机械工程中轴向和径向概念及应用

文摘   2024-10-21 10:07   湖南  
径向是指垂直于轴的方向,即半径方向。(径向尺寸通常是指圆柱体的直径或半径)
轴向是指沿着轴的方向,即长度方向。(轴向尺寸通常是指圆柱体的长度)

轴向载荷: 与轴线平行的方向,
径向载荷: 与轴线垂直的方向(与直径的方向相同);
联合载荷: 在径向方向及轴向方向同时作用于轴承上的载荷。

径向刚度:
主轴或轴承、丝杠等刚性零部件在径向产生单位变形所需的力,
轴向刚度:
理解为机械零件和构件在沿轴中心线方向上抵抗变形的能力
主要指抵抗拉压变形的能力

径向刚度

定义:径向刚度是指物体或结构在径向方向上的抵抗变形的能力。具体来说,它是描述主轴、轴承、丝杠等刚性零部件在径向产生单位变形时所需的力。
解释
  • 方向:径向方向通常指的是与轴心线垂直的方向。
  • 变形与力:当这些零部件在径向受到外力作用时,它们会产生一定的变形。径向刚度就是用来量化这种变形与所需外力之间关系的物理量。
  • 表示方法:径向刚度一般用单位长度或单位角度的刚度系数来表示,具体数值取决于零部件的材料、结构、尺寸等因素。

轴向刚度

定义:轴向刚度是指机械零件和构件在沿轴中心线方向上抵抗变形的能力,主要指的是抵抗拉压变形的能力。
解释
  • 方向:轴向方向即沿轴心线的方向,是零件或构件长度延伸的方向。
  • 变形与力:当零件或构件在轴向受到拉伸或压缩的外力作用时,它们会产生轴向的变形。轴向刚度就是描述这种变形与所需外力之间关系的物理量。
  • 特定应用:以膨胀节为例,轴向刚度是使膨胀节产生单位轴向拉压变形值时所需的轴向载荷值,用以表示膨胀节刚、柔性能的结构参数。它与膨胀节的厚度、波长、波高等因素有关,通常表示为单波轴向刚度;当为多个波时,整体轴向刚度以单波轴向刚度除以波数表示。
  • 表示方法:轴向刚度的具体数值也取决于零件或构件的材料、结构、尺寸以及所受载荷的类型和大小等因素。





举例:
深沟球轴承的受力问题
深沟球轴承,它的全称是单列向心深沟球轴承,在日常是最常用的。
轴承的受力一般从两个方向入手,径向载荷和轴向载荷。实际中如果受力不在这两个方向上,可以利用平行四边形定则分解合成。

深沟球轴承理论上只用来承受径向载荷,不能承受轴向载荷。
在要求(机构精度和负载)不高的情况下,可以用来承受一定的轴向载荷,一般不可以超过额定静载荷的50%。
如果实际工况同时存在比较复杂的径向载荷和轴向载荷,推荐选择角接触球轴承组合使用,这样会比较稳定可靠。

实际工况下的选择建议

  • 当实际工况中同时存在比较复杂的径向载荷和轴向载荷时,推荐选择角接触球轴承组合使用。角接触球轴承具有更高的轴向承载能力,且能够更稳定地应对复杂的载荷条件。(来源:基于机械设计的常规知识)
  • 然而,也需要注意到,在某些特定情况下,如果深沟球轴承的轴向载荷较小且稳定,且轴承的选用经过精心计算和验证,那么它仍然可以在这种复合载荷条件下使用。

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