專題講座資料(2021-2022年)關(guān)節(jié)軸承知識(shí)剖析

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1、關(guān)節(jié)軸承知識(shí) 一、基本概念 1 徑向額定動(dòng)載荷:關(guān)節(jié)軸承中的工作表面動(dòng)應(yīng)力達(dá)到最大許用應(yīng)力時(shí)的徑向載荷。 2 軸向額定動(dòng)載荷:關(guān)節(jié)軸承中的工作表面動(dòng)應(yīng)力達(dá)到最大許用應(yīng)力時(shí)的軸向載荷。 3 壽命:關(guān)節(jié)軸承的摩擦系數(shù)達(dá)到規(guī)定的極限值或關(guān)節(jié)軸承磨損量超過(guò)規(guī)定的極限值時(shí)關(guān)節(jié)軸承工作擺動(dòng)的總次數(shù)。 4 徑向當(dāng)量動(dòng)載荷:一恒定的徑向載荷,在該載荷作用下,關(guān)節(jié)軸承中工作表面接觸應(yīng)力與實(shí)際載荷作用相當(dāng)。用于向心關(guān)節(jié)軸承、角接觸關(guān)節(jié)軸承、桿端關(guān)節(jié)軸承同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷時(shí)計(jì)算關(guān)節(jié)軸承使用壽命用。一般情況下,對(duì)于向心、角接觸關(guān)節(jié)軸承承受的軸向載荷推薦不要超過(guò)徑向載荷的30%,桿端關(guān)節(jié)軸承承受的軸向載荷

2、推薦不要超過(guò)徑向載荷的20% 5 軸向當(dāng)量動(dòng)載荷:一恒定的軸向載荷,在該載荷作用下,關(guān)節(jié)軸承中工作表面接觸應(yīng)力與實(shí)際載荷作用相當(dāng)。用于推力關(guān)節(jié)軸承同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷時(shí)計(jì)算關(guān)節(jié)軸承使用 50% 4 關(guān)節(jié)軸承配合選擇的基本原則。 4.1 根據(jù)軸承的類型、尺寸、公差、游隙,軸承的工作條件,作用在軸承上載荷的大小、方向和性質(zhì),軸和外殼孔的材料,以及裝拆方便等來(lái)進(jìn)行軸承與軸和外殼孔配合的選擇。 4.2 軸承的擺動(dòng)套圈一般采用過(guò)盈配合,使軸承在載荷下工作時(shí),套圈在軸和外殼孔的配合表面不產(chǎn)生磨損和相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)現(xiàn)象。 4.3 為防止內(nèi)圈與軸之間的滑動(dòng)或爬行,內(nèi)圈與軸應(yīng)優(yōu)先采用過(guò)盈配合,如

3、果為裝拆方便或由于采用浮動(dòng)支承,而必須選用間隙配合時(shí),軸頸表面必須淬硬。 4.4 選用過(guò)盈配合時(shí),應(yīng)考慮過(guò)盈量對(duì)徑向游隙的影響。對(duì)于必須使用較大過(guò)盈量的場(chǎng)合,應(yīng)選用原始游隙大于基本組游隙值的軸承。 4.5 軸和外殼孔的公差帶 4.5.1 軸的公差帶按表1的規(guī)定選取。 表1軸的公差帶 4.5.2 外殼孔的公差帶按表2的規(guī)定選取 四、關(guān)節(jié)軸承的壽命計(jì)算 理論上計(jì)算關(guān)節(jié)軸承的使用壽命,都是假設(shè)關(guān)節(jié)軸承安裝正確、常規(guī)加載、常溫下工作、關(guān)節(jié)軸承潤(rùn)滑良好、無(wú)外來(lái)物侵入關(guān)節(jié)軸承。 1 額定載荷的計(jì)算 注:C :外圈寬度 dm:軸承球徑 B:內(nèi)圈寬度 H:軸承高度 2 滑動(dòng)

4、速度 V= 2.9089×10-4 ×β×f ×dm β:擺動(dòng)角 f :擺動(dòng)頻率 dm :dm=§dm 為等效滑動(dòng)球面直徑,§為折算系數(shù);向心為1,角接觸為0.9,推力為0.7 dm :軸承球徑 3 名義接觸壓力 p (小寫)= k× P (大寫 (N/mm2) (Cd :額定動(dòng)載荷) Cd 4 關(guān)節(jié)軸承使用壽命的計(jì)算 關(guān)節(jié)軸承的使用壽命與軸承的承受載荷、滑動(dòng)速度、摩擦副材料、當(dāng)量動(dòng)載荷系數(shù)、載荷特性(恒定載荷、脈動(dòng)載荷、交變載荷)系數(shù)、溫度壽命系數(shù)、滑動(dòng)速度壽命系數(shù)、載荷壽命系數(shù)、軸承質(zhì)量與潤(rùn)滑壽命系數(shù)、重潤(rùn)滑間隔壽命系數(shù)、重潤(rùn)滑擺角壽命系數(shù)有關(guān)。 五、關(guān)節(jié)軸承的使用工況與失效

5、判定準(zhǔn)則 以下以向心關(guān)節(jié)軸承為例: 1 摩擦副材料:鋼對(duì)鋼 使用工況: 軸承內(nèi)徑: 6mm<=d<=30mm 許用溫度:-60℃<=t<=200℃ 許用接觸壓力:1N/mm2<=p<=100N/mm2 滑動(dòng)速度:1mm/s<=v<=100mm/s p.v 值:1N/mm.mm/s2<=p.v<=400N/mm2.mm/s 徑向游隙增加量 >0.004×d k (軸承球徑) 摩擦系數(shù) μR >= 0.22 2 .摩擦副材料:鋼對(duì)青銅 使用工況: 軸承內(nèi)徑:5mm<=d<=50mm 許用溫度:-60℃<=t<=250℃ 許用接觸壓力:1N/mm2<=p<=50N/mm2 滑動(dòng)速度:1m

6、m/s<=v<=100mm/s p.v 值:1N/mm2.mm/s<=p.v<=400N/mm2.mm/s 失效判定準(zhǔn)則: 徑向游隙增加量 >0.004×d k (軸承球徑) 摩擦系數(shù) μR >= 0.25 3. 摩擦副材料:鋼對(duì)PTFE 織物 使用工況: 向心關(guān)節(jié)軸承內(nèi)徑: 17<=d<=300mm 角接觸關(guān)節(jié)軸承內(nèi)徑:25mm<=d<=200mm 推力關(guān)節(jié)軸承內(nèi)徑:10<=d<=200mm 許用溫度:-60℃<=t<=150℃ 許用接觸壓力:5N/mm2<=p<=150N/mm2 滑動(dòng)速度:1mm/s<=v<=300mm/s p.v 值:5N/mm2.mm/s<=p.v<=30

7、0N/mm2.mm/s 失效判定準(zhǔn)則: 徑向游隙增加量: A 承受恒定載荷時(shí):為 0.3mm B 承受交變載荷時(shí):為0.6mm 4摩擦副材料:鋼對(duì)PTFE 復(fù)合材料 使用工況: 向心關(guān)節(jié)軸承內(nèi)徑: 6mm<=d<=30mm 許用溫度: –60℃<=t<=200℃ 許用接觸壓力:5N/mm2<=p<=100N/mm2 滑動(dòng)速度1mm/s<=v<=300mm/s p.v 值:5N/mm2.mm/s<=p.v<=300N/mm2.mm/s 徑向游隙增加量: a 承受恒定載荷時(shí)為 約0.15mm b 承受交變載荷時(shí)為 約0.30mm 六、安全系數(shù)的選擇 七、干膜(也稱減摩涂層、磨合

8、膜)的作用 M o S 2潤(rùn)滑干膜是以“M o S 2”+“粘結(jié)劑”+“各種性能改進(jìn)劑和溶劑”組成,噴涂在關(guān)節(jié)軸承表面,并在一定溫度下固化,形成一層粘結(jié)在軸承表面的薄的潤(rùn)滑層,有利于磨合,薄膜厚度5~15μm ,不會(huì)移動(dòng),在起初運(yùn)動(dòng)時(shí)薄膜有部分傳送到配合表面,促進(jìn)了過(guò)渡磨合期,直到建立潤(rùn)滑油膜,從而確保穩(wěn)定的低摩擦系數(shù),避免了蠕動(dòng),表面壓力有助于潤(rùn)滑薄膜傳遞過(guò)程,因此,裝配后關(guān)節(jié)軸承就可承受全負(fù)載。 注:C 為關(guān)節(jié)軸承的額定動(dòng)載荷, P為關(guān)節(jié)軸承實(shí)際承受的載荷 與常規(guī)的潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑脂相比,表面改性層具有以下的優(yōu)點(diǎn): 1 極強(qiáng)的防止磨合不良,防止關(guān)節(jié)軸承球面金屬的直接接觸; 2 表面改性層與關(guān)節(jié)軸承球面之間具有一定的結(jié)合力,從而有效地保證關(guān)節(jié)軸承在使用過(guò)程中的潤(rùn)滑; 3 與添加N32機(jī)油或其它機(jī)油配合使用,可以極大延長(zhǎng)關(guān)節(jié)軸承壽命; 4 表面改性層適用于除水、酸堿物質(zhì)外的環(huán)境中,特別適用于潤(rùn)滑不及時(shí)的機(jī)械機(jī)構(gòu)

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