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1、∀24∀现代机械2002年第1期滚动直线导轨副一般载荷下额定寿命的计算河南机电高等专科学校(453002)徐起贺华中科技大学机械学院孙健利3fHfTfCC的影响,根据文献[1]可得:L10=∀50摘要本文根据系统可靠性理论和额定寿fWFC(km),式中FC为计算载荷,实际载荷F=fWFC,fH命的概念,以Hertz弹性接触理论为基础,通过对导为硬度系数,fT为温度系数,fC为接触系数,fW为轨组件的受力分析,推出了液动直线导轨在一般载载荷系数。荷下额定寿命计算的公式,为其设计和选用提供了根据文献[2]可知,额定动载荷C的定义为:
2、一理论依据。批相同尺寸和构造的导轨组件在相同的条件下运行,其中90%导轨的寿命能达到或超过50km时所关键词滚动直线导轨一般载荷额定能承受的载荷。其确定条件之一为外部载荷垂直作寿命可靠性用于导轨滑块的对称中心上,故知在额定寿命的基本计算式中,F应为垂直作用于滑块上,因此该寿命1滚动直线导轨额定寿命计算的基本公式计算公式适用于垂直载荷作用时的额定寿命计算。滚动直线导轨是七十年代末发展起来的一种具在实际使用中,由于工作环境、安装情况等不同,滚有独特机械性能的新型滚动支承部件,目前已在机动直线导轨的受载情况会很复杂,不仅会受到垂直械设备、精
3、密电子机械、工业机器人及测量仪器中得载荷,也会受到水平载荷,还会受到力矩载荷的作到了广泛的应用。影响滚动直线导轨寿命的因素有用,如图1所示。根据上面的分析可知,一般在生产很多,如材质、润滑、防尘条件、振动等,即使制造方厂的产品目录上,仅规定了受垂直载荷作用时额定法和使用条件完全相同,对于不同组件的滚动直线寿命的计算方法,而未推出受水平载荷、力矩载荷作导轨来讲,它们的寿命分布也具有很大的离散性。用时的计算方法。为了给滚动直线导轨设计、选用因此,衡量滚动直线导轨寿命的长短是按照以破坏提供理论依据,本文在推导水平载荷寿命计算式的概率为理论根据的额定寿命为
4、标准。同时,详细分析了力矩载荷作用时的情况,从理论上滚动直线导轨额定寿命的定义为:在相同的工提出了滚动直线导轨在一般载荷作用下额定寿命的作条件下,同一批导轨组件分别运行,其中90%的计算方法。导轨组件尚未出现疲劳剥落现象之前,滑块相对于导轨运行距离的总和(用L10表示)或一定运行速度下的工作小时数。当滚动体为钢球时,取L10的单位为50km。在文献[1]中,给出了滚动直线导轨额定寿命计算的基本公式:C3L10=(F)!50(km)(1)式中C为额定动载荷,F工作时的实际载荷。若以工作小时数来表示寿命,当行程长度和滑块往图1复运行次数一定时,可用下式
5、来求出:L10h=32滚动直线导轨受水平载荷作用时额定寿L10!10,式中ls为滑块单向行程(m),n为滑2!ls!n!60命的计算块每分钟往复次数(次/分)。滚动直线导轨受水平载荷作用时,一般比受垂考虑到实际运行中载荷的平稳性(如冲击、振直载荷作用时复杂,如图2(中心线右侧)所示。动),滚道表面的硬度以及导轨内部的温度等对寿命滚动直线导轨副一般载荷下额定寿命的计算徐起贺孙健利∀25∀由以上各式可以看出,随着导轨组件结构参数的改变,将会得到不同的L、CH及KH。通过对日本THK公司和NSK公司几种型号的产品进行计算,其结果如表1所示,计
6、算表明和公司的设定值基本一致。计算时注意,i为滑块受垂直向下载荷时承载滚动体的列数;iH为水平载荷时,相对应的受载滚道面的对数。对THK公司i=2iH=2,对NSK公司i=2iH=4。表1KH计算值类别THKNSK等载型图2计算值0.5620.7151设水平载荷为FH,受载滚动体为iH列,且各列样本值0.550.681为均匀受载,则有:FH=iHFHi。在两滚道面接触处法线方向上受力分别为Fn1i及Fn2i,角标i表示第3滚动直线导轨受轴向力矩载荷作用时额iH列滚动体。根据力平衡方程,可得如下关系:定寿命的计算FHi=Fn1isin1+Fn2i
7、sin2,滚动直线导轨受轴向力矩载荷作用时,则力矩Fn1icos1=Fn2icos2载荷沿导轨轴向作用于滑块,在一列中各个滚动体那么滚动体载荷Fn1i及Fn2i为:所承受的载荷是不相同的,如图3和图2(中心线左FFHicos2FHicos1侧)所示。计算此时的寿命,应首先确定滚动体载荷。n1i=Fn2i=sin(1+2)sin(1+2)则在水平方向上的分量为:FH1i=Fn1isin1FH2i=Fn2isin2受载滚道面在水平力FH1i、FH2i作用下的寿命33CH1iCH2i为:L1i=L2i=FH1iFH2i式中
8、,CH1i、CH2i为第iH列的额定动载荷的水平分量。若引入修正系数,根据文献[2]可得:CH1i=Cn∀sin1∀1
