大錐角雙列圓錐滾子軸承軸向基本額定動載荷計算

甄海洋，王學輝,王維庫

(西北軸承股份有限公司，銀川 750021)

符號說明

bm——常用優(yōu)質(zhì)淬硬軸承鋼和良好加工方法的額定系數(shù)，隨軸承類型和設(shè)計不同而異，對于圓錐滾子軸承，國家標準規(guī)定bm=1.1

Ca——軸向基本額定動載荷，N

Cr——徑向基本額定動載荷，N

Dpw——滾子組節(jié)圓直徑，mm

Dw——滾子直徑，mm

Dwe——用于計算額定載荷的滾子直徑，mm

fc——與軸承零件幾何形狀、制造精度及材料有關(guān)的系數(shù)

Fa——軸向載荷，N

Fr——徑向載荷，N

i——滾子列數(shù)

Lw——滾子公稱長度,mm

Lwe——滾子有效長度，mm

L10——基本額定壽命，106r

Pr——徑向當量動載荷，N

X——徑向動載荷系數(shù)

Y——軸向動載荷系數(shù)

Z——單列軸承中的滾子數(shù)；每列滾子數(shù)相同的多列軸承中的每列滾子數(shù)

α——公稱接觸角

λ，η——降低系數(shù)

ν——修正系數(shù)

雙列圓錐滾子軸承因可承受徑向和軸向載荷，廣泛應(yīng)用于軋機固定端輥頸軸承。板材冷軋機支承輥固定端軸承配置為四列圓柱滾子軸承+雙列圓錐滾子軸承，雙列圓錐滾子軸承作為定位軸承，即止推軸承，接觸角約為20°～30°，外圈只承受軸向載荷。而各軸承廠家樣本中往往僅給出軸承的徑向基本額定動載荷，給該類軸承的選型帶來不便。文中通過分析給出了軸向基本額定動載荷的計算方法，為軸承選型提供參考。

1 間接計算法

圓錐滾子軸承的徑向基本額定動載荷計算方法為[1-2]

(1)

徑向當量動載荷為

Pr=XFr+YFa，

(2)

該類軸承僅承受軸向載荷，故Fr=0。查文獻[2]可知Y=0.4cotα，代入(2)式得

Pr=0.4Facotα。

(3)

對于大錐角雙列圓錐滾子軸承，無論采用向心滾子軸承還是推力滾子軸承壽命計算方法，其理論計算結(jié)果應(yīng)一致，即

(4)

由(1)式、(3)式、(4)式得

(5)

可通過文獻[2]求得徑向基本額定動載荷，再由(5)式求得軸向基本額定動載荷。

2 直接計算法

推力滾子軸承軸向基本額定動載荷為[2]

(6)

文獻[2]僅給出了接觸角大于45°時fc的值；接觸角小于 45°，fc無法查出。

推力滾子軸承在軸向載荷的作用下，各滾子受載相同，由向心推力滾子軸承額定載荷計算公式可知：α≠90°時，軸向基本額定動載荷為[3]

(7)

式中：λ與軸承結(jié)構(gòu)形式、滾子引導方式、接觸類型等許多因素有關(guān)；η與軸承制造精度和安裝誤差等因素有關(guān)；ν與滾動體與滾道接觸狀態(tài)和軸承壽命有關(guān)。

把λ，η，ν代入(7)式得

(8)

由(8)式求得fc隨γ的變化見表1，對于γ的中間值，fc可由線性內(nèi)插法求得。

表1 fc值

3 實例分析

以某軋機止推軸承370666為例，外形尺寸φ330 mm×φ520 mm×180 mm，主參數(shù)為：Dw=42.962 mm，Lw=65.5 mm，α=30°，Z=30。通過文獻[2]可求得Dwe=40.105 mm，Lwe=62.860 mm。

由間接計算法和直接計算法求得軸向基本額定動載荷分別為1 961 kN和1 784 kN。2種方法計算結(jié)果接近，后者較小；但直接計算法因綜合考慮了各種因素，其計算結(jié)果更為精確。通過直接計算法計算出軸向基本額定動載荷，并按軸向載荷選型，滿足了客戶需求。