大锥角双列圆锥滚子轴承轴向基本额定动载荷计算

甄海洋，王学辉,王维库

(西北轴承股份有限公司，银川 750021)

符号说明

bm——常用优质淬硬轴承钢和良好加工方法的额定系数，随轴承类型和设计不同而异，对于圆锥滚子轴承，国家标准规定bm=1.1

Ca——轴向基本额定动载荷，N

Cr——径向基本额定动载荷，N

Dpw——滚子组节圆直径，mm

Dw——滚子直径，mm

Dwe——用于计算额定载荷的滚子直径，mm

fc——与轴承零件几何形状、制造精度及材料有关的系数

Fa——轴向载荷，N

Fr——径向载荷，N

i——滚子列数

Lw——滚子公称长度,mm

Lwe——滚子有效长度，mm

L10——基本额定寿命，106r

Pr——径向当量动载荷，N

X——径向动载荷系数

Y——轴向动载荷系数

Z——单列轴承中的滚子数；每列滚子数相同的多列轴承中的每列滚子数

α——公称接触角

λ，η——降低系数

ν——修正系数

双列圆锥滚子轴承因可承受径向和轴向载荷，广泛应用于轧机固定端辊颈轴承。板材冷轧机支承辊固定端轴承配置为四列圆柱滚子轴承+双列圆锥滚子轴承，双列圆锥滚子轴承作为定位轴承，即止推轴承，接触角约为20°～30°，外圈只承受轴向载荷。而各轴承厂家样本中往往仅给出轴承的径向基本额定动载荷，给该类轴承的选型带来不便。文中通过分析给出了轴向基本额定动载荷的计算方法，为轴承选型提供参考。

1 间接计算法

圆锥滚子轴承的径向基本额定动载荷计算方法为[1-2]

(1)

径向当量动载荷为

Pr=XFr+YFa，

(2)

该类轴承仅承受轴向载荷，故Fr=0。查文献[2]可知Y=0.4cotα，代入(2)式得

Pr=0.4Facotα。

(3)

对于大锥角双列圆锥滚子轴承，无论采用向心滚子轴承还是推力滚子轴承寿命计算方法，其理论计算结果应一致，即

(4)

由(1)式、(3)式、(4)式得

(5)

可通过文献[2]求得径向基本额定动载荷，再由(5)式求得轴向基本额定动载荷。

2 直接计算法

推力滚子轴承轴向基本额定动载荷为[2]

(6)

文献[2]仅给出了接触角大于45°时fc的值；接触角小于 45°，fc无法查出。

推力滚子轴承在轴向载荷的作用下，各滚子受载相同，由向心推力滚子轴承额定载荷计算公式可知：α≠90°时，轴向基本额定动载荷为[3]

(7)

式中：λ与轴承结构形式、滚子引导方式、接触类型等许多因素有关；η与轴承制造精度和安装误差等因素有关；ν与滚动体与滚道接触状态和轴承寿命有关。

把λ，η，ν代入(7)式得

(8)

由(8)式求得fc随γ的变化见表1，对于γ的中间值，fc可由线性内插法求得。

表1 fc值

3 实例分析

以某轧机止推轴承370666为例，外形尺寸φ330 mm×φ520 mm×180 mm，主参数为：Dw=42.962 mm，Lw=65.5 mm，α=30°，Z=30。通过文献[2]可求得Dwe=40.105 mm，Lwe=62.860 mm。

由间接计算法和直接计算法求得轴向基本额定动载荷分别为1 961 kN和1 784 kN。2种方法计算结果接近，后者较小；但直接计算法因综合考虑了各种因素，其计算结果更为精确。通过直接计算法计算出轴向基本额定动载荷，并按轴向载荷选型，满足了客户需求。