1.滾動軸承的載荷分析
以深溝球軸承為例進(jìn)行分析。如圖12-19所示,軸承受徑向載荷Fr作用時,各滾動體承受的載荷是不同的,處于最低位置的滾動體受載荷最大。由理論分析知,受載荷最大的滾動體所受的載荷為F0≈(5/z)Fr,式中z為滾動體的數(shù)目。
當(dāng)外圈不動內(nèi)圈轉(zhuǎn)動時,滾動體既自轉(zhuǎn)又繞軸承的軸線公轉(zhuǎn),于是內(nèi)、外圈與滾動體的接觸點(diǎn)位置不斷發(fā)生變化,滾道與滾動體接觸表面上某點(diǎn)的接觸應(yīng)力也隨著作周期性的變化,滾動體與旋轉(zhuǎn)套圈受周期性變化的脈動循環(huán)接觸應(yīng)力作用,固定套圈上A點(diǎn)受最大的穩(wěn)定脈動循環(huán)接觸應(yīng)力作用。
2.失效形式
滾動軸承的失效形式主要有以下三種:
(1)疲勞點(diǎn)蝕 滾動體和套圈滾道在脈動循環(huán)的接觸應(yīng)力作用下,當(dāng)應(yīng)力值或應(yīng)力循環(huán)次數(shù)超過一定數(shù)值后,接觸表面會出現(xiàn)接觸疲勞點(diǎn)蝕。點(diǎn)蝕使軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生振動和噪聲,回轉(zhuǎn)精度降低且工作溫度升高,使軸承失去正常的工作能力。接觸疲勞點(diǎn)蝕是滾動軸承的最主要失效形式。
(2)塑性變形 在過大的靜載荷或沖擊載荷的作用下,套圈滾道或滾動體可能會發(fā)生塑性變形,滾道出現(xiàn)凹坑或滾動體被壓扁,使運(yùn)轉(zhuǎn)精度降低,產(chǎn)生震動和噪音,導(dǎo)致軸承不能正常工作。
(3)磨損 在潤滑不良,密封不可靠及多塵的情況下,滾動體或套圈滾道易產(chǎn)生磨粒磨損,高速時會出現(xiàn)熱膠合磨損,軸承過熱還將導(dǎo)致滾動體回火。
另外,滾動軸承由于配合、安裝、拆卸及使用維護(hù)不當(dāng),還會引起軸承元件破裂等其它形式的失效,也應(yīng)采取相應(yīng)的措施加以防止。
3.計(jì)算準(zhǔn)則
針對上述的主要失效形式,滾動軸承的計(jì)算準(zhǔn)則為:
(1)對于一般轉(zhuǎn)速(n>10r/min)的軸承,疲勞點(diǎn)蝕為其主要的失效形式,應(yīng)進(jìn)行壽命計(jì)算。
(2)對于低速(n≤10r/min) 重載或大沖擊條件下工作的軸承,其主要失效形式為塑性變形,應(yīng)進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算。
(3)對于高轉(zhuǎn)速的軸承,除疲勞點(diǎn)蝕外膠合磨損也是重要的失效形式,因此除應(yīng)進(jìn)行壽命計(jì)算外還要校驗(yàn)其極限轉(zhuǎn)速。