分析滾動軸承的設計計算

李俊

摘要：本文通過對深溝球軸承安全接觸角和軸向承載能力的設計計算，確認其在軌道車輛門系統(tǒng)驅(qū)動機構上的應用可行性。

關鍵詞：深溝球軸承；軸向承載；接觸角；應力集中

1.概述

深溝球軸承主要用以承受徑向載荷，同時也能承載一定的軸向載荷。深溝球軸承在承受軸向載荷時，鋼球與內(nèi)、外圈溝道之間會形成一定的接觸角。如載荷過大，則接觸橢圓將被擋邊截去一部分，因而在鋼球與擋邊附近產(chǎn)生應力集中，導致軸承早期疲勞失效。本文旨在通過對北京地鐵9號線側(cè)門系統(tǒng)的驅(qū)動機構力學模型進行分析計算絲桿端支撐座內(nèi)軸承的受力情況，從而確定將原先方案的一對角接觸球軸承更改為一對深溝球軸承后，系統(tǒng)能否滿足使用要求、避免門系統(tǒng)驅(qū)動機構的絲桿軸承在改用深溝球軸承后出現(xiàn)上述提前失效的現(xiàn)象，進行以下校核計算。[1～6]

2.計算極限軸向載荷

2.1絲桿支撐受力分析：

驅(qū)動機構的雙頭絲桿有三個支撐，分別為靠近電機側(cè)的左支撐、中間支撐和右支撐。其中，絲桿在中間支撐和右支撐位置只受周向固定，軸向沒有限位，為自由狀態(tài)，可適應絲桿熱脹冷縮時產(chǎn)生的長度變化。

我們假設絲桿承受的最大開/關門力300N全部作用在左支撐上，通過左支撐內(nèi)的兩只深溝球軸承傳遞給機構安裝底板。絲桿軸向、徑向受力分析如示意圖（a）所示。由圖（a）可知，絲桿的升角為45.52762°，絲桿承受軸向力為300N時，其徑向分力約為295N。絲桿及其上零件承受的重力作用在左支撐軸承上的垂向分力約為80N。據(jù)此，作用在左支撐深溝球上的軸向載荷為Fa=300N，徑向載荷Fr=375N。

2.2軸承的軸向承載能力計算

3.結論

深溝球軸承在輕載工況下，可替代角接觸球使用。正確地分析計算、合理地選用適合的軸承，既可以降低結構成本，也能簡化機構，如果采用雙面有密封防塵蓋的深溝球軸承，還可以實現(xiàn)在整個大修周期內(nèi)的免維護。

參考文獻

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（作者單位：南京康尼機電股份有限公司）