关于深沟球轴承沟曲率半径系数的选取.pdf

第 32 卷第 2 期 2 0 1 1 年 6 月 哈 尔 滨 轴 承 JO U R N A L O F H A R B IN B E A R IN G V 01 32 N o 2 Jun 2 0 1 1 关于深沟球轴 承沟 曲率半径 系数的选取 徐卫军 孙慧广 1 中航工业哈尔滨轴承有限公司 研发中心 黑龙江 哈尔滨 150036 2 中国人民解放军驻哈尔滨轴承集团公司 军事代 表室 黑龙江 哈尔滨 150036 摘要 在不考虑轴承游隙的基础上 对深沟球轴承几何参数及接触应力分析 根据极限应力的计算方法 绘制 了不同沟曲率半径系数时的C 曲线图 并说明了如何根据该图选取沟曲率半径系数 关键词 深沟球轴承 沟曲率半径系数 几何参数 接触应力 中图分类号 TH133 33 文献标识码 A 文章编码 1672 4582 201 1 02 001 1 02 S ecti on of racew ay groov e cu rvatu re radi u s coeffi ci en t for d eep groove b al l b eari n g X u W ei jun Sun H ui guang 1 B eari ng R D C enter AV IC H arbi n B eati ng C o Ltd H arbi n 1 50036 C hi na 2 R epresentati ve O ffice of PLA at H arbi n B eati ng G roup C orporati on H arbi n 1 50036 C hi na A b stract A fter an al y si s on ge om etri c p aram eters an d con tact str ess i n si d e a d eep groo v e b al l b eari ng th e cu rrent rel ati on o f co ntact str ess C o e an d racew ay gro ov e cu rv ature rad i u s c oeffici ent i s p l otted acco rdi ng to c al cu l ati on m eth od for con tact stress l i m i t w i th ou t reg ar d to th e b eari n g i nterna l cl ear ance an d th e sel ecti v e m eth od i s ex p l ai n ed for th e racew ay gr oo ve curvature rad i u s co effic i ent K ey w ord s deep groo ve b al l b ear i n g rac ew ay gro ov e cu rvature radi us co effici ent g eom etry par am eters co ntact str ess 1 球轴承接触应力与变形 不考虑轴承的游隙 钢球与轴承内 外沟道 接触时 接触点附近的几何参数如下规定 为 球节圆直径 Rj和R 分别为内 外圈的沟曲率半 径 定义 R i f D R D 1 y D w d 2 式 中 D 钢球直径 内 外圈的沟曲率半径系数 钢球与沟道接触处的曲率和与曲率差函数分 别为 p w 4 3 和 4 式中的上下算符分别适用于 内 外沟道 在载荷作用下 对于钢制轴承 其 Hertz接触变形和接触应力的计算公式为 0 0236a Q 5 b 0 0236b Q f 6 30 一 j 7 式中Q 最大钢球径向载荷 a b 接触椭圆的长半轴和短半轴 最大接触应力 a 2kZE T 1 3 因为 6 均为 的映射 结合 5 6 7 式 可以得到 一 3Q f z d s p 一 币 8 l 徐20卫11 军 0 27 1981一 男 助 理 工 程 师 2 不同 沟曲 率 半径 系 数 对 应的C一 作 者 简 介 徐 卫 军 一 男 助 理 工 程 师 卜 J J 闱曲 率 干径 糸 数 对 应的 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 12 哈 尔 滨 轴 承 第 32 卷 曲线 式 8 可变形为 一 Q Co 9 其中 Co 857 Ep 国内 一般选取厂 的范 围为0 5 1 0 54 由沟 曲率 函数 与 的正相关关 系 6 均与沟 曲率 函数正相关 对确定 的轴承 Q可视为一个常数 则可知 仅 c 与 的变化有关 以 COSa m 为横 坐标 c 纵坐标 绘制不同 时的c 得到图 l 由图 l 可观察 出 1 当y一定时 内 外沟道的c 均随 增大而增大 这可以解释为 当沟曲率半径系数 较大时 沟道具有较大的沟道半径 沟道与钢球 的密合度底 即沟道与钢球的接触面积较小 在同等 的压力作用下 其压强就大 同时 在 与伪 同时 外沟道c 小于内沟道c 这也可 以理解为外圈沟道应力小于内圈沟道应力 这是 因为 外沟道与钢球是内切与内沟道是外切 2 内 外沟道 的 C 值均 不是线性变化 的 而是随着 厂 值的增加 变化越来越小 内沟 道的 C 值随 的增大而减小 内沟道 的 C 值 随 的 增大而增大 这两个均是 因为 3 和 4 的原因 3 内外沟曲率半径系数的确定 一 8 l l 一 r r 一一 i e斗 e牙 三 1 聪 H 呻 h Y 图 1不同曲率半径系数时的不同C 对于一个初步设计的轴承 已知轴承载荷 取得所用钢球的直径 就可以根据图l 来先确定 一 个沟曲率系数 然后根据应力相等或接近的原 则选择另一个系数 选取时 应根据不同的区间 范围进行不同的插值选择 选择合适的沟曲率系 数 考虑到轴承工作时的离心力的影响 一般应 保证取得的沟曲率系数使外圈的c 值要小于内 圈的c 值 当转速2 000r m i n dm 65m m 最大滚动体 载荷 l 000N D 12 7 不考虑轴承预载荷与轴 承游隙 在保证最大应力不超过1 800M Pa时 选 择fi o 515 厂 e 0 53 内 外沟最大应力分别为 1 766M Pa和l 705M Pa 当转速增加到40 000r m i n 时 如果仍采用上述参数 则内外圈应力将分别 为1 748 M Pa和2 065 M Pa 后者在长时工作状态 下是不 允许的 这 时 就需要改变外 圈沟道系 数 而且 这时用公式 F c 2 26 x 10 D nm3d f 0 可将约779N的离心力考虑进来进行计算 利用 Co Co Q Q 11 求得取 0 515 0 514 C 相等 计算得到 的应力分别为1 766M Pa和1 764M Pa 4 结束语 对轴承的性能的影响是至关重要的 而 的选择 主要是考虑轴承 内 外沟道的极 限应力与应力相等或相近 一般情况下 选择一 组合适 的 需要 大量 的计算 图 l直观地解 决了这个问题 在决定了滚动体直径 知道了轴 承转速就可以选择合适 的 使设计 的轴承 最大程度地满足使用要求 参考文献 1 T A Harri s M N kotzal