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如何算軸承的彎矩

發布時間:2023-02-05 20:38:26

1. 軸的強度計算

軸的強度計算,尤其是轉軸和心軸的強度計算,通常是在初步完成軸的結構設計之後進行的。對於不同受載和應力性質的軸,應採用不同的計算方法。其中傳動軸按扭轉強度計算;心軸按彎曲強度計算;轉軸按彎扭合成強度進行計算。

1.傳動軸的強度計算

傳動軸工作時受扭,由材料力學知,圓截面軸的抗扭強度條件為

液壓動力頭岩心鑽機設計與使用

計算軸的直徑時,式(2-13)可以寫成

液壓動力頭岩心鑽機設計與使用

式中:τT為軸的扭應力,MPa;T為軸傳遞的轉矩,N·mm;WT為軸的抗扭截面系數,mm3;P為軸傳遞的功率,kW;n為軸的轉速,r/min;d為軸的直徑,mm;[τ]T為軸材料的許用扭應力,MPa,見表2-8;C為與軸材料有關的系數,見表2-8。

表2-8 軸常用材料的[τ]T值和C值

註:1.當彎矩作用相對於轉矩很小或只傳遞轉矩時,[τ]T取較大值,C取較小值;反之,[τ]T取較小值,C取較大值。

2.當用35SiMn鋼時,[τ]T取較小值,C取較大值。

按式(2-14)求得的直徑,還應考慮軸上鍵槽會削弱軸的強度。一般情況下,開一個鍵槽,軸徑應增大3%;開兩個鍵槽,增大7%,然後取標準直徑。

在轉軸的設計中,常用式(2-14)作結構設計前軸徑的初步估算,把估算的直徑作為軸上受扭段的最細直徑(有時也可作軸的最細直徑)。對於彎矩的影響,常採用降低許用扭應力的方法予以修正,見表2-8注。

2.心軸的強度計算

在一般情況下,作用在軸上的載荷方向不變,故心軸的抗彎強度條件為

液壓動力頭岩心鑽機設計與使用

計算軸的直徑時,式(2-15)可以寫成

液壓動力頭岩心鑽機設計與使用

式中:d為軸的計算直徑,mm;M為作用在軸上的彎矩,N·mm;W為軸的抗彎截面系數,mm3;[σ]W為軸材料的許用彎曲應力,MPa。軸固定時,若載荷長期作用,取靜應力狀態下的許用彎曲應力[σ+1W;若載荷時有時無,取脈動循環的許用彎曲應力[σ0W。軸轉動時,取對稱循環的許用彎曲應力[σ-1W。[σ+1W、[σ0W、[σ-1W取值見表2-9。

表2-9 軸的許用彎曲應力(MPa)

註:σb為材料抗拉強度。

3.轉軸的強度計算

轉軸的結構設計初步完成後,軸的支點位置及軸上所受載荷的大小、方向和作用點均為已知。此時,即可求出軸的支承反力,畫出彎矩圖和轉矩圖,按彎曲和扭轉合成強度條件計算軸的直徑。

軸的支點位置,對於滑動軸承和滾動軸承都不全是在軸承寬度的中點上,其中滑動軸承可按表2-10確定,滾動軸承可查軸承樣本或有關手冊。但是,為了簡化計算,通常均可將支點位置取在軸承寬度的中點上。

表2-10 滑動軸承支點位置的確定

由彎矩圖和轉矩圖可初步判斷軸的危險截面。根據危險截面上產生的彎曲應力σW和扭應力為τT,可用第三強度理論求出鋼制軸在復合應力作用下危險截面的當量彎曲應力σeW,其強度條件為

液壓動力頭岩心鑽機設計與使用

對於一般轉軸,σW為對稱循環變應力;而τT的循環特性則隨轉矩T的性質而定。考慮彎曲應力與扭應力變化情況的差異,將上式中的轉矩T乘以校正系數α,即

液壓動力頭岩心鑽機設計與使用

式中:Me為當量彎矩, α為應力校正系數,對於不變的轉矩,取 對於脈動循環的轉矩, 對於對稱循環的轉矩,取 為脈動循環時材料的許用彎曲應力,見表2-9。

計算軸的直徑時,式(2-16)可以寫成

液壓動力頭岩心鑽機設計與使用

式中:d為軸的計算直徑,mm;Me為當量彎矩,N·mm;[σ-1W為對稱循環下的材料的許用彎曲應力,MPa。

軸上有鍵槽時,為了補償對軸強度的削弱,按式(2-19)求得的直徑應增大4%~7%,單鍵槽時取較小值,雙鍵槽時取較大值。

綜上所述,常用轉軸的設計步驟是:先按照轉矩估算軸徑,作為軸上受扭段的最細直徑;再按照結構設計的要求,進行軸的初步結構設計,確定軸的外形和尺寸;然後按彎扭合成強度條件校核軸的直徑。若初定軸的直徑較小,不能滿足強度要求,則需修改結構設計,直到滿足強度要求為止;若初定軸的直徑較大,一般先不修改設計,通常是在計算完軸承後再綜合考慮是否修改設計。

對於一般用途的軸,按照上述方法設計計算即能滿足使用要求。對於重要的軸,尚須考慮應力集中、表面狀態以及尺寸的影響,用安全系數法作進一步的強度校核,其計算方法見有關機械設計教材或參考書。

2. 軸與軸承的轉矩如何計算

軸承的力矩一般以實測值為准,將你的預計扭矩值告訴廠家,廠家可以通過調節隔離塊、滾子等,來達到控制啟動力矩的目標。

3. 求助,關於直線軸承的受彎矩的計算

設:梁長L;均布荷載Q;跨中最大彎矩M.
取跨中為平衡點,此時有:
支座反力:大小為QL/2,方向向上(為正),作用點距離L/2.
半跨均布荷載:大小QL/2,方向向下(為負),作用點距離L/4.取矩則有:
M=QL/2*L/2(支座反力作用)-QL/2*L/4(半跨均布荷載作用)=1/8*QL2.

4. 軸承驅動力矩的計算

具體情況需要具體分析。

一般情況下,軸承的摩擦力矩都可以在樣本中查詢到。這取決於滾動體的類型,球軸承摩擦力矩就要比圓錐滾子或者滾針軸承小。同時還要考慮軸承安裝的預緊,潤滑等。以上是軸承的摩擦力矩。

關於驅動系統轉動需要的力矩,相對要復雜一些。
對於高精度高速度的直接驅動系統,您僅僅需要了解負載的轉動慣量和角加速度,就可以計算出來需要的力矩。即:需要的驅動力矩(Nm)=角加速度(Rad/s)*轉動慣量(kgm^2)。
對於普通的渦輪蝸桿傳動,就要復雜一些,除了要考慮負載的轉動慣量和角加速度,還要看您選用的產品所具有的傳動比帶來的摩擦力矩等因素了。

5. 軸承的摩擦力矩怎麼計算

計算滾動軸承摩擦力矩的其中一種方法是將摩擦力矩分成獨立的部分,包括不受負荷影響的力矩M0和與取決於負荷的力矩M1,然後把兩者相加起來,得出: M=M0+M1 這種方法沿用至今。但如果不僅考慮負荷的因素,而是根據導致摩擦的根本原因來詳細分析,則可給出更准確的計算方法。實際上,M0表示的是符合以外的摩擦,如果加上滾動摩擦中流體動力的分量,也變成有與負荷相關的部分。 要更准確地計算滾動軸承的摩擦力矩,必須考慮四個不同導致摩擦的原因 M=Mrr+Msl+Mseal+Mdrag 式中 M=總摩擦力矩,Nmm Mrr=滾動摩擦力矩,Nmm Msl=滑動摩擦力矩,Nmm Mseal=密封件的摩擦力矩,Nmm Mdrag=由於拖曳損傷、渦流和飛濺等導致的摩擦力矩,Nmm 這種新方法確定發生在軸承中每種導致摩擦的原因並可將這些因素結合起來。此外,還可根據需要,加入密封件和其它額外原因導致的摩擦來計算總摩擦力矩。由於這個模型是把每一個接觸部分(滾道和擋邊)分別考慮,因此有便於改變設計和改進表面質量的工作,而且更能將SKF軸承設計中的改進體現出來。這個模型也較容易更新。

6. 軸承的計算公式

內徑代號:一般情況下軸承內徑用軸承內徑代號(基本代號的後兩位數)×5=內徑(mm),例:軸承6204的內徑是04×5=20mm 。

常見特殊情況:

一 當軸承內徑小於20mm

軸承內徑尺寸為(mm)
10
12
15
17

對應內徑代號為
00
01
02
03

二 當軸承內徑小於10mm,直接用基本代號的最後一位表示軸承內徑尺寸;例:軸承608Z,用基本代號『608』的最後一位8作內徑尺寸,軸承608Z的內徑為8mm。以此類推627的內徑為7mm,634的內徑為4mm。

三 軸承的內徑不是5的倍數或者大於等於500mm,內徑代號用斜杠『/』隔開。另一種情況:有部分滾針軸承舊代號內徑代號直接用『/』隔開。這幾種情況『/』後邊的幾位數值為軸承內徑尺寸。見下表示例:

軸承型號
619/1.5
62/22
60/500
3519/1120
7943/25

內徑尺寸(mm)
1.5
22
500

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