滚动轴承极限设计方法技术

本发明专利技术提出的“滚动轴承极限设计方法”是首先在轴承轴截面中确定轴向、径向不同的强度边界条件，由它组成设计的强度空间，再由承轴设计基本原理推出一套主参数的设计计算公式，以此设计轴承零件。该发明专利技术基于对轴承疲劳寿命的研究，在满足强度前提下，挖掘套圈强度潜力。采用此法设计的轴承，其额定动负荷和使用寿命大幅度提高，如大型轴承７７９９８Ｅ，动负荷高达４９００ＫＮ，寿命比日本同类产品高５７％，比原国产高５. ７６倍。本发明专利技术可用于圆柱、圆锥、球面、推力调心等各种类型的滚动轴承。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
滚动轴承的一种新的设计方法，适用于圆柱、圆锥、球面、推力调心等各种类型的滚动轴承。国内目前采用的滚动轴承设计方法是对国外同类产品进行测试，提出主参数，然后按滚动轴承运转的基本原理进行优化设计。其步骤是首先确定滚动体直径，其次按设计公式确定套圈的尺寸，然后对套圈最小壁厚作强度校核，当壁厚大于强度值时，设计通过，主参数以此确定。但用此方法设计的轴承其额定负荷大都低于国外先进国家水平，特别是对特大型轴承(外径大于440mm的轴承)此外，国内多年来曾采用原苏五十到六十年代的设计方法，轴承的额定负荷仍远低于国外的设计水平。本专利技术的目的是针对上述问题，提出一种极限设计法，基于对滚动轴承疲劳寿命的研究，提出在满足强度条件的前提下，挖掘套圈的强度潜力，以提高轴承额定负荷，从而提高轴承的使用寿命。本专利技术提出的极限设计方法内容如下在轴承设计中，安装尺寸已经标准化，采用不同设计方法将确定不同的轴承内部尺寸。本设计是在轴承的轴截面中首先确定轴向、径向的强度边界条件，由这些边界条件组成轴承设计的强度空间(见各附图)，再根据轴承设计的基本原理，推证出一套主参数的设计计算公式，按此公式设计出的轴承零件，可无限趋近已确定的各个边界值，此限为数学上的极限概念。实施例1单列圆柱滚子轴承(附图说明图1)(1)已知尺寸d(内径);D(外径);B(宽度)(2)确定强度空间的边界条件a＝KaBDe＝D-Ke(D-d)di＝d+Ki(D-d)式中Ka Ke Ki为强度系数，取值Ka＝0.12～0.18，Ke＝0.18～0.23，Ki＝0.19～0.24。如果已知Ew或Fw，则取De＝Ew或di＝Fw其中Ew成品轴承滚子外复圆直径。Fw成品轴承滚子内复圆直径。(3)主参数的设计计算Lw＝B-2a，Lwe＝Lw-2r(r滚子轴向倒角尺寸)Dwe＝(De-di)/2，Dpw＝(De+di)/2。Z= (πDpw)/(Dwe+ε1) 取整(ε1两滚子间的距离)将上述主参数代入负荷计算公式即Cr＝bmfc(iLweCosα)7/9Z3/4Dwe29/27Cor＝44(1- (Dwe)/(Dpw) )iZDweLweCosα(4)对双列、三列、四列圆柱滚子轴承，则将轴承总宽分别等分为1/2、1/3、1/4再按单列圆柱滚子轴承的设计步骤计算。实施例2双列球面滚子轴承(图2)(1)已知尺寸d、D、B(2)确定强度空间的边界条件De＝D-Ke(D-d) di＝d+Ki(D-d) 2Z＝KEB a1＝Ka1B式中Ke、Ki、KEKai为强度系数，取值如下Ke＝0.13～0.20 KE＝0.02～0.05(由保持架强度及相互间不碰撞而定)Ki＝0.14～0.20 Ka1＝0.04～0.07(视滚子保持架或支柱不凸出端面而定)(3)主参数的设计计算Re=12De---De1=2Re2-(B2)2]]>α＝tg-1 (2(a1-ε1))/(Del-di) (ε1滚子小端距外圆端面距离)L＝B2-a2-ECosa]]>Lwe＝L-2r(r滚子轴向倒角尺寸) (4)对支柱保持架Z=2π(Re-Dwe2)Dwe+ϵ2]]>取整(ε2支柱保持架时的滚子间最小间隙一般ε2＝1～2.5)(5)对冲压保持架Z=2π(Re-Dwe4)0.866Dwe+Kb1S]]>取整(Kb1 宽系数一般Kb1＝1.2～1.6S冲压保持架壁厚)(6)对实体保持架Z=π(Pz-0.2LSina)Kb2Dwe]]>取整(Kb2最小樑宽系数一般Kb2＝1.05～1.12)(7)将以上这些参数代入额定负荷计算公式Cr＝bmfc(iLweCosα)7/9Z3/4Dwe29/27Cor＝44(1- (DweCosα)/(Dpw) )iZLweDweCosα实施例3，单列圆锥滚子轴承(图3)(1)已知数据d、D、T、B、e(轴向负荷系数)(2)确定强度空间的边界条件De＝D-Ke(D-d) di＝d+Ki(D-d) a＝KaB a1＝Ka1B式中Ke、Ki、Ka、Ka1为强度系数，取值如下Ke＝0.13～0.20 Ki＝0.13～0.2 Ka＝0.16～0.24 Ka1＝0.1～0.15(3)主参数设计计算根据使用要求的轴向负荷系数e值，求得接触角α＝tg-1(e)/1.5代入下列联立方程 求得ρ、β或者按已标准化的滚子半锥角φ(中小型圆锥滚子轴承ISo标准φ＝2°)解联立方程 求得ρ、α2φ＝α-β γ＝α-φ Dw＝2ρSinφLw＝ (LSinφ)/(Cosβ) -ε1(ε1滚子与滚道在滚子轴向的间隙)Lwe＝Lw-γ-γ1(γ、γ1为滚子大、小端轴向倒角尺寸)Dw1＝Dw-2Lwtgφ Dwe= (Dw+Dwl)/2P＝2ρCosφSinγ P1＝P-2LwSinγZ= (πP1)/(Dw1+ε1) 取整(ε1滚子间间隙，一般为2～3)(4)将以上这些参数代入负荷计算公式Cr＝bmfc(iLweCosα)7/9Z3/4Dwe29/27Cor＝44(1- (DweCosα)/(Dpw) )iZDweLweCosα(5)对双列、四列圆锥滚子轴承，将双内圈宽度等分为1/2，再按单列圆锥滚子轴承的设计步骤进行计算。实施例4推力调心滚子轴承(图4)(1)已知数据d、D、H、A(2)确定强度空间的边界条件d＇2＝D-K1(D-d) h＇1＝K2(D-d) HE＝KE(D-d)d＇5＝d+K3(D-d)+2Sc(Sc衬套壁厚)式中K1、K2、KE、K3为强度系数，取值如下K1＝0.056～0.064 K2＝0.058～0.066KE＝0.11～0.13 K3＝0.07～0.08(3)主参数的设计计算取座圈高h2值得R1=(A+H-h2)2+(d2′2)2]]>修正d〃2=2R12-(A+H-h2)2]]>γ=Cos-1(d〃2)/(2R1)再修正d2＝2R1Cosγ R＝0.98R1△＇2= (H-h2-HE)/(Sinγ)dE＇＝2(R1-△2＇)Cosγ X1＝(2R1-△2＇)CosγY1＝(2R1-△2＇)Sinγ-A(4)实体保持架时h=Y1-R12-(X1-d5′2)2]]>修正d5=2［X1-R12-(Y1-h)2]]>］ =tg-1(dE＇- d5)/(2(h-HE))β＝γ-γ＇ α＝γ+β Dwe＝2R1CtgαSinβ+2R(1-Cosβ)L= (h-HE)/(Cosγ＇) ,Cosβ △＇＝△2＇-2Ltgβ。当h1＝H-h-△1＇Sinγ≥h1＇时可用，反之重算。Z=2πΔ+ϵ]]>取整(ε为滚子间最小间隙一般取1.5～3)(5)将以上参数代入负荷计算公式得Ca＝bmfc(LweCosα)7/9tgαZ3/4Dwe29/27Coa＝220(1- (DweCosα)/(Dpw) )ZLweDweSinα上文公式中未注明的符号说明Cr(Ca)-滚动轴承基本额定动负荷NCor(Coa)-滚动轴承基本额定静负荷NDwe-用于额定负荷计算中的滚子直径 mmLwe-用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种滚动轴承极限设计方法，其特征是该方法是首先确定轴承轴截面中轴向、径向的强度边界条件，由这些边界条件组成轴承设计的强度空间，再根据轴承设计基本原理，推证出一套主参数设计计算公式，以此确定轴承零件的各尺寸。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：文恒，
申请(专利权)人：成都重型轴承研究所，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]