圆柱滚子轴承径向工作游隙的影响因素及选择郭攀成(兰州工业高等专科学校机械工程系,甘肃兰州730050)摘要:以圆柱滚子轴承为例,从理论上分析了影响滚动轴承径向工作游隙的主要因素,给出选择轴承径向工作游隙的计算公式并进行了实例计算。克服了传统的通过定性分析选用推荐值的方法确定轴承径向工作游隙的局限性,以保证轴承在具体的工作条件下处于最佳的工作游隙状态。关键词:圆柱滚子轴承;径向游隙;工作游隙;选择中图分类号:TH133.33文献标识码:B文章编号:1000-3762(2005)08-0008-03游隙是滚动轴承配合的一个重要技术参数,直接影响轴承的载荷分布、振动、噪声、磨损、温升、使用寿命和机械运转精度等技术性能。轴承的基本额定动载荷是随着游隙的大小而变化的,轴承样本中的基本额定动载荷是轴承工作游隙为零时的推荐值。游隙过大,承载滚动体数减少,轴承承载能力降低,滚动接触面应力增大,轴承的运转精度下降,振动和噪声增大,使用寿命缩短;如果游隙过小,会引起轴承发热,温度升高,甚至使轴承在运转中发生咬死现象。因此根据轴承类型、工作条件等合理选择轴承游隙是十分必要的。轴承的径向游隙包括原始游隙、装配游隙滚子长度,mm;Z为滚子数目。同样,在径向力作用下,轴承外圈也将产生弹性接触变形而扩张,从而引起轴承径向游隙增加,9.1×106×DwlFrΔ″1=28×10-6(mm)ZllgFr(2)比较(1)、(2)式知Δ′1<Δ″1。在工作载荷的作用下,滚动体与内、外圈的弹性接触变形的结果使轴承径向游隙增加,其增加量为Δ1=Δ″1-Δ′11.2套圈与轴颈和轴承座的过盈配合轴承的内、外圈分别与轴颈和轴承座以过盈配合装配联接在一起。过盈量将引起轴承原始游隙的变化,形成装配游隙。内圈与轴颈的过盈配合使其略微胀大,而外圈与轴承座的过盈配合使其收缩。总的影响结果使轴承的径向游隙减小对于圆柱滚子轴承,可将内、外圈视为厚壁圆筒,根据弹性厚环理论[2-4]可求得内、外圈由1影响轴承径向工作游隙的因素1.1滚动体与套圈的弹性接触变形轴承在工作载荷的作用下,径向力使内圈产生弹性接触变形而扩张,从而引起轴承径向游隙减小,其减小量为[1]如图1所示,弹性模量为E、外径为D、内11径为D3的圆环,以直径方向的过盈量Y安装于弹性模量为E2、外径为D4、内径为D2的另一圆环上,两圆环之间由于过盈装配产生相互作用的6.3×106×DwlFrΔ′1=28×10-6lg(mm)ZlFr(1)式中:Fr为径向载荷,N;Dw为滚子直径,mm;l为形量u、u,其和即为径向过盈量,即12Y=2(u1+u2)(mm)(4)收稿日期:2005-01-25;修回日期:2005-06-03作者简介:郭攀成(1966-),男,副教授,西安交通大学硕士研究生,主要研究方向为机械设计及理论、机械可靠性假定图1所示的外圆环(内径为D3,外径为D1)为轴承内圈,与轴颈(内径为D2,外径为D3·9·郭攀成:圆柱滚子轴承径向工作游隙的影响因素及选择dΔS=Δ′2=Y(mm)(9)diDeΔh=Δ″2=YD(mm)(10)di和外圈滚圆柱滚子轴承的内圈滚道直径道直径De可按以下近似式计算[5]1di≈4(D+3d(mm)(11)1De≈4(3D+d)(mm)(12)综上所述,装配时轴承内、外圈与轴颈和轴承座的过盈配合引起的游隙减少量为Δ2=Δ′2+Δ″2(mm)(13)1.3滚动体与套圈间的弹性流体动压润滑油膜轴承运转时滚动体与内、外圈滚道相互接触,产生弹性变形,接触表面之间形成弹性流体动压润滑油膜,油膜厚度与轴承滚子与两接触面的表面粗糙度有关。完全弹性流体润滑状态时,载荷全部由油膜承担。实际上,轴承工作时滚子与内外圈的滚道多属混合润滑,载荷由油膜和母体共同承担。油膜厚度的存在将使轴承径向游隙减小。采用Dowsow2Higginson公式计算滚子与内、图1两圆环过盈配合安装示意图于过盈配合引起D1的增加量为5D221-ΔS=YD3D3(mm)(5)2D1D21-D1式中D2可看作空心轴的内径,如为实心轴,D2=0,则D36ΔS=Δ′2=YD圈滚道之间的最小油膜厚度(mm)(6)1α0.54(η0)0.7ρ0.43′-0.03-0.13hmin=2.65VEW又,假定图1所示的内圆环(内径为D2,外径D4)为轴承外圈,与轴承座(内径为D4,外径为D1的外圆环)形成过盈配合,则由于过盈配合引起μm)((14)式中:α为润滑油的压粘系数,1/MPa,取α=2.2×10-2;η0为润滑油在大气压力下的动力粘度MPa·s;V为滚子与内、外圈滚道之间的平均线速度,mm/s;ρ为当量半径,mm;滚子与内圈D421-...