4 速度
基于标准DIN 732-1,在ISO 15312中已经标准化了热参考转速nB的计算。参考转速的计算符合该标准。因此,计算结果与以前的样本数据不一致。公式中使用的符号与国际标准一致。
4.1 热参考转速
热参考转速nB作为计算热安全转速nper的辅助值。特定的参考工况下,在热参考转速时,轴承的工作温度为+70℃。
4.1.1 参考工况
参考工况基于一些常见类型和型号的轴承的正常工况。在ISO 15312标准中,参考工况的定义如下:
■平均环境温度θAr=+20℃
■轴承外圈平均温度θr=+70℃
■向心轴承载荷P1r=0.05·C0r
■推力轴承载荷P1a=0.02·C0a
■工作粘度(推力轴承根据标准DIN 732-1)。
对于向心轴承,工作粘度的选择要确保采用油润滑和脂润滑时,可以达到相近的参考速度:
-向心轴承:12mm2s-1(ISO VG 32)
-推力调心滚子轴承:24mm2s-1(ISO VG 68)
-推力圆柱滚子轴承和推力滚针轴承:
48mm2s-1(ISO VG 220)
■通过轴承配合表面散热,参见公式:
向心轴承,轴承配合面面积Ar≤50000mm2:
qr=0.016W/mm2
向心轴承,轴承配合面面积Ar>50000mm2:
推力轴承,轴承座面积Ar≤50000mm2:
qr=0.020W/mm2
推力轴承,轴承配合面面积Ar>50000mm2:
4.2 极限转速
极限速度nG基于实际经验并且考虑到运转平稳性、密封性能和离心力等因素。
!
即使在良好的运转和冷却情况下,也不允许超过轴承的极限转速。
4.3 热安全运转速度
热安全运转速度nper的计算基于DIN 732-2标准(草案)。计算的依据是轴承的热平衡,以速度为参数的摩擦热与以温度为参数的散热量相平衡。当运转平稳后,轴承温度保持不变。
许用的工作温度决定了轴承的热安全运转速度nper。计算的前提条件是正确安装轴承,正常的工作游隙和稳定的工况。
上述计算方法不适于下列情况:
■采用接触式密封的轴承,该轴承的最大速度受限于密封唇的许用滑动速度
■支撑型和螺栓型滚轮
■调心滚针轴承
■推力深沟球轴承和推力角接触球轴承。
!
需要关注轴承的极限速度nG。
4.3.1 热安全运转速度的计算
热安全运转速度nper是热参考转速nB和速度比fn的乘积:
nper=nB·fn
速度比请见第74页,图1:
kL·fn5/3+kp·fn=1
在正常的运转范围0.01<kL<10和0.01<kP<10,速度比fn可以采用下列近似公式计算:
通过轴承配合面散失的热量Qs,请见第74页,图2:
QS=kq·Ar·△θA
润滑油QL散热:
散出的总热量Q:
Q=QS+QL-QE
润滑油膜系数kL:
载荷系数kp:
|
fn=速度比
kL=润滑油膜系数
kp=载荷系数
图1 速度比
|
 |
|
①向心轴承参考工况
②推力轴承参考工况
kq=热传递系数
Ar=轴承配合面面积
图2 热传递系数与轴承配合面面积的关系曲线
|
 |
符号、单位和定义
Ar mm2
轴承配合面面积
向心轴承: Ar=π×B×(D+d)
推力轴承: Ar=π/2×(D2-d2)
圆锥滚子轴承: Ar=π×T×(D+d)
推力调心滚子轴承: Ar=π/4×(D2+d12-D12-d2)
B mm
轴承宽度
d mm
轴承内径
D mm
轴承外径
d1 mm
轴圈外径
D1 mm
座圈内径
dM mm
轴承平均直径(D+d)/2
f0 -
以速度为参数的摩擦力矩的轴承参数,请见表:摩擦和温升,第63页
f1 -
以载荷为参数的摩擦力矩的轴承参数,请见表:摩擦和温升,第63页
fn -
速度比,第74页,图1
kL -
润滑油膜系数
kP -
载荷系数
kq 10-6kW/(mm2·K)
轴承配合面的热传递系数,第74页,图2。
这个参数取决于轴承座设计和型号,轴承座材料和安装位置。
在正常情况下,表面积达到25000mm2的轴承座热传导系数介于0.2到1.0·10-6kW/(mm2·K)
nper min-1
热安全运转速度
nB min-1
尺寸表中的参考转速
P1 N
对于向心轴承为承受的径向载荷,对于推力轴承为承受的轴向载荷
qr W/mm2
热流密度
Q kW
散出的总热量
QE kW
从外界热源传来的热量
QL kW
润滑油散出的热量
QS kW
由轴承配合面散出的热量
T mm
圆锥滚子轴承装配高
VL l/min
油的流量
△θA K
平均轴承温度和环境的温度差
△θL K
油的进口温度和出口温度差
v mm2s-1
工作温度下润滑剂的运动粘度。