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【INA軸承專家】直線導(dǎo)軌的額定負(fù)荷與壽命

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  濟(jì)南市鴻慷機(jī)電設(shè)備有限公司位于交通便利的泉城濟(jì)南,是全球生產(chǎn)滾動(dòng)軸承和直線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)品的領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)---德國(guó)舍弗勒集團(tuán)在山東的授權(quán)代理商。公司專營(yíng)舍弗勒集團(tuán)旗下兩大品牌INA軸承和FAG軸承,是一家順應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要而誕生的專業(yè)化新型高端軸承公司。多年來一直從事軸承的銷售和售后技術(shù)支持,在機(jī)械行業(yè)技術(shù)方面有著非常豐富的經(jīng)驗(yàn),今天濟(jì)南鴻慷機(jī)電進(jìn)口軸承專家為大家介紹一下直線導(dǎo)軌的額定負(fù)荷與壽命。

INA|直線導(dǎo)軌

 

  直線導(dǎo)軌的應(yīng)用,必須對(duì)選用的型號(hào)與使用條件來驗(yàn)算其負(fù)荷容量及壽命,根據(jù)這些結(jié)果來判斷選擇的直線導(dǎo)軌型號(hào)是否符合需求。

 

  負(fù)荷容量的驗(yàn)算是利用基本額定靜負(fù)荷(C0),求出靜安全系數(shù),即確定其靜的負(fù)荷限度;而壽命的驗(yàn)算則是利用基本額定動(dòng)負(fù)荷(C),來計(jì)算額定壽命。

 

  直線導(dǎo)軌的壽命是指在滾動(dòng)體或滾動(dòng)面上由于循環(huán)應(yīng)力的作用,到出現(xiàn)因材料的滾動(dòng)疲勞所發(fā)生的金屬表面剝落時(shí)所運(yùn)行的總距離。

 

  1,基本額定靜負(fù)荷C0

 

  直線導(dǎo)軌在靜止或低速運(yùn)行中承受過大或沖擊的負(fù)荷時(shí),在滾動(dòng)體與滾動(dòng)面之間會(huì)產(chǎn)生局部的永久變形,這個(gè)永久變形量如果超過某個(gè)限度時(shí),就會(huì)影響直線導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的順暢性。

 

  所謂的基本額定靜負(fù)荷(C0),是指在產(chǎn)生最大應(yīng)力的接觸面處,使?jié)L動(dòng)體與滾動(dòng)面間的永久變形量之總和達(dá)到滾動(dòng)體直徑的0.0001倍時(shí),方向和大小一定的靜止負(fù)荷。所以基本額定靜負(fù)荷即為容許靜負(fù)荷的限度。

 

  2,容許靜力矩 M0

直線導(dǎo)軌的額定負(fù)荷與壽命
 
  在直線導(dǎo)軌上作用力矩時(shí),從直線導(dǎo)軌內(nèi)的滾動(dòng)體應(yīng)力分布來看,兩端的滾動(dòng)體產(chǎn)生最大的應(yīng)力。所謂的容許靜力矩(M0),是指在產(chǎn)生最大應(yīng)力的接觸面處,使?jié)L動(dòng)體與滾動(dòng)面間的永久變形量之總和達(dá)到鋼珠直徑的0.0001倍時(shí),方向和大小一定的靜止力矩。所以容許靜力矩即為靜的作用力矩的限度。在直線導(dǎo)軌中是以MP、MY、MR這3個(gè)方向的力矩來定義的。
 
  3,靜安全系數(shù) fs
 
  當(dāng)直線導(dǎo)軌使用在有振動(dòng)、沖擊或激烈的啟動(dòng)停止情形,由于慣性力或力矩等外力的作用,會(huì)有大的負(fù)荷產(chǎn)生,對(duì)于這樣的負(fù)荷狀況,有必要考慮靜安全系數(shù)。靜安全系數(shù)(fs) 是按直線導(dǎo)軌的基本額定靜負(fù)荷(C0),為作用在直線導(dǎo)軌上的負(fù)荷的多少倍來表示,如下式所示。各種應(yīng)用狀況的靜安全系數(shù)之基準(zhǔn)值,如下表所示。
 
  fs = C0 / P
 
  或
 
  fs = M0 / M
 
  fs :靜安全系數(shù)
  C0:基本額定靜負(fù)荷(N)
  M0:容許靜力矩(N.M)
  P:計(jì)算負(fù)荷(N)
  M:計(jì)算力矩(N.M)
靜態(tài)系數(shù)的基準(zhǔn)值
使用機(jī)械 負(fù)荷條件 fs的下限
一般產(chǎn)業(yè)機(jī)器 一般負(fù)荷狀況 1.0 - 1.3
有振動(dòng)、沖擊時(shí) 2.0 - 3.0
機(jī)床 一般負(fù)荷狀況 1.0 - 1.5
有振動(dòng)、沖擊時(shí) 2.5 - 7.0
 

 

  4,基本額定動(dòng)負(fù)荷 C

 

  即使同一批制造出來的產(chǎn)品,在相同的條件下運(yùn)動(dòng),直線導(dǎo)軌的壽命也會(huì)有些許差異。因此,為了確定直線導(dǎo)軌的壽命,一般使用以下定義的額定壽命。所謂的額定壽命(L),是指一批相同規(guī)格的直線導(dǎo)軌在同樣的條件下運(yùn)動(dòng)時(shí),其中的90%不產(chǎn)生表面疲勞剝落的現(xiàn)象所能行走的總運(yùn)行距離。當(dāng)直線導(dǎo)軌承受負(fù)荷并運(yùn)動(dòng)時(shí),為計(jì)算其壽命要使用基本額定動(dòng)負(fù)荷。

 

  所謂的基本額定動(dòng)負(fù)荷(C ),是指一批相同規(guī)格的直線導(dǎo)軌在同樣的條件下運(yùn)動(dòng)時(shí),當(dāng)其滾動(dòng)體為鋼珠時(shí),其額定壽命為50km,而其滾動(dòng)體為滾柱時(shí),額定壽命為100km,方向和大小都不變的負(fù)荷。

 

  5,壽命計(jì)算

 

  直線導(dǎo)軌的額定壽命(L)會(huì)因?qū)嶋H所承受的負(fù)荷而不同,可依照選用規(guī)格的基本額定動(dòng)負(fù)荷(C)和工作負(fù)荷(P)來推算出使用壽命。直線導(dǎo)軌的使用壽命會(huì)隨著運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、滾動(dòng)面的硬度與環(huán)境溫度而變化,依其循環(huán)的滾動(dòng)體類型,選用下式來計(jì)算其壽命。

 

  鋼珠(球)

 
直線導(dǎo)軌的額定負(fù)荷與壽命
  滾柱
 
直線導(dǎo)軌的額定負(fù)荷與壽命
  L:額定壽命(KM)
  C:基本額定動(dòng)負(fù)荷(N)
  P:工作負(fù)荷(P)
  fH:硬度系數(shù)
  fT:溫度系數(shù)
  fW:負(fù)荷系數(shù)
 
  硬度系數(shù) fH
 
  直線導(dǎo)軌滾動(dòng)面的硬度必須為HRC 58~64,如果硬度比此數(shù)值低時(shí),會(huì)降低直線導(dǎo)軌的負(fù)荷能力,此時(shí)基本額定動(dòng)、靜負(fù)荷應(yīng)分別乘以相對(duì)的硬度系數(shù) fH,如下圖所示。出廠的PMI 直線導(dǎo)軌硬度要求為HRC 58以上,所以 fH =1.0。
 
直線導(dǎo)軌的額定負(fù)荷與壽命
  溫度系數(shù) fT
 
  直線導(dǎo)軌使用在環(huán)境溫度高于100℃時(shí),高溫效應(yīng)會(huì)影響其使用壽命,此時(shí)基本額定動(dòng)、靜負(fù)荷應(yīng)分別乘以相對(duì)的溫度系數(shù) fT,如下圖所示。PMI 直線導(dǎo)軌部分的配件為塑、橡膠制 品,建議的使用溫度為100℃以下。
直線導(dǎo)軌的額定負(fù)荷與壽命
 
  負(fù)荷系數(shù) fW
 
  雖然直線導(dǎo)軌所承受的負(fù)荷可藉由計(jì)算求得,但實(shí)際使用時(shí)大都伴隨著振動(dòng)或沖擊,負(fù)荷多會(huì)大于計(jì)算值。因此在考慮不同的運(yùn)轉(zhuǎn)條件與使用速度下,建議依經(jīng)驗(yàn)所得到的負(fù)荷系數(shù)除以基本額定動(dòng)負(fù)荷C,如下表所示。
運(yùn)轉(zhuǎn)條件 使用速度 fW
平滑無沖擊 V 小于等于 15 m/min 1.0 - 1.2
普通沖擊力及振動(dòng) 15 小于 V 小于等于 60m/min 1.2 - 1.5
中等沖擊力及振動(dòng) 60 小于 V 小于等于 120m/min 1.5 - 2.0
強(qiáng)烈沖擊力及振動(dòng) V 大于等于 120m/min 2.0 - 3.5
 

 

 

  6,壽命時(shí)間的計(jì)算Lh

 

  在直線導(dǎo)軌使用的行程長(zhǎng)度與往復(fù)次數(shù)一定時(shí),可用前述公式所求得的額定壽命(L),換算出壽命時(shí)間(Lh)。

直線導(dǎo)軌的額定負(fù)荷與壽命
 
  Lh:壽命時(shí)間(hr)
  L:額定壽命距離計(jì)算值(km)
  ls:行程長(zhǎng)度(m)
  n1:每分鐘往復(fù)次數(shù)(min-1)
 
 

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