最新轴承设计与技术规范、故障诊断实务全书第十篇.pdf
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1、! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !
2、! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! “ “ “ “ 第十篇 滚动轴承及系统可靠性模型 与滑动轴承试验 第一章滚动轴承及系统可靠性模型 第一节普通滚动轴承及系统可靠性模型 一、 普通滚动轴承的可靠性模型 滚动轴承在机械设备中大量使用, 类型较多。常用滚动轴承为便于组织生
3、产和设计 选用, 各国均已制定了滚动轴承类型及尺寸系列国家标准。如图 !“ # ! # ! 所示, 一般滚 动轴承结构是由内圆 !、 外圈 $、 滚动体 % 和保持架 # ?;:9 的滚动轴承疲劳寿命计算公式 # ($%) !加以修 正就可以建立起滚动轴承寿命与轴承额定动负荷之间的关系表达式。 #/ !0!1 $ () % ! (!“ # ! # *) 或$ (!0!1) ! !%# ! ! / (!“ # ! # +) 式中, $ 是额定寿命 #)“下所对应的额定动负荷, 其数值可由机械工程手册中查得; % 是滚动轴承实际工作中承受的当量动负荷; !是指数, 球轴承! 1, 滚子轴承! !“
4、1; !0 是材料系数; !1是使用条件或润滑系数。 例: 某滚动轴承当量径向载荷 %: 2AB, 若要求工作寿命为 + C !“ !“转, 试按可靠度 为 )*(选择滚动轴承, 其中 !0 !1 !.“; 若当量径向载荷 %: *AB, 试求选择好的滚动 轴承在同样的工作寿命下其可靠度的大小。 ,0!0 第一章滚动轴承及系统可靠性模型 解: !选择滚动轴承型号 由表 !“ # ! # ! 查得, ! $ “%) 而对同时承受径向载荷 #,和轴向载荷 #:的滚动轴承来说, 其组合情况千变万化, 但在此可用一个与实际作用外载效果相同的当量动负荷来替代。轴承的当量动负荷 # 与实际外载 #,和 #
5、:的关系为 #:(!“ # ! # 3?) 式中, #,是径向载荷; #:是轴向载荷; “5 是径向载荷系数; “是轴向载荷系数。“5 和 “的数值见表 !“ # ! # -。 0)!) 第十篇滚动轴承及系统可靠性模型与滑动轴承试验 表 !“ # ! # $径向载荷系数 !%与轴向载荷系数 !所示, 此时 :, 滚动轴承系 统的可靠度。 解求轴承系统工作时间 #0 #0# 9 ?(% ! !() !“ 3 ($“ ($ 第一章滚动轴承及系统可靠性模型 轧辊轴承承受的疲劳载荷大多属于高载荷下的低周疲劳, 滚动体的寿命主要是裂纹 扩展阶段的寿命, 而无裂纹寿命所占比例极小, 可忽略不计, 故轴承寿
6、命为裂纹扩展阶段 的寿命。 假设: 在滚动体中心产生裂纹源, 裂纹近似地呈椭圆状, 如图 !“ # ! # $ 所示; 裂纹表 面在周期性的拉、 压应力作用下, 从而缓慢地由内向外扩展, 最终导致疲劳断裂。 图 !“ # ! # $滚动体中心裂纹 由断裂理论, 疲劳裂纹扩展速率 %! %“ 与应力场强度因子差值之间的关系式为 %! %“ ; ( #$4) (,“ ):1 ; ( #$4) 式中, #是 (外圆) 压力角;$4是滚动体半锥角。 当轧辊轴承运行 $ 小时, 相应地内圈旋转圈数为 8)$! ; 1“, () % / ) ) 7 $?( ($( ) $ ) *) 通过对三种型号六组样本
7、共 ,., 套大型滚动轴承的现场试验数据, 根据使用工况和 加工条件来分组进行分析, 得出各样本下大型滚动轴承服从三参数威布尔分布的可靠性 系数, 最后采用下述加权方法得大型滚动轴承可靠性系数 #$经验值, 见表 $( ) $ ) ,。 *#$. 第一章滚动轴承及系统可靠性模型 表 !“ # ! # $大型滚动轴承可靠性系数 !(!%“) “*(; 最大表面拉应力 ):? # (!“ # ! # $) *“%) 和式 4) 4) 4) 4) . 计算轴承零件的应力循环次数 ,7 +2# 第十篇滚动轴承及系统可靠性模型与滑动轴承试验 !“ “!# “ #$ % !$ % #$ “ !$ 第十篇滚
8、动轴承及系统可靠性模型与滑动轴承试验 倒置法是将轴置于两支持轴承 (多半采用滚动轴承) 上, 试验轴承套在轴上。试验轴 承可以布置在两支持轴承之间 (图 !“ # $ # %&、 ) , 或布置在一个支持轴承的外侧, 即悬臂 布置 (图 !“ # $ # %() 。倒置法配置试验轴承时, 试验轴承的运转状态和实际轴承的运转 状态不尽相同, 但是对加载和测量都方便, 所以采用者较多。悬臂布置, 轴的变形较大, 但试验轴承装拆方便, 也便于测量仪器的使用。布置在两支持轴承中间, 轴的变形较小。 有抗倾覆力矩能力的试验轴承, 可以采用单个试验轴承。没有抗倾覆力矩的试验轴 承 (例如普通静压轴承) ,
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