滾動軸承的失效形式和計算準則
1.滾動軸承的載荷分析
以深溝球軸承為例進行分析。如圖12-19所示,軸承受徑向載荷Fr作用時,各滾動體承受的載荷是不同的,處于最低位置的滾動體受載荷最大。由理論分析知,受載荷最大的滾動體所受的載荷為F0≈(5/z)Fr,式中z為滾動體的數目。
當外圈不動內圈轉動時,滾動體既自轉又繞軸承的軸線公轉,于是內、外圈與滾動體的接觸點位置不斷發生變化,滾道與滾動體接觸表面上某點的接觸應力也隨著作周期性的變化,滾動體與旋轉套圈受周期性變化的脈動循環接觸應力作用,固定套圈上A點受最大的穩定脈動循環接觸應力作用。
2.失效形式
滾動軸承的失效形式主要有以下三種:
(1)疲勞點蝕
滾動體和套圈滾道在脈動循環的接觸應力作用下,當應力值或應力循環次數超過一定數值后,接觸表面會出現接觸疲勞點蝕。點蝕使軸承在運轉中產生振動和噪聲,回轉精度降低且工作溫度升高,使軸承失去正常的工作能力。接觸疲勞點蝕是滾動軸承的最主要失效形式。 (2)塑性變形
在過大的靜載荷或沖擊載荷的作用下,套圈滾道或滾動體可能會發生塑性變形,滾道出現凹坑或滾動體被壓扁,使運轉精度降低,產生震動和噪音,導致軸承不能正常工作。 (3)磨損
在潤滑不良,密封不可靠及多塵的情況下,滾動體或套圈滾道易產生磨粒磨損,高速時會出現熱膠合磨損,軸承過熱還將導致滾動體回火。 另外,滾動軸承由于配合、安裝、拆卸及使用維護不當,還會引起軸承元件破裂等其它形式的失效,也應采取相應的措施加以防止。
3.計算準則
針對上述的主要失效形式,滾動軸承的計算準則為:
(1)對于一般轉速(n>10r/min)的軸承,疲勞點蝕為其主要的失效形式,應進行壽命計算。
(2)對于低速(n≤10r/min) 重載或大沖擊條件下工作的軸承,其主要失效形式為塑性變形,應進行靜強度計算。
(3)對于高轉速的軸承,除疲勞點蝕外膠合磨損也是重要的失效形式,因此除應進行壽命計算外還要校驗其極限轉速。
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