转盘轴承承载能力及额定寿命的计算方法汪洪1,陈原2(1.瓦房店轴承集团有限公司技术中心,辽宁瓦房店116300;2.洛阳轴承研究所,河南洛阳471039)摘要:以Hertz弹性接触理论和Lundberg-Palmgren的疲劳寿命理论为基础,结合转盘轴承特殊的结构形式和受载条件,导出了接触强度校核及寿命估算的理论公式以及动、静承载能力曲线的绘制方法,并绘制了动、静承载能力曲线,为转盘轴承的设计和选型提供了可靠的理论依据。关键词:滚动轴承;转盘轴承;承载;接触强度;寿命中图分类号:TH133.33文献标志码:B文章编号:1000-3762(2008)02-0007-03转盘轴承与普通轴承相比在承载方式上有很大的差异。普通轴承主要承受径向力和轴向力,而转盘轴承则主要承受轴向力和倾覆力矩。正是由于这种受力特点,目前广泛使用的滚动轴承额定动、静载荷及寿命计算方法都无法应用到转盘轴承的设计和选型中。转盘轴承又是个性化要求很高的产品,在进行内部尺寸设计时应充分考虑载荷的大小和方向等因素。然而由于载荷的特殊性,准确的受力分析依靠手工计算无法完成,使得此类轴承的设计和选型都存在很大的盲目性。为此,开发了转盘轴承承载能力计算程序,现就该程序所依据的理论基础和计算方法加以介绍。1滚动体载荷分布的计算滚动体载荷分布的求解是进行接触强度计算和工作寿命计算的基础。根据计算方法的不同可以分为下面两种解法。1.1解析求解法[1]解析求解法假设转盘轴承仅承受轴向力和倾覆力矩,且内、外圈间不发生相对径向位移。这种简化假设虽能大大降低计算难度,提高求解速度,但由于套圈沿径向的静平衡条件未能满足,因此,解析求解法求得的滚动体载荷通常偏大。由于在绘制转盘轴承的承载曲线时需要计算数十种载荷条件,为提高计算速度,可采用解析求解法。1.2数值求解法数值求解法则可适用于各种受力情况。虽然该法的求解速度较低,但计算精度较高。因此,在进行接触强度校核和工作寿命计算时,采用数值收稿日期:2007-10-09;修回日期:2007-11-07求解法以便获得更高的计算精度。下面以四点接触球轴承为例介绍数值求解法。假定外圈固定不动,当轴承内圈受到轴向力Fa,径向力Fr和倾覆力矩M的同时作用时,会相应地产生轴向位移δa,径向位移δr和转角θ。设角度<是受载荷最大的钢球与其他钢球之间的夹角。轴承在受载之前,任意角位置处内外圈沟曲率中心的距离均相同,称为原始沟心距A,则A=(fi+fe-1)Dw。四点接触球转盘轴承内、外圈上均有两组沟道。主要承受轴向力的沟道称为主推力沟道,另一沟道则称为辅推力沟道。轴承受载后,主、辅推力沟道的沟心距均发生了改变。在任意角位置<处,主、辅推力沟道的沟心距Sm<,Ss<分别改变为Sm<=[(Asinα0+δa+Riθcos<)2+(Acosα0+δrcos<)2]1/2Ss<=[(Asinα0-δa-Riθcos<)2+(Acosα0+δrcos<)2]1/2Ri=12Dpw+(fi-0.5)Dwcosα0式中:α0是原始接触角;Dpw为球组节圆直径;Dw为钢球直径。钢球与主、辅推力沟道的总的弹性变形量δ
