关 节 轴 承 额定动载荷与寿命
1 范围
本标准规定了关节轴承额定动载荷与寿命计算方法。
本标准适用于国家标准中规定的关节轴承尺寸范围及符合标准规定技术条件的向心关节轴承、角接触关节轴承、推力关节轴承和杆端关节轴承。
本标准不适用于特殊结构或非正常使用条件下工作的关节轴承，诸如，特殊的材料，特殊滑动接触面，特殊游隙，内外圈相对过大的倾斜，轴或座过大的变形等。
2 引用标准
下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
GB 3944—83 关节轴承 词汇
3 定义
本标准采用GB 3944 及下列定义。
3. 1 径向额定动载荷
轴承中的工作表面动应力达到最大许用应力时的径向载荷。
3. 2 轴向额定动载荷
轴承中的工作表面动应力达到最大许用应力时的轴向载荷。
3. 3 寿命
轴承的摩擦系数达到规定的极限值或轴承磨损量超过规定的极限值时，轴承工作摆动的总次数。
3. 4 径向当量动载荷
一恒定的径向载荷，在该载荷作用下，关节轴承中工作表面接触应力水平与实际载荷作用相当。
3. 5 轴向当量动载荷
一恒定的中心轴向载荷，在该载荷作用下，关节轴承工作表面接触应力水平与实际载荷作用相当。
3. 6 自润滑轴承
关节轴承工作时无需再润滑的轴承。此种轴承通常是含油的或工作表面上有自润滑材料，如聚四氟乙烯（PTFE）织物或其复合材料等。
3. 7 常规运转条件
指轴承安装正确、常规加载、常温下工作、轴承润滑良好、无外来物侵入轴承。
3. 8 摆角β
摆动套圈上某一直径摆动到两个极限位置间的夹角。
3. 9 摆次
轴承摆动套圈上某一点摆动了 2β角时为一摆次。
4 符号
B：关节轴承内（轴）圈公称宽度，mm
C：关节轴承外（座）圈公称宽度，mm
H：推力关节轴承公称高度，mm
dm：关节轴承滑动球面公称直径，mm
dm：滑动球面等效直径，mm
T：角接触关节轴承公称宽度，mm
Cd：关节轴承额定动载荷，N
Cdr：关节轴承径向额定动载荷，N
Cda：关节轴承轴向额定动载荷，N
fr：径向轴承额定载荷系数，N/mm2
fra：角接触轴承额定载荷系数，N/mm2
fa：推力轴承额定载荷系数，N/mm2
f：关节轴承摆动频率，min–1
P：关节轴承当量动载荷，N
p：名义接触压力，N/mm2
Fmin：最小载荷，N
Fmax：最大载荷，N
Fa：轴向载荷，N
Fr：径向载荷，N
fP：载荷变化频率，Hz
k：耐压系数，N/mm2
a：系数
G：系数
L：关节轴承初润滑寿命，摆次
LR：关节轴承重润滑寿命，摆次
LW：关节轴承重润滑间隔，摆次
t：温度，℃
v：关节轴承滑动速度，mm/s
KM：与摩擦副材料有关的系数
Xr：径向轴承当量动载荷系数
Xra：角接触轴承当量动载荷系数
Ya：推力轴承当量动载荷系数
αK：载荷特性寿命系数
αT：温度寿命系数
αV：滑动速度寿命系数
αP：载荷寿命系数
αz：轴承质量与润滑寿命系数
αh：重润滑间隔寿命系数
dβ：重润滑摆角寿命系数
β：摆角，（°）
ζ：折算系数
5 关节轴承额定动载荷计算方法
5. 1 向心关节轴承
向心关节轴承的径向额定动载荷Cdr为：
Cdr＝frCdm （N） ………………………………（1）
式中系数fr 与轴承接触副的材料、结构型式、径向游隙等因素有关，表 1 列出了正常游隙值情况下fr 的值。
5. 2 角接触关节轴承
角接触关节轴承的径向额定动载荷Cdr 为：
Cdr = fra（B＋C—T）dm (N)………………………………（2）
式中系数fra 与轴承接触副材料及轴承尺寸有关，表 2 列出了fra 的值。
5. 3 推力关节轴承
推力关节轴承轴向额定动载荷Cda：
Cda= fa（B＋C—H）dm （N）…………………………………（3）
式中系数fa 与轴承接触副材料及结构尺寸有关，表 3 列出fa 的值。
5. 4 杆端关节轴承
杆端关节轴承的额定动载荷计算方法，应根据杆端关节轴承的结构型式来选定。当杆端关节轴承为向心型时，采用向心关节轴承的方法计算。当杆端关节轴承为球头型时，采用推力关节轴承的方法计算。
6 当量动载荷计算方法
6. 1 向心关节轴承
当向心关节轴承承受不变的径向和轴向联合载荷时，其当量动载荷为：
P＝XrFr （N）………………………………………（4）
式中系数Xr 与Fa/Fr 值有关，表 4 列出了Xr 的取值。
6. 2 角接触关节轴承
当角接触关节轴承承受不变的径向和轴向联合载荷时，其当量动载荷为：
P=XraFr （N）………………………………………（5）
式中系数Xra按表 5 选取。
6. 3 推力关节轴承
当推力关节轴承承受不变的轴向和径向联合载荷时，其当量载荷为：
P=YaFa （N）……………………………………（6）
式中系数Ya 按表 6 选取。
6. 4 变动载荷
当关节轴承在一个摆动周期内承受变动载荷时，其当量动载荷为：
 …………………………………（7）
7 关节轴承寿命计算方法
关节轴承的寿命与轴承的承载能力和使用条件有关。
7. 1 轴承球面滑动速度
关节轴承工作球面的滑动速度为：
v＝2.9089×10-4βfdm—（mm/s）………………………………（8）
式中—dm=ζdm，折算系数ζ的值见表 7。
7. 2 名义接触压力
关节轴承中的名义接触压力按式（9）计算：
 （N/mm2）………………………………（9）
式中耐压系数k 值见表 8。
7. 3 轴承的pv 值极限
关节轴承工作表面上的pv 值必须加以限制，否则轴承会过热，导致轴承寿命缩短。pv 值按式（10）计算：
不同材料接触副的pv 值限制范围见表 9。
7. 4 关节轴承寿命计算方法
关节轴承的计算磨损寿命L 为：
式中各系数分别从表 10～表 12 中选取。
7. 5 重润滑寿命计算方法
对于需维护的关节轴承，应定期更换轴承中的润滑剂，此时轴承的寿命估算方法如下：
LR= αh αβL （摆次）…………………………………（12）
式中系数αh、αβ分别按表 13、表 14 选取。
7. 6 分段载荷下的轴承寿命计算
当关节轴承承受分段载荷作用时，其寿命为：
 …………………………………（13）
式中：Ti——第i 段载荷的作用时间；
Li——第i 段载荷下的计算寿命；
n——载荷的分段数。 |