軸承過盈配合計(jì)算

一個(gè)相對(duì)于負(fù)載旋轉(zhuǎn)的軸承套圈應(yīng)該安裝一個(gè)過盈配合，以避免套圈滑動(dòng)。過盈配合會(huì)降低軸承的有效間隙。溫度和離心力對(duì)過盈配合的有效間隙和性能有額外的影響。給出了考慮干涉、溫度和離心力的干涉配合的在線計(jì)算。

通常用厚環(huán)理論計(jì)算干涉配合，假設(shè)有兩個(gè)圓柱環(huán)和平面應(yīng)力。零件之間的干涉是由制造公差決定的，可以考慮一些由于表面粗糙度引起的嵌入。DIN 7190(2001)提出有效干擾降低0.8*Rz，而DIN 7190(2017)提出有效干擾降低0.4*Rz。應(yīng)考慮接觸的兩部分表面粗糙度之和，但由于大多數(shù)情況下軸承環(huán)的表面要比軸和軸承座光滑得多，所以只考慮軸/軸承座表面粗糙度就足夠了。

在計(jì)算過盈配合時(shí)，要求各環(huán)的內(nèi)徑與外徑之比。對(duì)于內(nèi)環(huán)的外徑和外環(huán)的內(nèi)徑，問題是如何確定這個(gè)直徑。一些軸承目錄提到滾道直徑，其他滾道直徑之間的平均直徑和肩部。

為了估算軸承套圈肩部對(duì)有效間隙變化的影響，在MESYS軸承計(jì)算軟件中加入軸對(duì)稱有限元計(jì)算，根據(jù)厚環(huán)理論計(jì)算圓柱環(huán)時(shí)，其外輪廓的直徑展開如圖所示。厚環(huán)理論有兩種選擇。無論是螺距直徑加上/減去球直徑Dpw±Dw用于第二直徑的環(huán)或直徑導(dǎo)致相同的截面面積作為實(shí)際截面包括肩部。

圖1顯示了一個(gè)71910C軸承內(nèi)環(huán)在考慮Iw = 13mm和速度為0的干擾下的直徑擴(kuò)展。實(shí)線顯示了擴(kuò)張的外輪廓環(huán)根據(jù)有限元分析計(jì)算，虛線顯示擴(kuò)張使用厚環(huán)理論和等效截面的直徑和虛線顯示了厚環(huán)的擴(kuò)張理論和外徑Dpw-Dw。

可以看出，在軸承中間的膨脹非常接近不考慮肩部的值，而在左肩部的膨脹更接近等效截面的值。需要注意的是，這種差異約為0.3 mm，所以表面粗糙度的不可靠平滑效果要大于這種變化。

圖2顯示了相同示例的結(jié)果，但是轉(zhuǎn)速為30000 rpm。這里等截面情況下的展開式比不考慮肩部的情況下的展開式大。其原因是離心力的質(zhì)量和有效直徑較大。

圖3顯示了這兩個(gè)計(jì)算中使用的網(wǎng)格。軸的寬度略大于軸承的寬度，因?yàn)樗窃趯?shí)際應(yīng)用中使用二次元。

對(duì)于相同的示例，圖4和圖5考慮的是內(nèi)徑dsi = 30mm的空心軸，而不是實(shí)心軸。圖4顯示了基于厚環(huán)理論的兩種情況下的較大差異，等效截面的情況在這里太僵硬了，包括離心力，差別又很小。

這些例子表明，在許多情況下不需要考慮肩部的配合計(jì)算，在低速情況下使用簡(jiǎn)化的Dpw±Dw方法可以得到更準(zhǔn)確的結(jié)果。但大多數(shù)情況下，這種差異比表面粗糙度的影響要小得多。

如果采用與軸承寬度相等的軸寬，則基于有限元計(jì)算的環(huán)的膨脹會(huì)更小，更接近考慮等效截面的結(jié)果。但在實(shí)際應(yīng)用中，軸和殼體的寬度幾乎在所有情況下都大于軸承的寬度，這也是有限元計(jì)算中假定的。

在MESYS滾動(dòng)軸承計(jì)算軟件12/2017中加入了基于有限元的對(duì)比。

德國(guó)DIATEST適用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)用的內(nèi)徑測(cè)量?jī)x器。目前軸承行業(yè)外徑棱面度測(cè)量是用V型叉檢測(cè)，而內(nèi)徑棱面度由于條件所限，只能用圓度儀抽檢替代，檢測(cè)效率較低，而BMD塞規(guī)式測(cè)頭有2點(diǎn)式和三點(diǎn)式兩種類型，分別檢測(cè)內(nèi)徑的尺寸和棱面度，解決了軸承行業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)工序間中小型軸承套圈內(nèi)徑棱面度的檢測(cè)問題。

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