基于VB的滚动轴承游隙计算设计应用*

张雅娜

(瓦房店轴承集团有限责任公司，辽宁 瓦房店 116300)

0 引 言

滚动轴承的游隙是轴承设计过程中的重要参数，直接关系到滚动轴承运行的温升等重要指标，而游隙的计算过程，特别是实际运行过程中工作游隙的计算非常复杂，因此将这一过程模块化，快速估算轴承游隙，对于简化设计工作，降低错误率，提高工作效率都具有重要意义。

通过对滚动轴承游隙计算过程的分析，得出滚动轴承游隙计算流程，依据计算流程，使用VB语言设计开发了游隙计算应用程序，达到能够根据已知参数自动计算游隙的功能从而解决游隙计算复杂易错的问题。

1 滚动轴承游隙计算

滚动轴承游隙分为设计游隙、安装游隙、工作游隙，其详细计算过程阐述如下。

当轴承运行过程中，由于温升会导致内、外圈相对室温的配合过盈量发生变化，以Io、Ii分别代表内圈和外圈配合过盈量：

Io=Iao+ΔIo

Ii=Iai+ΔIi

(1)

式中：Iao、Iai分别为室温下外圈与壳的过盈量和内圈与轴的过盈量；ΔIo、ΔIi分别为轴承外圈与壳和轴承内圈与轴热膨胀系数不同导致的过盈配合后的过盈量变化量。按公式(2)计算(当计算安装径向游隙时，ΔIo、ΔIi为0)。

ΔIo=(ζb-ζh)D(TD-Ta)

ΔIi=(ζs-ζb)d(Td-Ta)

(2)

式中：ζb、ζh、ζs分别为轴承、壳、轴的线膨胀系数；TD、Td、Ta分别为轴承外径温度、轴承内径温度、室温；D、d分别为轴承外径和轴承内径。

根据弹性壁厚圆环理论，轴承外圈与壳过盈配合引起的直径变化量Δo：

(3)

式中：D为轴承外径；De为轴承外滚道压力点处直径；Eb为轴承材料的弹性模量；ξb为轴承材料的泊松比；Dh为壳的外径；Eh为壳材料的弹性模量；ξh为壳材料的泊松比；ds为轴的内径。

轴承内圈与轴过盈配合引起的直径变化量Δi：

(4)

式中：d为轴承内径；di为轴承内滚道压力点处直径；Eb为轴承材料的弹性模量；ξb为轴承材料的泊松比；ds为轴的内径；Es为轴材料的弹性模量；ξs为轴材料的泊松比。

温差膨胀引起的游隙变化量Δt：

Δt=ζb[D(Td-Ta)-d(Td-Ta)]

(5)

因此，轴承过盈安装后，当设计径向游隙U设计已知，轴承安装径向游隙U安装：

U安装=U设计-Δo-Δi

(6)

轴承工作径向游隙U工作：

U工作=U设计+Δt-Δo-Δi

(7)

此处注意在计算安装径向游隙与工作径向游隙时，因受温度影响，配合过盈量Io、Ii有所不同，因此直径变化量Δo、Δi也不同。

2 VB程序设计

依据上述滚动轴承游隙计算过程，考虑轴承在不同装配环境游隙计算的差别，结合VB语言的可视化编程，设计开发了滚动轴承安装游隙计算应用程序，游隙计算流程图如图1，应用程序界面如图2。以某型号轴承为例，计算考虑温度时的安装游隙与工作游隙，输入参数如图2左边部分，计算结果如图2右边部分。

图1 滚动轴承游戏计算流程图

图2 滚动轴承游隙计算应用程序

经验证与理论计算结果完全一致。同时为方便使用者，应用程序还包括数据保存、数据删除、历史数据查询、调入及生成计算报告的功能。

3 结 语

在滚动轴承游隙计算理论的基础上，使用VB语言，设计开发了游隙计算应用程序，实现了轴承在不同装配环境下安装游隙与工作游隙的计算，将复杂的游隙计算简单化，不仅可以提高轴承设计者的工作效率，降低出错率，也为轴承使用者选用合适游隙的轴承提供了方便的计算工具。