張雅娜

(瓦房店軸承集團(tuán)有限責(zé)任公司，遼寧 瓦房店 116300)

0 引 言

滾動(dòng)軸承的游隙是軸承設(shè)計(jì)過(guò)程中的重要參數(shù)，直接關(guān)系到滾動(dòng)軸承運(yùn)行的溫升等重要指標(biāo)，而游隙的計(jì)算過(guò)程，特別是實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中工作游隙的計(jì)算非常復(fù)雜，因此將這一過(guò)程模塊化，快速估算軸承游隙，對(duì)于簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)工作，降低錯(cuò)誤率，提高工作效率都具有重要意義。

通過(guò)對(duì)滾動(dòng)軸承游隙計(jì)算過(guò)程的分析，得出滾動(dòng)軸承游隙計(jì)算流程，依據(jù)計(jì)算流程，使用VB語(yǔ)言設(shè)計(jì)開發(fā)了游隙計(jì)算應(yīng)用程序，達(dá)到能夠根據(jù)已知參數(shù)自動(dòng)計(jì)算游隙的功能從而解決游隙計(jì)算復(fù)雜易錯(cuò)的問(wèn)題。

1 滾動(dòng)軸承游隙計(jì)算

滾動(dòng)軸承游隙分為設(shè)計(jì)游隙、安裝游隙、工作游隙，其詳細(xì)計(jì)算過(guò)程闡述如下。

當(dāng)軸承運(yùn)行過(guò)程中，由于溫升會(huì)導(dǎo)致內(nèi)、外圈相對(duì)室溫的配合過(guò)盈量發(fā)生變化，以Io、Ii分別代表內(nèi)圈和外圈配合過(guò)盈量：

Io=Iao+ΔIo

Ii=Iai+ΔIi

(1)

式中：Iao、Iai分別為室溫下外圈與殼的過(guò)盈量和內(nèi)圈與軸的過(guò)盈量；ΔIo、ΔIi分別為軸承外圈與殼和軸承內(nèi)圈與軸熱膨脹系數(shù)不同導(dǎo)致的過(guò)盈配合后的過(guò)盈量變化量。按公式(2)計(jì)算(當(dāng)計(jì)算安裝徑向游隙時(shí)，ΔIo、ΔIi為0)。

ΔIo=(ζb-ζh)D(TD-Ta)

ΔIi=(ζs-ζb)d(Td-Ta)

(2)

式中：ζb、ζh、ζs分別為軸承、殼、軸的線膨脹系數(shù)；TD、Td、Ta分別為軸承外徑溫度、軸承內(nèi)徑溫度、室溫；D、d分別為軸承外徑和軸承內(nèi)徑。

根據(jù)彈性壁厚圓環(huán)理論，軸承外圈與殼過(guò)盈配合引起的直徑變化量Δo：

(3)

式中：D為軸承外徑；De為軸承外滾道壓力點(diǎn)處直徑；Eb為軸承材料的彈性模量；ξb為軸承材料的泊松比；Dh為殼的外徑；Eh為殼材料的彈性模量；ξh為殼材料的泊松比；ds為軸的內(nèi)徑。

軸承內(nèi)圈與軸過(guò)盈配合引起的直徑變化量Δi：

(4)

式中：d為軸承內(nèi)徑；di為軸承內(nèi)滾道壓力點(diǎn)處直徑；Eb為軸承材料的彈性模量；ξb為軸承材料的泊松比；ds為軸的內(nèi)徑；Es為軸材料的彈性模量；ξs為軸材料的泊松比。

溫差膨脹引起的游隙變化量Δt：

Δt=ζb[D(Td-Ta)-d(Td-Ta)]

(5)

因此，軸承過(guò)盈安裝后，當(dāng)設(shè)計(jì)徑向游隙U設(shè)計(jì)已知，軸承安裝徑向游隙U安裝：

U安裝=U設(shè)計(jì)-Δo-Δi

(6)

軸承工作徑向游隙U工作：

U工作=U設(shè)計(jì)+Δt-Δo-Δi

(7)

此處注意在計(jì)算安裝徑向游隙與工作徑向游隙時(shí)，因受溫度影響，配合過(guò)盈量Io、Ii有所不同，因此直徑變化量Δo、Δi也不同。

2 VB程序設(shè)計(jì)

依據(jù)上述滾動(dòng)軸承游隙計(jì)算過(guò)程，考慮軸承在不同裝配環(huán)境游隙計(jì)算的差別，結(jié)合VB語(yǔ)言的可視化編程，設(shè)計(jì)開發(fā)了滾動(dòng)軸承安裝游隙計(jì)算應(yīng)用程序，游隙計(jì)算流程圖如圖1，應(yīng)用程序界面如圖2。以某型號(hào)軸承為例，計(jì)算考慮溫度時(shí)的安裝游隙與工作游隙，輸入?yún)?shù)如圖2左邊部分，計(jì)算結(jié)果如圖2右邊部分。

圖1 滾動(dòng)軸承游戲計(jì)算流程圖

圖2 滾動(dòng)軸承游隙計(jì)算應(yīng)用程序

經(jīng)驗(yàn)證與理論計(jì)算結(jié)果完全一致。同時(shí)為方便使用者，應(yīng)用程序還包括數(shù)據(jù)保存、數(shù)據(jù)刪除、歷史數(shù)據(jù)查詢、調(diào)入及生成計(jì)算報(bào)告的功能。

3 結(jié) 語(yǔ)

在滾動(dòng)軸承游隙計(jì)算理論的基礎(chǔ)上，使用VB語(yǔ)言，設(shè)計(jì)開發(fā)了游隙計(jì)算應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)了軸承在不同裝配環(huán)境下安裝游隙與工作游隙的計(jì)算，將復(fù)雜的游隙計(jì)算簡(jiǎn)單化，不僅可以提高軸承設(shè)計(jì)者的工作效率，降低出錯(cuò)率，也為軸承使用者選用合適游隙的軸承提供了方便的計(jì)算工具。