作用在軸承上的負荷,在已知或可計算的外力下(如傳動力、工作力就慣性力),可以根據(jù)機械學的原理來計算。當計算單個軸承負荷的分力時,為了簡化計算,軸是被看成由剛硬和無力矩作用的支點所支承的梁。軸承、軸承座或機械結構的彈性變形,軸撓曲導致在作用軸承上的力矩,全不考慮在簡化的計算中。
應用以上簡化理論,只需要很簡單的輔助工具,如小型計算器,就可以進行計算。實際上,計算基本額定負荷和當量軸承負荷的標準方法,也是根據(jù)類似的假設。
利用先進和復雜的計算程序,可以不用上述的假設,而根據(jù)彈性力學理論來計算軸承的負荷。在這些計算程序中,軸承、軸以及軸承座都是被考慮為系統(tǒng)中具彈性的部分。
外力方面包括軸和所承載部件固有的重量,或是車輛的重量和其它慣性力等,這些一般都是已知數(shù),或能夠通過計算得出。但其它的外力,如工作力(碾壓力和機床的切削力等)、沖擊力和附加的動態(tài)力(如由于不平衡引起的離心力),通常要依靠類似機器或抽承配置的經(jīng)驗才能確定。
齒輪傳動
對于齒輪傳動,齒輪在理論上產(chǎn)生的作用力可以根據(jù)傳輸功率以及齒輪的類型算出。但也有其它動態(tài)力會由于齒輪、傳動端或輸出端產(chǎn)生。此外,齒輪的形狀誤差和旋轉部件的不平衡也會造成附加的動態(tài)力。但齒輪一般以很高的精度標準制造,以降低運行時的噪聲,所以由這種原因產(chǎn)生的力通常很小,在計算軸承負荷時可以忽略不計。
應用齒輪傳動的機器,只有在工作條件已知的情況下,才能確定根據(jù)其運行形式和模式所產(chǎn)生的附加作用力。根據(jù)不同工作條件,齒輪制造商通常能提供一個關于沖擊負荷和齒輪效率的“工作”系數(shù),利用這個系數(shù),可以用來考慮附加作用力對軸承額定壽命的影響。
皮帶傳動
計算皮帶傳動的軸承負荷時,最主要是考慮有效的皮帶扭力,其取決于傳遞的力矩。皮帶制造商一般會根據(jù)不問的皮帶類型、預緊、皮帶的張緊力和其它附加動態(tài)力,提供一個用來計算皮帶拉力的系致。若無法得到相關的系數(shù),可使用以下參考值:
帶齒皮帶——1.1~1.3;
三角帶(V形帶)——1.2~2.5;
平皮帶——1.5~4.5;
當軸之間的距離很短、在重負荷或沖擊負荷作用下、或張緊力很大時,應取用較大的值。
軸承的靜載荷和動載荷
軸承靜止時的載荷能力,由允許的塑性變形量決定。滾動軸承中的塑性變形是不可避免的。如果限定允許的塑性變形量很小,則軸承的靜載荷能力也很??;如果允許的塑性變形較大,則在滾道上產(chǎn)生的凹坑將使軸承在運轉中噪聲和振動增大、運轉精度降低,影響軸承的正常工作。
滾動軸承中,在承受載荷最大的滾動體與滾道接觸點處,總的塑性變形量小于滾動體直徑的萬分之一時,對軸承的正常運轉沒有多大的影響。把在這種塑性變形條件下確定的軸承靜承載能力稱為額定靜載荷 ,一般用C0表示。額定靜載荷是在假定的載荷條件下決定的,對向心軸承,額定靜載荷是指徑向載荷,對向心推力軸承(角接觸球軸承)是指使軸承中半圈滾道受載的載荷的徑向分量,對推力軸承是指中心軸向載荷。軸承的基本額定靜載荷和基本額定靜載荷是指軸承在靜態(tài)或旋轉時,最大能承受的載重。
軸承額定動載荷是指滾動軸承理論上能承受的恒定徑向載荷(恒定軸向載荷),在該載荷的作用下基本額定的壽命為100萬轉,軸承的基本額定動載荷體現(xiàn)軸承的耐滾動疲勞的能力。向心軸承和推力軸承的基本額定動載荷反別稱作徑向基本額定動負荷與軸向基本額定動負荷,用Cr和Ca表示。