角接触球轴承的游隙分析.pdf

ISSN1000-3
轴承2014年5期
16-18
CN41-1148/TH Bearing 2014, No 5
角接触球轴承的游隙分析
胡林林,李国胜,牛玉周,郭长建
(人本集团有限公司技术中心,上海201411)
摘要:根据角接触球轴承的实际工况,分析了过盈配合、离心效应及温升对其径向、轴向游隙的影响,并给出了
理论计算式,最后对3个厂家的同型号角接触球轴承进行了对比分析。
关键词:角接触球轴承;径向游隙;轴向游隙
中图分类号:TH133.331文献标志码:A文章编号:1000-3762(2014)05-0016-03
Analysis on Clearance of Angular Contact Ball Bearings
Hu Linlin, Li Guosheng, Niu Yuzhou, Guo Changjian
(Technical Center, C&U Group Co, Ltd, Shanghai 201411, China
Abstract The influences of interference fit, centrifugal effect and temperature rise on radial and axial clearance are an
alyzed according to actual operating conditions of angular contact ball bearings, and the theoretical calulating formula
is given. Finally, the comparative analysis is carried out for the same type of angular contact ball bearings from three
manufacturers
Key words: angular contact ball bearing; radial clearance; axial clearance
符号说明
影响。安装和运行条件一定时,游隙决定着轴承
的载荷分布及最大接触应力,并对轴承的疲劳寿
d一轴承内径
命产生影响,因此存在最佳工作游隙,使得轴承的
D一轴承外径
疲劳寿命最长。对于角接触球轴承来说,游隙同
d一内沟道当量直径
样决定着它的疲劳寿命,如果游隙选择不当,非常
E一一弹性模量
容易引起轴承早期失效。
g-一重力加速度
角接触球轴承一般成对使用,使用场合分为
r.一外沟曲率半径
预游隙和预载荷2种。刚度要求较高的机床轴承
r一内沟曲率半径
采用预载荷配置,并且轴的配合过盈量很小(约为
T,7一外、内圈温度
几微米),配对时无需考虑配合过盈量对工作游隙
一接触角
的影响。但是对于配合过盈量较大的轴承,必须
a1一套圈的热膨胀系数
考虑过盈量对其径向游隙的影响,此时多采用预
△d,有效过盈量
游隙配置。而JB/T10186~2000仅对7200B和
△CG,一径向游隙变化量
7300B轴承系列的预游隙值进行了规定,对其他系
△G.一轴向游隙变化量
列没有规定,因此需要进行理论计算,选择一个合
密度
适的游隙范围。
4一泊松比
配合、温升、离心效应等对深沟球轴承工作
角速度
游隙的影响,已有较多论述,但这些因素对角接
游隙对滚动轴承的综合性能具有十分重要的触球轴承游隙的影响涉及较少,故下文对配合、
温升和离心效应对角接触球轴承游隙的影响进
收稿日期:2013-08-16;修回日期:2014-02-20
行分析。
胡林林,等:角接触球轴承的游隙分析
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1影响角接触球轴承预紧的因素
3实例对比分析
如果轴承的预紧力增大,刚度可以提高,但过3.1轴承工况及结构参数
大的预紧力将使轴承产生异常发热,从而导致轴
试验轴承型号为7216,转速为10000r/min,
承出现早期失效。在定位预紧中,预紧力取决于喷油润滑,安装在传动轴上,配合轴的公差为n6,
轴承的安装条件,包括轴承的配合、运行中的离心与轴承座为间隙配合,一端为背靠背两联,另一端
效应和温升。
为背靠背加串联的三联配置,中间为斜齿轮传动。
1.1轴承的配合
以3个不同厂家的轴承为例进行分析(三联侧),
对于机床轴承,一般内圈为过盈配合,外圈为各厂家轴承主参数见表1。
间隙配合。内圈与轴的过盈配合使其径向尺寸发
表1轴承主参数
生变化,从而导致预紧力的增大。
参数
B
内圈过盈配合(轴为实心轴)引起的径向游隙
接触角/(?
钢球直径/mm
16.669
19.05
减小量为
球数
内沟曲率半径
外沟曲率半径/m8.759.91
d。=0.2(D+4d)
3.2轴承径向、轴向游隙变化量计算
1.2离心效应
根据轴承工况和不同的参数,得出的轴承径
当轴承高速运行时,内沟道由于离心效应向轴向游隙变化量见表2。
将发生膨胀,引起轴承径向游隙发生变化,并增
表2游隙变化量的理论值对比
m
大预紧量。由离心效应引起的径向工作游隙的
影响因素
径向
轴向
减小量为2
A
B厂
C
0.031
0.047
0.063
(3+)
ど[(1ー-A)(+パ2)2+
0.004
0.005
0.007
0.0050.0090.
总变化量
0.0440.08
0.059
0.080
(1+)ri
+
3.3轴承凸出量对比
对于钢制轴承,ル=0.3,E=207GPa,r1=0.5d,
3个厂家的三联侧轴承实际凸出量测量值见
r2=0.25D+0.75d,p=7.8Xx10kg/m3,g=9.8表3(测量力为100N)
表3三联侧轴承的实际凸出量测量值
1.3温升
厂家
B
当轴承运行时,由于其内部摩擦、润滑剂
+0.032
+0,081
+0.035
+0.084
搅拌和其他外部因素的共同作用,将导致轴承3
+0.034
+0.047
+0.095
温度升高和零件的膨胀。根据文献[3]的修34结果分析
正公式得出工作温度引起的轴承径向游隙的
(1)由于3个厂家的轴承参数不同,各自的轴
减小量为
向游隙变化量也不相同。B,C厂钢球直径和数量
δ,=1000a1(T:-T7)(0.9d+0.1D),
都一样,但是接触角不一样,造成轴向游隙变化量
T-7。一般为5-10℃,在有相对气流冷却时为相差较大;A,C厂轴承的接触角相同,尽管钢球尺
15~20℃,下文的实例计算中T-T。=5℃。
寸及数量不同,但轴向游隙变化量比较接近,因而
2径向游隙与轴向游隙的关系
可知接触角对轴承轴向游隙变化量的影响较大。
(2)由表2和表3可知,B,C厂轴承的理论轴
根据轴承