轴承所受的径向载荷为及,相应的派生轴向力为及。 图9-9 向心角接触轴承的轴向载荷取轴和轴承内圈为分离体,当轴处于平衡状态时,应满足:+=如果+>,如图9-10所示,则轴有右移的趋势,此时右边轴承Ⅱ被"压紧",左边轴承Ⅰ被"放松"。但实际上轴并没有移动。因此,根据力的平衡关系,作用在轴承Ⅱ的外圈上的力应是+',且有:+=+'故' =+- 图9-10 轴向力示意图(S1+FA>S2时)作用在轴承Ⅱ上的总的轴向力为:=+' = + (9-8a)作用在轴承Ⅰ上的轴向力为(即轴承1只受其自身的派生轴向力):=(9-8b)如果+<(见图9-11)。此时轴有左移的趋势,轴承Ⅰ被"压紧",轴承Ⅱ被"放松",为了保持轴的平衡,在轴承Ⅰ的外圈上必有一个平衡力' 作用,作与上述同样的分析,得作用在轴承Ⅰ及轴承Ⅱ上的轴向力分别为: 图9-11 轴向力示意图(S1+FA<S2时)=- (9-9a)= (9-9b)综上可知,计算角接触球轴承和圆锥滚子轴承所受轴向力的方法可归结为:
(1) 根据轴承的安装方式及轴承类型,确定轴承派生轴向力、的方向、大小;(2) 确定轴上的轴向外载荷的方向、大小(即所有外部轴向载荷的代数和);(3) 判明轴上全部轴向载荷(包括外载荷和轴承的派生轴向载荷)的合力指向;根据轴承的安装形式,找出被"压紧"的轴承及被"放松"的轴承;(4) 被"压紧"轴承的轴向载荷等于除本身派生轴向载荷以外的其它所有轴向载荷的代数和(即另一个轴承的派生轴向载荷与外载荷的代数和);(5) 被"放松"轴承的轴向载荷等于轴承自身的派生轴向载荷。 (二)极限转速校核滚动轴承转速过高,会使摩擦表面间产生很高的温度,影响润滑剂的性能,破坏油膜,从而导致滚动体回火或元件胶合失效。因此,对于高速滚动轴承,除应满足疲劳寿命约束外,还应满足转速的约束,其约束条件为式中:为滚动轴承的最大工作转速; 为滚动轴承的极限转速。滚动轴承的极限转速值已列入轴承样本中,在有关标准和手册可以查到。但这个转速是指负荷不太大(P≤0.1C,C为基本额定动载荷),冷却条件正常,且轴承公差等级为0级时的最大允许转速。当轴承在重负荷(P>0.1C)下工作时,接触应力将增大;向心轴承受轴向力作用时,将使受载滚动体增加,增大轴承接触表面间的摩擦,使润滑态变坏。这时,要用负荷系数 f1 和负荷分布系数 f2 对手册中的极限转速值进行修正。这样,滚动轴承极限转速的约束条件为: ≤ f1f2式中:f1、f2的值可从图9-12中查得。 (a) 载荷系数 (b) 载荷分配系数图9-12 载荷系数和载荷分配系数 (三)静强度校核由于不转动或转速极低的轴承,其主要的失效形式是产生过大的塑性变形,因此,静强度的校核的目的是要防止轴承元件产生过大的塑性变形。其约束强度条件为或式中:S0为轴承静强度安全系数,其值见表9-10;为径向额定静载荷。它是在最大载荷滚动体与滚道接触中心处,引起与下列计算接触应力相当的径向静载荷:对调心球轴承为4600MPa;对所有其它的向心球轴承为4200MPa;对所有向心滚子轴承为4000MPa。对单列角接触球轴承,其径向额定静载荷是指使轴承套圈间仅产生相对纯径向位移的载荷的径向分量。为轴向额定静载荷。它是在最大载荷滚动体与滚道接触中心处,引起与下列计算接触应力相当的中心轴向静载荷:对推力球轴承为4200MPa;对所有推力滚子轴承为4000MPa。为径向当量静载荷。它是指最大载荷滚动体与滚道接触中心处,引起与实际载荷条件下相同接触应力的径向静载荷。为轴向当量静载荷。它是指最大载荷滚动体与滚道接触中心处,引起与实际载荷条件下相同接触应力的轴向静载荷。、 可从有关设计手册中查到。、可分别按下面的公式进行计算。(1)对深沟球轴承、角接触球轴承、调心球轴承:
(取上两式计算值较大者)(2)向心球轴承和0°的向心滚子轴承: 0°;;(取上两式计算值较大者)a=0°(且仅承受径向载荷的向心滚子轴承);(3)a=90°的推力轴承:=(4)90°的推力轴承:=2.3tga+对于双向SKF轴承,此公式适用于径向载荷与轴向载荷之比为任意值的情况。对于单向轴承,当/≤0.44ctga时,该公式是可靠的。当/大至0.67ctga时,该公式仍可给出满意的值。式中:和分别为当量静载荷的径向载荷系数和轴向载荷系数,其值见表9-11。 为轴承径向载荷即轴承实际载荷的径向分量(N); 为轴承轴向载荷即轴承实际载荷的轴向分量(N); a 为接触角。表9-10 静载荷安全系数轴承使用性况 使用要求、负荷性质及使用场合 旋转轴承 对旋转精度和平稳性要求较高,或受强大冲击负荷一般情况对旋转精度和平稳性要求较低,没有冲击或振动 1.2~2.50.8~1.20.5~0.8 在工作载荷下基本不旋转或摆动轴承 水坝门装置吊桥附加动载荷较小的大型起重机吊钩附加动载荷很大的小型装卸起重机吊钩 ≥1.0≥1.5≥1.0≥1.6 各种使用场合下的推力调心滚子轴承 ≥2 表9-11 系数和的值轴承类型 单列向心球轴承 双列向心球轴承 0°的向心滚子轴承 ② ①② ① 深沟球轴承 0.6 0.5 0.6 0.5 0.5 1 0.22ctga 0.44ctga 角接触球轴承a(°) 15202530354045 0.50.50.50.50.50.50.5 0.460.420.380.330.290.260.22 1111111 0.920.840.760.660.580.520.44 圆锥滚子轴承 0.5 0.22ctga 1 0.44ctga 调心球轴承(0°) 0.5 0.22ctga 1 0.44ctga 注:①对于两套相同的单列深沟球轴承以"背对背"或“面对面”安装(成对安装)在同一轴上作为一个支承整体运转情况下,计算其径向当量静载荷时用双列轴承的和值,以和为作用在该支承上的总载荷。
②对于中间接触的值,用线性内插法求得。本文地址: http://www.nskfag.org/news/201012_32335.html