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深沟球轴承沟曲率对轴承性能 和寿命的影响 张文涵 、 管文琪 (上海市轴承技术研究所) Abstra et : T he va lu e o f r a e e ution , lub rie a t ing a n d o p e r atin g T呈 一 estres se a l e ulatin g r es u lt s fo r w ayeu r v ity influ en ee s the str。, dirtrib一 ProPertie s as 2 0 3 b e arin g w ella s thelife o fb e arin g s . with dife r ren t e u rvitya re o ffe red in e urvityo f thisPaPe r . It sho w s fo r Pz ou ter rin g) p Z _ P1 O 。 5 1 0 0 。 5 2 0 0 . 5 10 O 。 525 to户 - 0 。 51 0 0 . 53 0 th at thebette r m a tehing (ra e e w ayeurv ity o fI nlll e r (r a ee r ing) W a y 15 : 轴承套圈的沟曲率是轴承结构的 重要参 数 , 它将直接影响轴承的游隙 、 接触角 、 振 动 、 噪声 、 摩擦力矩 、 旋转灵 活 , 并且直接 影响轴承的寿命 。 一 、 沟曲率系数的选取 轴承应用广泛 , 使用条件各异 , 因此其 结构参数的选择应根据使用条件不同而定 。 由实验和 国外报道表明可 分 以下三 方 面 : 精密机床主轴轴承的考核指标是精度 、 振 动和 噪声 , 因此对此类球轴承 , 应选择内 、 外圈沟曲率的较小相关系数 (p Z /户 , ) ; 仪 器仪表 、 陀螺马达轴承除精度要求外 , 还要 求摩擦力矩小 , 灵敏度高 。 因此 , 其外圈沟 曲率p l 应放大 , 以改善其润滑条件 , 但内圈 沟曲率p Z仍 以较小为宜 ; 对承受较大负荷 和较高转速的大电机与主机轴承 , 在沟曲率 选取时 , 八以较小为宜 , 而p , 应适当放大 , 最好使 内 、 外圈所受应力相当 , 则 寿命 最 好 ; 若对灵敏度也有要求 , p , 还可加大些 。 目前世界各先进工业国家 , 对深沟球轴 承的沟曲率相 关系数 p Z/ p , 的选取报道已很 价 、产叼沪、尸,气沪,入尸叼气叼八J户、沪,八 ,八J八训、 户人以、f、J六 卜训户、产 叼 人、六砂气叼产 ,汽.内曰八 叼 .,.产叼氏产, 气 目乃切 口、产、脚叼、J氏曰、口口、尹、.、产,. 、户“气产,内.、曰、产叼尸、月.人 叼,. 户、,切、J阮 J八 旧户叼气J 尸砂六、户.妇、 尹叼门、产,确、产 勺曰八J、. 、产“ 3 . 球轴承清洁度与其动 态特性的关系 球轴承的清洁度对轴承振动参数有很大 的影响 。 利用 B10 1o测振仪对不同清洗条件 下 同一轴承 的振动值的变化所做的对比分析 证明 : 轴承清洁度对球轴承振动的影 响主要 反映在(180 0H z 10kH z )高频区(见图8) , 同时 , 随着轴承清洁度的改善 , 轴承 振动值 在高频区有明显的降低 。 相 对 来说 , 对于 180oH z 以下的振动影响较小 。 轴承清洁度与轴承振动值之间的定量关 系尚待进一步研究 , 但定性的对比结果表明 , 通过提高清洁度 , 对于降低轴承产 品振 动 值具有重要意义 。 参考文献 1杭州轴承厂振动不合格品的试验分析 1983 , 杭州 2High F re que ne了 So u nda G entl。 ande ffe o tiv ele aners A s s e mbyE ng PrePrint1980 . 8 32 一 轴承1988 . No . 4 如日本的长岗一 三对沟曲率作了很多试 得出的结论是鱼= 夕 二典 华( 6 2 。4轴承), P一 U 。 勺d匕4 多 验 NSK 6 204DU 则 以 0 。 508 0 。 5 3 0 较好 。为此, 我们 曾对 20 3 轴承进行试验 , 计有 5种沟曲率 , 2 5个规格共6 00 套轴承 。 取其中八个组的轴 承进行了优化试验 , 并对受力性能较差的一 组进行了验证 , 最后从中得出了三种规格轴 承性能较为理想 , 即对轴承精度要求较高的 可选用李理 婆 孕 沟曲率系数的轴承 , 对高速轻 一” O 。 52 0 - 一 ” 一 一 一 ,一, - - 一一 载摩擦力矩低的可选用 0 . 510 0 。 5 3 0 沟曲率系数的 轴承 ; 而契 竺 黔 可适 中选用 。 公 一 a乙0 二 、 抽承受力分析 滚动轴承内 、 外套圈的弹性变形及应力 计算 , 长期以来 , 一直沿用传统的经验公式 方法 , 该方法主要依据经典的赫兹 问题的 解 。 现简单介绍一下我们的计算方法 , 我们 曾委托上海第二工业大学与上海计算 技术 研究所 , 应用大型边界元应 力 分析程序 (BE AP一亚)对20 3 轴承外圈弹性变形及接触 应力进行过 计算(它对轴承中钢球与内外沟 道接触处 , 仍采用赫兹假定 , 只对内 、 外圈表 面进行剖分) , 与传统 的计算方法相比 , 可 提高计算精度3 6肠 。 这是因为在与第二个 滚动体接触处 , 若按传统公式解 , 未考虑第 表一沟 曲率p l、 p Z 与a 一 一个滚动体的祸合作用 , 故误差较大些 , 同 时 , 由于用边界元法系对整个套圈作整体分 析 , 使变形和应力状态更能呈连续曲线 , 结 果就可以得到变形 和套圈沟道内各点应力状 态的更多信息 。 三 、 2 0 3轴承不同沟曲率 试验结果 1 . 试验条件 径向负荷 2 646N(27 okgf), 误差在 2肠 以内, 转速4 1 45 r /mi n , 误差在 土 2帕以内; 计算寿命8 6小时(参考日本七十年代中期同 类机水平) , 用 2 0 号机油 , 油压在1 . 7 士2 0 肠 范围 内 。 2 . 对试验机的要求 试验机在长期使用中 , 精度应保 持不 变 ; 安装误差与轴承座的变形和振动应尽量 小 ; 加载应由应变仪保证 , 试验头刚 性 应 大 , 床身振动簇17 d B; 轴 承安 装和拆卸 必须方便 ; 试验机相互 间的机差要小 。 3 . 试验结果 试验在 KZS17/3 0寿命试验机上进行 。 试验表明 , 由于轴承沟曲率不同 , 其试验寿 命也不一样 。 一般说来 , 沟 道与钢球接触面 积 , 随着沟曲率半径趋近于钢球半径而逐渐 增大 , 此时 , 虽然滚动体的最大负荷O m 。 二相 同 , 但随着接触面积增大 , 必然导致应力减 小 , 从 而使寿命延长 。 今把最大接 触 应 力 am 。二、 最大剪切应力 r二。二 、 交变剪切应力介 列于表 一 。 二. 。 二、 二 。的关系 应应力力 pZ 0 0 0 0 0 . 5 10 0 0 G . 5 15 5 50 520 0 0 0 。 525 5 50 。 。30 0 0 一一 0 . 520 0 0 0 。 525 5 5 0 。 与30 0 0 0 . 5 10 0 0 0 . 5 15 5 5 5 5 5 5 5 5 口口二x( kgf/m m Z ) ) )299 。 1 1 1 32 4 . 4 4 4342 。 8 8 835 9 。 5 5 5372 . 9 !)23。 。6 6 6 25 G . 72 2 2 272 . 65 5 528 7 。 52 2 229 6 . 39 9 9 丁丁二. x (k只f/mm Z ) ) ) 89 。 7 5 5 597 。 32 2 2102 . 84 4 4 10 7 . 85 5 5, , 7 1 1 1 70 . 78 8 8 77 . 02 2 2 81 。 30 0 086 。2 6 6 6 88 。 91 1 1 r r r。( kgf/m mZ) ) ) 74 。 69 9 980 . 94 4 4 8 5 , , 89 . 5 8 8 892 . 8 5 5 558 . 8 7 6 3 . 05 5 56 7 。 84 4 47 1 . 43 3 3 73 。 52 2 2 本文 主要计算公式见 刘泽 九 等编著的滚动轴承 的 额定负荷与寿命 , 机械工业出版社 轴承1988 . No . 4 , 33 改变表一 的形式 , 得出八组试验轴承的 应力情况 , 见表二 。 表二 试验轴承 的应力情况 . .留.公目 二J巴尝二二二二 二二二二目. 二舀名留二 二留 二.日二二二二一二二二 二 孟二之 PZ/户lTO 0 。 5 1 0 0 . 510 2日9 . 1 235 . 日 6 89 . 7 5 70 . 7 9 7 46 9 58 . 8 7 0 . 5 20 0 。 52) 3、 塑 工旦全 二旦 晕 理 止华 早 , 艺了z 6毖 ! 名1 8 6 了 吕4 0 . 510 0 . 530 2 99 1 2 96 . 39 O 自一, 翻 0 、 510 获蕊而 逗丁) 72 65 )鱼1 旦鱼呈 巨 旦 二丝 22 65 吕1 80 1 6 7 5 4 0 。 51 5 0 。 5 15 32 4 . 4 25 6 . 72 9 7 。 3 2 而万石 至 j全9 . 匕30 80 . 9 4 6 39 5 85 。 49 7 35 2 八 “一n 。 型 二过 ! 些 一 坦 , 一一 旦 11兰 亘 一 曰 一 些全竺二 一le s一 理 竺 二 里 旦 一 . 土 -一- 了三 兰兰 - _ 3 3 3 24 . 4 4 4 97 . 3 2 2 2 2 2 2子6 . 39 9 98 8 . 9 1 1 1 四 、 试验结果分析 在表二的八组中 0 。 51 0 0 . 510 组计算应力最 小 , 亦即两物体密合面最好 , 按理应该 属于 最佳 。 但其实不然 , 道理是忽略 了润滑条件这 个重要因素 。 众所周知 , 沟曲率系数越小 , 钢球与沟道之间的吻合面越紧密 , 润滑油越 不容易进入接触区 。 润滑条件的 恶化 , 必然 导致摩擦力矩的增大 , 旋转不灵活 , 产生较 大滑动 , 从而造成轴承疲劳寿命降低 。 因此 适当增大外圈沟曲率 , 改善轴承的润滑 , 就 可提高轴承零件的疲劳寿命 。 又从球轴承的 摩擦磨损部位可看出 : 沟曲率越小 , 沟道 与钢球接触弧越短 , 滑动范围就越少 , 饥 球与沟道间存在着滚动和滑动 , 保持架引 导面与套圈引导面存在着滑动运动, 钢球 和沟道 间的滚动接触区内 , 在赫兹接触椭圆 面内 , 产生着差动滑动 。 根据以上分析 , 我们选定沟曲率时 , 参 考国外有关沟曲率的分组情况 , 并考虑到我 国 目前实际情况 , 最后选定 P ,、 p Z 分别为 0 . 510 、 0 . 515 、 0 . 520 、 0 . 525 、 0 . 53今五 种 沟曲率 , 相互匹配为25种沟曲率系数 。 试验结果表 明 , 在2 5 种内 、 外圈沟曲率 一一 . 、. 0 。 5 100 . 5 10 0 。 5 10一, 二, 、 匹配中 , 以任 拼于于 一、 于共派于和去仔蒸 三种匹 一一” 0 . 520 O 。 525 0 . 530 一”一 配时 , 轴承性能较好 , 见表三 。 至 于选哪种 沟曲率系数最佳 , 则应由轴承工作条件来 定 。 表三 八组轴承数理统计数据 、 鱼鱼 0 , 5 10 0 0 0 . 515 5 5 5 5 一匕一一 一 - 一 - - - - -一 一一 、 、0 。 510 0 00 。 515 5 5 5 5 0 . 5 10 0 . 52。 项项 。、 _ _ _ _ _ _ _ _ _ o 52。 0 530 0 0 、 , , , , , 0 . 5工O O O 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 . 5 30 0 0 0 0 : : :式 振动至(d B) ) ) 37 39 9 938 . 3 35 . 3 38 . 5 5 538 1 39 . 2 2 2 验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验验 前前前游隙王(解m ) ) ) 11 13 3 3 14 146 ! t3 . s s s15 . 2 ! 11 1 1 内内内径摆王(环爪) 2 . 1 2 2 . 3 2 . 4 2 . 7 7 72 . 1 】 1 . 5 5 5 内内内侧 摆j(召阴) 2 . 2 1 4 . 5 4 3 . 3 2 . 5 5 5 外外外 侧 摆云(拜。) 了 . 4 , 7 25 1 0 . 5 ! 。 . 4 4 4 一一 一厂 下丽玉那一一 - - - 1 1 1 (形状 参数) ) ) 6 6 6 05 5 53尽7 7 756 0 . 477 508 8 8 、。 7 .;. 二 月公,二二 ,日二 .二 .J 二 二,匀二别 .t.目. 二二,. . 匕二二写竺J. 二.刀巴二二,巴曰, 翻. 二二 ,J 二艺巴 J. 创二一二. :. 曰. . 甲. . . .口一之山., r 二 二 之 ,二二 二j J 二 二二二二_ 一 二二 习=】 ., 口二 七二 _ 翔二 二_二 j ,吐反二 J口. 口心吕 .1 口 二竺:尼 二切恩目忿翻. 口. 目. . . . . . 七. . 目巴翻比曰. . . 翻. 口. .竺 . .曰 巴 . .,. . ., 间.电 . . . r .日. , . . . . . ,. . . . . . . . .一 , . , , ,.叫r, . 卜.匕. . 一目, r, , . . . . . 巴 . . . . . , . .r .j. ,. . . . . , . . . . . . 34 . 轴承138吕 . No . 4 主题词 : 清洁度振动 88乌2 9 滚动轴承清洁度的试验分析一薛进等。杭对 轴承试验研 究 中心 ) , 轴 承 , 198 8年 , 第 4 期 , 第2 9 司 2页 一 一; 利用超声清洗技术对: 。3护: 。4等球轴承 的 清洁 度进行试验分析 。 并导出了 2加系列深沟球轴承内 含污量与轴承表面积变化的关系式 。 最后还分析了 轴承清洁度对轴承振动值在三个频率范围内的不同 影响 。 附图 8 幅 , 表 1 个 。 主兹 确 : 士业管理 88。 目标规划在排产工作中的应用一一蔡秉华(永 安轴承声叭 汽凌 轴橄 扎 。 。年乒第公 期 ,一 案 41 、 鑫 贡 自标规划能解决多目标决策阿题 , 具有很大的 实用价值 。 本女通进生声瞥理土作带 爵卖 例 , 说明 应用目标规划这种数学方法求得满 意排产方案的过 程 。 附表 1 个 。 主皿词 : 深沟球轴禾沟曲率 匹配 8肚3 2 深沟球轴承沟曲率对 轴承 性能和寿命的影 响一一张文涵 、 管文琪(上海市轴承技术研究所) , 代轴承1 9 曲年 , 第诊期、第3 2 叔 页 - 轴承的沟袖率夭小护查接嫉响轴承的遥力分布 和润滑性能 , 从而影响到轴承的便用寿命和性能 。 本文着重说明了不同沟曲率的2 0 3 轴承的应力计算 结果 , 从而确定了慈 此轴承外圈海曲率p Z 和内圈沟 二祛 , 。, .、 。. , _,、: P,0 . 5 100 . 510 。 曲翠凸的 匹配形式 . 以止二兰 一 一翼 二匕华 、 二岑共 井和 “ “ 一 “ 一” 一 p l 毯520 0 . 5 2 5 , 主魔词 : 圆锥滚子轧承 铆合模设计 8 8扭轮 璐锥滚子轴承摆攘铆合橇窝抢选 择 与 设 计一 刘广义哈尔滨抽承厂) , 轴承1 98:年 , 第 4 期、第4 2、朽页 - - 采用圆柱滚子轴承摆辗铆合时 , 铆合模窝形的 设计是一关键 。 本文从摆辗成形原理和保证铆合强 度两个方面来探讨如 何合理选择窝形 , 推导窝形的 饺针方法 。 附图。幅犷 爹垮 文献玄 翰 一: , 一 - 知 一. 、, 犷 . “ , 长 , 、 万 _ 0 . 5 10 0 . 530 较好 。 附表 2 个 。 主题询 : 国锥滚子球鑫面磨床 润整 8吕几3 5 血锥演子基面圆跳动的分析一莹国俊(镇江 轴承厂) , 轴承、988年 , 第 4 期 , 第3 5 一3 7页 初步分析了往复式基面磨床两 主轴旋转中心线 与滚子座孔中心线存在的位置误差 及两主轴旋转中 心线的不稳定性对 圆锥滚子基面圆跳动的影响,推 导出儿种情况下的计嵘式 。 耐 图 矛 幅广参