如何确定轴承载荷——从径向到轴向

发布时间 : 2023-05-10 13:49:49

轴承是机械装置中常见的一种零部件，广泛应用于各种工业领域。作为承载旋转运动的关键部件，轴承承受着不同方向的载荷。因此，确定轴承的承受能力至关重要，这也是轴承使用寿命长短的关键之一。本文将介绍轴承载荷的概念及其分类，详细解析了径向载荷和轴向载荷对轴承的影响，并探讨了如何确定轴承的承受能力。

一、轴承载荷及其分类

轴承载荷是指作用于轴承上的力，根据作用方向的不同，可以分为径向载荷和轴向载荷两种类型。径向载荷是指作用于轴承沿垂直于轴线方向的力，通常由设备重量、惯性力和偏心力等因素产生。而轴向载荷是指作用于轴承沿轴线方向的力，通常由推力或扭矩产生。

除了径向载荷和轴向载荷之外，轴承还可能承受径向惯性载荷、轴向惯性载荷、径向偏心载荷等特殊载荷。其中，径向惯性载荷和轴向惯性载荷是由于设备转速或加速度变化引起的惯性力，而径向偏心载荷是由于轴心偏离轴承中心线而产生的载荷。这些特殊载荷对轴承的影响相对较小，一般在轴承的选型和设计中不予考虑。

径向载荷是轴承中最常见的载荷类型之一，它对轴承的影响是相当重要的。一般来说，径向载荷作用于轴承内、外圈中心，垂直于轴线方向，会使轴承的内外圈产生相对运动，从而产生滚动摩擦力和滑动摩擦力。这些力会使轴承内部产生变形，同时还会产生热量，导致轴承温度升高。

当轴承受到径向载荷时，轴承内部的滚动体会受到侧向力的作用，滚动体会从轴承的轴向方向偏离，从而产生弹性形变。这种弹性形变会导致滚道和滚珠之间的接触区域变窄，从而增加了接触应力。如果径向载荷过大，接触应力会超过轴承材料的承受极限，从而导致轴承的损坏。

径向载荷

轴向载荷是作用于轴承沿轴线方向的力，通常由推力或扭矩产生。当轴承受到轴向载荷时，会使轴承内部的滚珠或滚柱承受轴向压力。如果轴向载荷过大，会导致滚珠或滚柱在轴向方向上的移动，使得轴承的内部空隙变大，从而降低轴承的承载能力和使用寿命。

如果轴承受到的轴向载荷过大，轴承可能会过早失效。过小的轴向载荷也会影响轴承的寿命和稳定性。有些轴承的结构设计特殊，能够承受较大的轴向载荷。例如，推力球轴承可以承受轴向载荷。正确计算轴向载荷可以避免轴承的损坏和过早失效。

轴向载荷

轴承载荷的计算是轴承选型过程中的重要环节，正确的载荷计算可以保证轴承在使用中具有足够的寿命和可靠性。下面介绍轴承载荷的计算方法。

轴承的径向载荷计算方法是先计算出承受载荷的轴承的等效动载荷，再根据轴承的额定寿命和等效动载荷计算出轴承的基本额定寿命。

承受载荷的轴承等效动载荷P，是指在不同方向的载荷作用下，等效于轴承在径向方向承受相同大小的载荷。计算公式如下：

P = （Frad/Krad）+（Fthrust/Kthrust）

其中，Frad是轴承承受的径向载荷，Krad是径向载荷的动载荷系数；Fthrust是轴承承受的轴向载荷，Kthrust是轴向载荷的动载荷系数。

轴承的基本额定寿命L10，是指在额定负荷下，轴承磨损概率达到10%时的使用寿命。计算公式如下：

L10 = （C/P）^3 x 10^6

其中，C是轴承的基本额定动载荷，P是轴承的等效动载荷。

轴向载荷的计算方法与径向载荷类似，也需要计算轴承的等效动载荷和基本额定寿命。

以上是轴承载荷计算方法的基本原理和公式，实际的计算过程需要根据不同的轴承类型和使用条件进行具体的分析和计算。

在确定轴承的承受能力时，必须考虑各种因素，例如轴承类型、使用环境、负荷类型等等。然而，关键还是全面评估载荷并确定适当的安全系数。安全系数是指轴承的承受能力与所需载荷的比率。

一般情况下，承受载荷的轴承所需的安全系数应该大于1。例如，如果轴承的额定载荷是10,000牛顿，实际所需载荷是5,000牛顿，则安全系数应该是2。这个安全系数确保轴承能够在额定载荷的两倍的载荷下安全运行。

总之，了解轴承载荷的概念及其分类，径、轴向载荷对轴承的影响，以及确定轴承的承受能力是确保轴承运行稳定和延长轴承使用寿命的关键。