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问题提出时间： 15:57:48
轴承受力计算
如果只知道轴传递的扭矩最大为2350Nm,最高转速为3000rpm,那么该如何计算轴承的受力呢？向高手请教。能否给出计算公式。
行业分类：高端装备制造
回答时间： 19:55:33
高速机床上所用的阶梯过盈套是一种可拆的过盈联结，工作时，配合面不允许产生塑性变形。因此，过盈量应该控制在材料不产生塑性变形所允许的最大过盈量范围之内；另一方面它又必须大于该过盈联结传递负荷所需的最小过盈量。
　　设D为过盈套(包容件)的外径，d０为主轴内孔的直径，d为配合处(结合面)主轴的外径；l为配合面的有效长度（l＝l１＋l２），如图2所示。
图2　阶梯过盈套传递力和转矩
　　当过盈联结传递转矩为M(单位为Nm）时，结合面上所需最小结合压力Pmin，可按下式计算：
　　当过盈联结承受轴向力为Fｘ(单位为N)时，结合面上所需的最小结合压力可按下式计算：
式中　μ——配合面的摩擦系数
　　根据弹性力学原理，过盈联结传递负荷所需的最小有效过盈量δemin可按下式计算［3］：
式中　Eａ、Eｉ——过盈套材料和主轴材料的弹性模量，Pa
Cａ、Cｉ——和包容件(过盈套)与被包容件(主轴)的直径比有关的系数
式中　vａ、vｉ——过盈套材料和主轴材料的泊松比
　　必须指出，按式(3)所求的并不是最终所需的最小过盈量，还应考虑以下因素的影响：
　　(1)配合表面的粗糙度。考虑表面粗糙度影响的修正量δｓ，等于过盈套结合面的压平深度sａ和主轴结合面的压平深度sｉ之和的两倍，即：
式中　RaH、RaS——过盈套与主轴结合处的表面轮廓算术平均偏差，μm
RzH、RzS——过盈套与主轴结合处的表面微观不平度十点高度，μm
　　(2)联结件的工作温度与装配温度之差，以及主轴与过盈套材料线胀系数之差。此项的修正量为：
δｔ＝d（αｉΔtｉ－αａΔtａ）　　（m）
式中　αｉ、αａ——主轴与过盈套材料的线胀系数，1/℃
Δtｉ、Δtａ——主轴、过盈套工作温度和装配温度之差，℃
　　(3)主轴高速旋转时过盈套所受到的离心力。该离心力会引起过盈套内孔的扩张，导致过盈量减少。
　　当主轴材料和过盈套的材料泊松比、弹性模量和密度相差不大时，离心力引起过盈量的减少量δω可由下式求得［4］：
式中　ω——主轴的转速，rad／s
　　　ρ——主轴材料和过盈套材料的密度，kg／m３
　　　v——主轴材料和过盈套材料的泊松比
　　　E——主轴材料和过盈套材料的弹性模量，Pa
　　(4)重复装卸引起过盈量的减小δｐ。补偿值δｐ可依据装拆方法的不同，按经验方法确定。
　　(5)结合面形位公差对过盈量的影响。结合面的形位公差，特别是圆度和同轴度公差对过盈联结强度影响非常复杂，目前尚无定量的补偿措施。经有限元分析表明，当圆柱度误差很小时，尽管轴和套的结合压力在某种程度上随着过盈的形状、位移的大小、状态而变化，但是它的平均过盈不变，平均结合压力也大致不变，对联结强度影响不大。在高速主轴阶梯过盈套的设计中，由于主轴的制造精度很高(IT6级以上)，因此设计时，如适当提高过盈套配合面的制造精度，则此项影响可以忽略不计。
　　考虑以上因素后，可求得传递力矩或者承受轴向力所需的最小过盈量δmin：
δmin＝δemin＋δｓ＋δｔ＋δω＋δｐ（8）
　　在确定过盈套的基本过盈量时，还需要考虑由阶梯过盈套结构引起的应力集中、载荷波动的影响和可靠性、安全因素等［4］。取阶梯过盈套的基本过盈量：
δｂ＝Kδmin（9）
式中　K——安全系数， K取1.5～2.0
　　在弹性范围内，过盈联结结合面不发生塑性变形时所容许的最大有效过盈量δemax可按下述步骤计算：
　　根据第四强度理论，过盈套不产生塑性变形所容许的最大结合压力［3］为：
式中　σsa——过盈套材料的屈服强度，Pa
　　同理，主轴结合面不产生塑性变形所容许的最大结合压力为：
式中　σsi——主轴材料的屈服强度，Pa
　　比较上述两式数值，可取较小者作为计算最大有效过盈量结合面容许的最大结合压力Pmax，最大有效过盈量按下式求得［3］：
3　过盈套过盈量的实现方法
　　(1)利用公差配合来实现。根据基本过盈量δｂ的计算值和配合面的公称尺寸d，查有关手册图表［3］，即可得出相应的配合。选出的配合应满足：最大过盈量［δmax］＜δemax，最小过盈量［δmin］＞δmin。
　　(2)利用配合面的公称尺寸的差值来实现，并选用H4／h4的过渡配合。这种方法容易控制和保证配合的实际过盈量，适用于高精度的零件配合和进行标准化、系列化生产。
4　设计实例
　　在我们开发的高速数控铣床电主轴中，为了保证主轴的旋转精度和动平衡精度，对轴承的轴向定位和内装电机转子与主轴的联结均采用阶梯过盈套。为说明这一新型联结装置的设计方法，下面以联结电机转子与主轴的阶梯过盈套(如图3所示)为例，介绍其设计步骤和应用情况。
　　已知参数有：电机最高转速18 000r/min，额定转速1500r/min，额定功率13.5kW，额定转矩85Nm，电机转子的宽度260mm，结合处主轴的大端直径66mm，小端直径为65.8mm，结合处大小端的配合长度均为52mm，由于转子硅钢盘直接压在过盈套上，在确定过盈联结参数时，转子与过盈套可当成一个整体看待，转子外径为134.2mm，主轴与套的泊松比vａ、vｉ均为0.3，弹性模量Eａ、Eｉ为2.1×10５MPa，主轴内孔直径为25mm，主轴与套结合处的RzS＝2μm套内孔的RzH＝3．2μm，结合面的摩擦系数μ＝0．08。过盈套的材料为65Mn，其屈服极限为800MPa；主轴的材料为38CrMnAl，其屈服极限为850MPa，密度为7.8×10３kg／m３。
图3　高速电主轴电机转子与主轴联结的结构图
1.拆卸用注油孔　2.电机转子　3.动平衡螺丝孔　4.电机转子过盈套　5.O型密封圈
4.1　计算传递转矩所需的最小过盈量δmin
　　(1)确定传递转矩所需的最小有效过盈量δemin。
　　将上述所列参数代入式(3)，可求出：δemin＝1．395μm，其中求得的结合处所需最小结合压力Pmin＝1．49MPa。
　　(2)考虑配合表面粗糙度的影响，根据式(6)，计算其修正值δｓ＝4．16μm。
　　(3)计算高速旋转时，离心力引起过盈量减小值δω，将有关数据代入式(7)，求得δω＝31．199μm。
　　(4)考虑重复装拆过盈量减小，取补偿值δｐ＝8μm。
　　(5)主轴工作时，过盈套与主轴温升相差不大，并且二者材料线胀系数几乎相等，因而δｔ＝0。
　　综合考察以上因素，由式(8)可得出传递转矩所需的最小过盈量δmin：
δmin＝1．395＋4．16＋31．199＋8＝44．754　μm
4.2　计算弹性范围内最大有效过盈量
　　按式(10)求出阶梯套不产生塑性变形所容许的最大结合压力为：
Pamax＝346．704　MPa
　　按式(11)求出的主轴结合处不产生塑性变形所容许的最大结合压力为：
Pimax＝363．95　MPa
　　取较小者作为计算结合面阶梯套和轴均不产生塑性变形所允许的最大结合压力Pmax＝346．704MPa，代入式(12)得到不产生塑性变形的最大有效过盈量：
δemax＝0．324mm＝324μm
5　配合的选择
　　考虑安全因素，取安全系数K＝1．5，基本过盈量按式(9)可得：
δｂ＝1．5×44．754＝67．131μm＜δemax＝324μm
　　过盈套和主轴都不会发生塑性变形，由δｂ和d可查有关手册图表［3］，得配合的基本偏差代号为s。
　　进一步可选取阶梯过盈套大端配合为66(H6)/(s6(实际最大过盈量是78μm，最小过盈量是40μm)。如前所述，考虑制造形位误差的影响，阶梯过盈套两配合面的过盈量应有一定差值，以补偿形位误差的影响，因此，取小端的过盈量稍大，为65．8H6)/(t6(实际最大过盈量是94μm，最小过盈量是56μm)。
共1条评论&
回答时间： 15:35:10
应该出现的是主轴的轴向力和径向力,所以你计算主轴的那两个力就可以了,主轴用的轴承是不尽相同组的轴承组,但关键看你是用什么样的轴承,具体问题具体分析了,但基本上的力应该是轴承来承受,所以你该酸算的是主轴的两个力,
共0条评论&
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选择配合时，对孔和轴的固定连接(
A．应选间隙配合
B．应选过盈配合
C．应选过渡配合
D．以上三种配合均
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选择配合时，对孔和轴的固定连接( & &)。 & &A．应选间隙配合 & &B．应选过盈配合 & &C．应选过渡配合 & &D．以上三种配合均有可能选用
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桌面雕刻机的丝杆两端与固定轴承配合方式是过盈配合吗？
本帖最后由 aimao 于
21:06 编辑
我是新手，请叫前辈们雕刻机丝杆与固定的轴承是采用什么配合方式？什么方式比较合适？两者的公差一般是多大？
顶一下！16个字16个字16个字！
xiongyw 发表于
顶一下！16个字16个字16个字！
谢谢楼上的，除了你谁也没帮我哦
非常遗憾的告诉楼主，我也是新手，我不知道
过盈配合过盈配合过盈配合
过盈配合当然可以，但没有压力机，装配困难，有问题了拆起来也困难。
标准的 说法是用过度配合就可以了，我实际采用的H6/h6,也就是比较小得 间隙配合，用力敲一下就装进去了。在 通俗一点就是，轴承孔公差是 定了 的，轴车到对零减1丝就 合适了 ，自己 做没那么严格
轴承一般过盈配合，小轴承过盈3丝也可以了，可以把轴承放在铁杯里，倒入机油，然后加热机油，轴承加热后就可以轻松套进轴了。
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不以此谋生的工作
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