一、滚动轴承工作时的载荷分布
1. 仅受径向载荷的情况
滚动体承载的最大值近似为 F≈5Fr/Z,而在滚子轴承中则为 F≈4.6Fr/Z。其中,Z 代表轴承滚动体的总数。当滚动轴承的内圈与外圈相对转动时,滚动体的位置持续变化,因此每个滚动体所受的径向载荷是变化的,属于变载荷。
2. 仅受轴向载荷的情况
每个滚动体受到的轴向分力Fa和径向分力Fr分别为:Fa=FA/Z 和 Fr=Facotα=FAcotα/Z。其中,α 是轴承的实际接触角,其值会随着载荷FA的大小在一定范围内变化,并且受到滚道曲率半径和弹性变形量等因素的影响。
3. 径向载荷与轴向载荷联合作用的情况
当轴承同时受到径向和轴向的载荷作用时,载荷分布情况主要取决于轴向载荷FA与径向载荷FR的比例。当FA/FR很小时,轴向力的影响较小,可以忽略,按只受径向载荷处理。当FA/FR较大时,必须考虑FA的影响。轴承的载荷是轴向和径向的叠加。位于径向载荷FR作用线上的滚动体所受径向力最大,其总径向力Fmax为:Fmax=5Fr/Z+FAcotα/Z。这种情况下,滚动体的受力和轴承的载荷分布不仅与两种载荷的大小有关,还与接触角α的变化紧密相关。
二、滚动轴承的失效形式及计算准则
1. 常见的失效形式
(1)疲劳点蚀:在滚动轴承工作时,尽管在良好的安装、润滑和维护条件下,由于滚动体沿套圈滚动产生的变化接触应力,经过一定次数的循环后,可能会在表层下形成微观裂缝,这些裂缝在润滑油的作用下被挤裂,形成点蚀。这是滚动轴承最常见的失效形式。
(2)塑性变形:在过大的静载荷和冲击载荷下,滚动体或套圈滚道可能出现不均匀的塑性变形凹坑。
(3)磨损:如果滚动轴承在密封不良或多尘的环境下工作,容易发生磨粒磨损。特别是在滚动体与套圈之间,以及滚动体与保持架之间存在滑动摩擦的情况下,如果润滑不良或严重,可能导致滚动体回火,甚至产生胶合磨损。磨损程度随着转速的增高而加剧。
2. 计算准则