优化滚动轴承的轴向承载能力

2023-06-26 理论教育版权反馈

【摘要】：以上公式适用于下列轴承工作条件：1）作用于轴承上的轴向载荷是连续作用的稳定载荷。因此，短圆柱滚子轴承不能用来承受纯轴向载荷，即在承受轴向载荷的同时，还必须承受径向载荷才能正常工作。轴向载荷的性质，也直接影响短圆柱滚子轴承的轴向承载能力。一般来说，间断作用的轴向载荷能改善轴承的润滑条件，因而轴承承受间断作用的轴向载荷能力比上述公式计算值提高1～2倍。

内、外圈带有挡边的圆柱滚子轴承，如NJ、NUP和NF型轴承（如图2-71所示），主要用于承受径向载荷，也能承受一定的单向轴向载荷，因此这些轴承可作为固定支承使用。

图2-71 能承受轴向载荷的圆柱滚子轴承

a）NF型 b）NJ型 c）NUP型

这些轴承的轴向承载能力取决于滚子端面与套圈引导挡边之间滑动摩擦面的承载能力，即由滑动摩擦面之间的润滑状态，工作温度和轴承散热条件所决定。下面的实验公式供选用轴承时估算轴向承载能力：

式中 F_aP——最大允许轴向载荷（N）；

C₀——基本额定静载荷（N）；

F_r——轴承径向载荷（N）；

n——轴承转速（r/min）；

d——轴承内径（mm）；

D——轴承外径（mm）；

K₁，K₂——系数，见表2-55。

以上公式适用于下列轴承工作条件：

1）作用于轴承上的轴向载荷是连续作用的稳定载荷。

2）轴承工作温度与环境的温差为60℃。

3）轴承温度升高引起的功率损失为0.5mW/mm²·℃。

4）粘度比k=2。

粘度比k是工作温度下润滑剂的粘度ν和在该工作温度下为得到良好润滑所需的润滑油粘度ν₁之比值。

如果轴向载荷是短暂作用时，应将计算所得之值乘以2；如果是冲击载荷作用时，应将计算所得之值乘以3。

表2-55 系数K₁和K₂

作用于轴承上的稳定轴向载荷F_a不能超过1.2D²（D——轴承外径，单位：mm，这里只取数值）N，如为偶然冲击载荷则不能超过3D²。

为了保证轴承挡边均匀承受载荷和主轴的运转精度，还应对与轴承接触的相邻零件的接触表面的轴向跳动有较高的要求。

作用于滚子两端的轴向载荷，由于其作用线不与滚子中心线重合，故形成一力矩，如图2-72所示。此力矩将使滚子在轴承轴向平面内倾斜，改变沿滚子长度上的载荷分布。越大，这种倾斜越严重。因此，短圆柱滚子轴承不能用来承受纯轴向载荷，即在承受轴向载荷的同时，还必须承受径向载荷才能正常工作。经验证明当F_a﹤0.4F_r时，轴承可以保持正常工作。理论上，轴向载荷对短圆柱滚子轴承的寿命有一定的影响。但当﹤0.13时，轴向载荷对轴承寿命的影响甚小，一般不予考虑。

此外，在轴向载荷作用下，内、外圈挡边对滚子端面的摩擦力也将形成一力矩，驱使滚子在通过滚子轴线的切平面内转动。此力矩随滚子长度增大而增加。因此，长圆柱滚子轴承和滚针轴承不宜承受轴向载荷。

轴向载荷的性质，也直接影响短圆柱滚子轴承的轴向承载能力。一般来说，间断作用的轴向载荷能改善轴承的润滑条件，因而轴承承受间断作用的轴向载荷能力比上述公式计算值提高1～2倍。

图2-72 轴向载荷对滚子形成的力矩

优化滚动轴承的轴向承载能力

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