起重機回轉支承裝置的可靠性分析

 

　　1滾動體承載能力極限狀態方程由可靠性理論知，回轉支承裝置要在規定的時間內可靠地工作，必須滿足式中，S為滾動體的承載能力s為滾動體所受應力。S，s本身是某些變量的函數，即式中，X為影響滾動體強度和應力的隨機變量，如滾動體材料性能、表面質量、尺寸效應、材料對缺口的敏感性、載荷情況、應力集中、工作溫度、潤滑狀態等。由式（1）可得滾動體的極限狀態方程為根據大量統計資料可知，滾動體強度S服從威布爾分布，應力s服從正態分布，可采用應力─強度干涉模型求解出滾動體，亦即滾動軸承的可靠度相應的累積失效概率為2回轉支承裝置的可靠度求解模型設已知滾動體強度的概率密度函數和滾動體應力的概率密度函數，根據應力―強度干涉理論，滾動體的失效概率為朱大林，教授，從事機械結構動態分析和可靠性設計教學與研究。武漢水利電力大學（宜昌）機械工程系（443002）式中，P（S）、f（s）分別為強度和應力的概率密度函數，因為滾動體的強度服從威布爾分布，應力服從正態分布，所以，強度S的概率密度函數為應力s的概率密度函數為強度S的累積分布函數為式中，β為形狀參數S為位置參數θS為尺度參數。對式（6）取積分下限為S0，積分得零件的失效概率為式（10）的積分有專用數表，可以根據β、A=來查取零件可靠度由式（10）可知，欲求得滾動體的失效概率Pf，關鍵是確定應力分布參數σ和強度分布參數β，3應力和強度分布的參數估計3.1滾動體應力為正態分布的參數估計在疲勞強度可靠性設計中，當缺乏實測資料時，可近似地按下式估計滾動體應力分布參數，即式中，μ為滾動體在計算截面上工作應力的均值σ為滾動體在計算截面上工作應力的標準差S為根據零件工作狀態的正常載荷（或第Ⅰ類載荷）按常規應力計算方法所得到的零件工作應力C為變異系數，一般C3.2滾動體強度為威布爾分布的參數估計當缺乏滾動體疲勞強度的實測數據時，可通過材料的機械特性資料來近似地確定零件的疲勞強度的分布參數式中，μ分別為滾動體材料的對稱循環疲勞極限的均值和標準差K為疲勞極限修正系數，對滾動體而言，取K接觸疲勞破壞是由于兩物體接觸加載后，在物體表面下某一深度處產生的對稱循環切應力超過材料疲勞極限的結果，因此，當工作應力為接觸應力時，強度取為滾動體材料的對稱循環疲勞極限σ通常，手冊中的σ值即材料對稱循環疲勞極限的均值，而標準差可取為均值的10，則滾動體的疲勞強度分布參數可近似取為武漢水利電力大學（宜昌）學報2000年6月據有關研究結果推薦，材料的疲勞極限σ與布氏硬度之間存在一定的關系，當布氏硬度小于500HB時，對于黑色金屬可采用以下經驗公式威布爾分布的均值、標準差與β，S0，θ之間的關系如下式表示β為威布爾分布的形狀參數，對于軸承鋼，β=1.1～1.3由式（16）、（17）確定的μS，及上述β值，代入式（19），（20）中可求出S0，從而求出A、C，查取數表即得零件的失效概率P以上方法可用于回轉支承的可靠性評價。文獻中推薦目標可靠度值[R]=0.99，通過R與[R]的比較可修改回轉支承的設計尺寸，從而達到可靠性設計的目的。

 

　　4回轉支承的可靠性計算實例一門座起重機回轉支承，分析其可靠度R，計算原始數據為：起重機工作級別A7，起重量20t，工作幅度18～45m.根據常規設計計算方法，計算出回轉支承裝置的受力：總垂直力V=2381kN總水平力Hs.根據設計資料得到*大應力為S9.59MPa，應力均值及標準差分別為（取C知：σ=306.99MPa.計算可靠度，取形狀參數β=1.1，由式（19）、（20）求出S5結語本文討論了起重機滾動軸承式回轉支承的接觸疲勞可靠性，采用應力─強度干涉模型得出了回轉支承的失效概率Pf，進而得到了可靠度R.本文所建立的方法不但可用于滾動軸承式回轉支承的可靠性評價，而且可根據給定的目標可靠度[R]與R的比較，修改回轉支承的尺寸以達到可靠性設計的目的。如本文計算結果為R=99.42，而目標可靠度[R]為99，說明設計尺寸稍偏大，可適當修改設計尺寸，以達到[R]=99的要求。