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            第10讲 轴承的选择方法(其3)~“轴承的尺寸和寿命”~

            来源: 发布日期:2020-03-16 10:21

            轴承的选择方法(其2)中介绍了“轴承排列的确定方法”。

            轴承的选择方法(其1)~“轴承的选择步骤”和“种类”~

            轴承的选择方法(其2)~“轴承排列的确定方法”~


            为确认所选轴承种类是否妥当,此次将介绍“轴承的尺寸和寿命”。


            选择轴承时,要确保轴承在机械中稳定旋转,必须确定合适的轴承尺寸。确定尺寸时应注意些什么呢?

            下面介绍确定轴承尺寸时需要确认的两项内容。

            •轴承应满足必要寿命
            •轴承应顺畅旋转


            1. 轴承的寿命

            1)轴承的必要寿命

            轴承寿命的设定值过长将导致成本浪费,根据机械的用途及使用条件确定适当的寿命这一点非常重要。
            表2中根据经验列举出了各类机械采用的轴承的必要寿命时间。



             

            参考:机械要求的轴承寿命



            2)何谓轴承的寿命?

            轴承的寿命该如何确定呢?

            轴承在承受旋转载荷时,每当滚动体(滚珠或滚子)在内圈,外圈的滚道表面上通过时,都会对其反复施加载荷(参见图1)。


            这种反复负荷会对与滚动体滚动面接触的内圈、外圈滚道面产生很大的压力。最终导致轴承材料疲劳,使滚道面或滚动面表面产生鱼鳞状剥落(参见图2)。


            这种到滚动疲劳损伤产生为止的总转数叫做轴承的“滚动(疲劳)寿命”,是可以预测的。
            轴承的滚动寿命参差不齐,一组相同轴承在相同条件下使用时,其中90%的轴承能在未产生疲劳损伤的状态下旋转的总转数,叫做“基本额定寿命”。 

            3)轴承寿命的确认

            进行机械设计时,应选择“基本额定寿命”在规定时间内不会产生滚动疲劳损伤的轴承。
            “基本额定寿命”可使用以下两种负荷进行预测。

            基本额定动负荷

            “基本额定动负荷”是指“轴承抗滚动疲劳的强度(能力)”。
            即轴承旋转100万次时产生“滚动疲劳”的负荷。

            “滚动轴承综合产品目录”的尺寸表中,记载了不同轴承种类、尺寸的“基本额定动负荷”
            (参见表3)。


            当量动负荷

            机械中安装的轴承需要承受不同大小、方向的负荷。但是,这些负荷无法直接与“基本额定动负荷”相比较。因此,探讨轴承的寿命时,需要计算与实际承受的负荷及转速下的寿命相同的负荷。

            这种负荷叫做“当量动负荷”。

            参考:轴承负荷的计算方法
            参考:当量动负荷的计算方法

            使用“基本额定动负荷”和“当量动负荷”计算轴承的“基本额定寿命”(参见图4)。




            确认所选轴承的寿命是否满足必要寿命(是否不足或超过太多)。如果不满足,请重新选择轴承尺寸。


            2. 确认轴承顺畅旋转

            如果向未旋转或低速旋转的轴承施加过大负荷,滚动体和内圈、外圈滚道面的接触部位会产生凹陷(永久变形)。这种凹陷会随着负荷的增加而增大,超过某个极限时,便会妨碍轴承顺畅旋转(参见图5及图6)。





            1)基本额定静负荷

            为防止凹陷扩大妨碍轴承顺畅旋转,轴承承受的负荷有限度规定。
            这种极限负荷叫做“基本额定静负荷”(参见图7)。




            轴承产品目录的尺寸表中,记载了不同轴承种类、尺寸的“基本额定静负荷”(参见表4)。


            2)当量静负荷

            机械中安装的轴承需要承受不同大小、方向的负荷。但是,这些负荷无法直接与“基本额定静负荷”相比较。因此,实际上需要计算与承受最大负荷的滚动体和内圈、外圈接触面间产

            生的接触相同的负荷。
            这种负荷叫做“当量静负荷”。
            参考:当量静负荷的计算方法

            比较“基本额定静负荷”和“当量静负荷”,确认凹陷导致的轴承的使用极限。
            参考:轴承的使用极限


            如果所选轴承不满足使用极限,请重新选择轴承尺寸。

            JTEKT为用户提供轴承寿命计算服务,敬请使用。
            参考:技术计算程序

            基本额定动负荷和基本额定静负荷的产品目录中的记载例


            参考:滚动轴承综合产品目录 深沟球轴承的尺寸表
             


            参考:滚动轴承综合产品目录 推力球轴承的尺寸表


            3. 轴承的主要尺寸和公称型号

            经过上述的轴承寿命探讨,如果仍不能满足机械的要求,则须变更轴承尺寸。
            这种情况下可使用轴承的主要尺寸和公称型号来选择适当尺寸的轴承。

            1)主要尺寸

            轴承的基本尺寸是指内径、外径、宽度或高度、倒角尺寸等表示轮廓的尺寸(参见图11和12)。轴承的产品目录中系统地刊载着相对于内径的主要尺寸。
            参考:主要尺寸


            2)公称型号

            “公称型号”是表示轴承特点的公称编号。

            此“公称型号”将轴承的种类、主要尺寸、旋转精度、内部游隙等进行系统性的命名并加以活用,以便于快速选择轴承。

            此外,很多轴承的主要尺寸在国际标准(ISO)中均有规定,日本的标准(JIS)也遵循该国际标准。因此,可以说轴承是一种国际化商品。

            公称型号的代表例


            详情如下:
            参考:轴承系列代号
            参考:公称型号的构成



            4. 总结

            此次介绍了确认所选轴承种类是否妥当的要点“轴承的尺寸和寿命”。

            1. 轴承寿命的设定应满足使用机械及使用条件。
            2. 选择“基本额定动负荷”满足设定寿命的轴承。
            3. 选择“基本额定静负荷”能确保顺畅旋转的轴承。
            4. 选择主要尺寸可满足这些要求的轴承。

            可使用轴承的公称型号方便地选择轴承。

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            作为所选轴承合适的下一步是检查轴承的旋转精度和刚度。




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