張雅娜

(瓦房店軸承集團有限責任公司，遼寧 瓦房店 116300)

0 引 言

滾動軸承的游隙是軸承設計過程中的重要參數(shù)，直接關系到滾動軸承運行的溫升等重要指標，而游隙的計算過程，特別是實際運行過程中工作游隙的計算非常復雜，因此將這一過程模塊化，快速估算軸承游隙，對于簡化設計工作，降低錯誤率，提高工作效率都具有重要意義。

通過對滾動軸承游隙計算過程的分析，得出滾動軸承游隙計算流程，依據(jù)計算流程，使用VB語言設計開發(fā)了游隙計算應用程序，達到能夠根據(jù)已知參數(shù)自動計算游隙的功能從而解決游隙計算復雜易錯的問題。

1 滾動軸承游隙計算

滾動軸承游隙分為設計游隙、安裝游隙、工作游隙，其詳細計算過程闡述如下。

當軸承運行過程中，由于溫升會導致內(nèi)、外圈相對室溫的配合過盈量發(fā)生變化，以Io、Ii分別代表內(nèi)圈和外圈配合過盈量：

Io=Iao+ΔIo

Ii=Iai+ΔIi

(1)

式中：Iao、Iai分別為室溫下外圈與殼的過盈量和內(nèi)圈與軸的過盈量；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)不同導致的過盈配合后的過盈量變化量。按公式(2)計算(當計算安裝徑向游隙時，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，軸承過盈安裝后，當設計徑向游隙U設計已知，軸承安裝徑向游隙U安裝：

U安裝=U設計-Δo-Δi

(6)

軸承工作徑向游隙U工作：

U工作=U設計+Δt-Δo-Δi

(7)

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

2 VB程序設計

依據(jù)上述滾動軸承游隙計算過程，考慮軸承在不同裝配環(huán)境游隙計算的差別，結(jié)合VB語言的可視化編程，設計開發(fā)了滾動軸承安裝游隙計算應用程序，游隙計算流程圖如圖1，應用程序界面如圖2。以某型號軸承為例，計算考慮溫度時的安裝游隙與工作游隙，輸入?yún)?shù)如圖2左邊部分，計算結(jié)果如圖2右邊部分。

圖1 滾動軸承游戲計算流程圖

圖2 滾動軸承游隙計算應用程序

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

3 結(jié) 語

在滾動軸承游隙計算理論的基礎上，使用VB語言，設計開發(fā)了游隙計算應用程序，實現(xiàn)了軸承在不同裝配環(huán)境下安裝游隙與工作游隙的計算，將復雜的游隙計算簡單化，不僅可以提高軸承設計者的工作效率，降低出錯率，也為軸承使用者選用合適游隙的軸承提供了方便的計算工具。