第十章滾動軸承壽命計算

第十章滾動軸承壽命計算第一頁，共十八頁，編輯于2023年，星期五§10-4滾動軸承的相關計算重點與難點第二頁，共十八頁，編輯于2023年，星期五定義：軸承在一定轉速下，其中任何零件出現(xiàn)疲勞擴展跡象之前的工作小時數(shù)稱為：可靠度：一組相同軸承能達到或超過規(guī)定壽命的百分比.在到達額定壽命時，有90%的軸承沒壞，只損壞了10%。軸承壽命

一、滾動軸承的壽命計算基本額定壽命：一批相同的軸承中90％的軸承不發(fā)生疲勞點蝕前的總轉數(shù)（以106為單位）或小時數(shù)?；绢~額定壽命用L10或L10h來表示。當一套軸承運轉達到一百萬（106）轉時，軸承所能承受的載荷C。.基本額定動載荷

不同的軸承該值不一樣，它表征了軸承的承載特性。是在大量試驗的基礎上，通過理論分析得到，需要時可從設計手冊或軸承樣本中查得。.向心軸承記為：Cr，可查表推力軸承記為：Ca向心推力軸承？第三頁，共十八頁，編輯于2023年，星期五當量動載荷的計算滾動軸承的基本動載荷是在一定的實驗條件下確定的。對于向心軸承是指軸承承受純徑向載荷；對于推力軸承是指承受中心軸向載荷。實際情況可能既受徑向載荷又有軸向載荷，則必須將實際載荷換算成與實驗條件相同的載荷后，才能和基本額定動載荷進行比較。換算后的載荷是一種假定載荷，稱為當量載荷。含義：當量動載荷是一種考慮徑向載荷與軸向載荷雙重影響，經換算后的假想載荷。其效果與某一個基本額定動載荷相當。計算公式：P=XFr+Y

FaX----徑向動載荷系數(shù)；Y----軸向動載荷系數(shù)。見下頁

向心軸承：P=Fr推力軸承：P=Fa參數(shù)e反映了軸向載荷對軸承承載能力的影響，其值與軸承類型和FA/C0有關，C0是軸承的徑向額定靜載荷。第四頁，共十八頁，編輯于2023年，星期五表10-5向心軸承當量載荷系數(shù)X、Y的值軸承類型深溝球軸承0.1720.192.3FA

C0r

eFA/Fr>eFA/Fr

≤eXYXY0.3450.221.990.6890.261.711.030.281.551.380.300.561.4510………………0.1780.381.470.3570.401.400.7140.231.301.070.461.23α=15?1.430.470.441.1910………………角接觸球軸承α=25?----0.680.410.8710α=40?----1.140.350.5710圓錐滾子軸承(單列)----1.5tgα0.40.4ctgα10調心球軸承(雙列)----1.5tgα0.650.65ctgα10(單列)第五頁，共十八頁，編輯于2023年，星期五壽命計算公式

通過試驗得出如圖所示6208軸承的載荷—壽命曲線。曲線上對應于Lh=106的載荷為:29.5KN。載荷--壽命曲線的公式：壽命指數(shù)：---球軸承---滾子軸承用小時表示：310/3ε=0123451015L∞(106)29.5252015105PKN基本額定動載荷：P-當量動載荷

L’h--預期壽命第六頁，共十八頁，編輯于2023年，星期五當t>100℃

時，→C↓

引進溫度系數(shù)ft

進行修正。表13-4溫度系數(shù)軸承工作溫度℃

溫度系數(shù)ft10025020015012530010.950.900.700.800.60Ct=ftC修正后的計算公式：第七頁，共十八頁，編輯于2023年，星期五表10-7載荷系數(shù)

載荷性質無沖擊或輕微沖擊中等沖擊強烈沖擊fP1.0~1.21.2~1.81.8~3.0最終計算公式：工作中沖擊振動→C↓引進載荷系數(shù)fP

進行修正。第八頁，共十八頁，編輯于2023年，星期五----派生軸向力FNi=Fsi+FriFS=∑FSi=∑Fritgβ

第i個滾動體當角接觸球軸承或圓錐滾子軸承承受徑向載荷Fr時，由于存在接觸角α，第i個滾動體所受力為FNi?？煞纸鉃檩S向和徑向兩個分力：所有滾動體軸向力之和：其中：FSi=Fritgβ

三、軸向載荷的計算βFaFaeFrαFNiFS將迫使內圈和軸徑向右移動?？砂聪卤韥碛嬎鉌d

FS=1.14FrFS=0.68FrFS=eFrFS=Fr／(2Y)70000B(a=40o)70000AC(a=25o)70000C(a=15o)角接觸球軸承圓錐滾子軸承假設作用在軸上的軸向外載荷為：Fae

F’riFsi第九頁，共十八頁，編輯于2023年，星期五FRFRFr1Fr2FS1FS2Fr2Fr1FS1FS2派生軸向力的概念第十頁，共十八頁，編輯于2023年，星期五軸向力的計算FN1FN2外部軸向力外部徑向力第十一頁，共十八頁，編輯于2023年，星期五1.若Fae+FS2>FS1壓緊端：Fa1=Fae+FS2

放松端：Fa2=FS2

2.若Fae+FS2<FS1放松端：Fa1=FS1

壓緊端：Fa2=FS1-FaeFae外圈窄邊相對安裝(正裝)結論：

放松端軸承的軸向載荷=內部軸向力壓緊端軸承的軸向載荷=其余軸向力的代數(shù)和本身除外軸承2(放松端)承受的軸向載荷：a1a2O1O212Fs2Fr2Fs1Fr1由于軸承1的右端已固定，軸不能向右移動，軸承1被壓緊。由平衡條件得軸承1(壓緊端)承受的軸向載荷：則軸承2被壓緊。由平衡條件得：第十二頁，共十八頁，編輯于2023年，星期五a2a1O1O212外圈寬邊相對安裝(反裝)FaeFs2Fr2Fs1Fr1反裝時選左邊的軸承為1，右邊的軸承為2。1.若Fae+FS2>FS1

則有：壓緊端：Fa1=Fae+FS2

放松端：Fa2=FS2

2.若Fae+FS2<FS1

,則有：放松端：Fa1=FS1

壓緊端：Fa2=FS1-Fae結論與正裝相同：放松端軸承的軸向載荷=內部軸向力壓緊端軸承的軸向載荷=其余軸向力的代數(shù)和本身除外第十三頁，共十八頁，編輯于2023年，星期五如圖所示，軸支承在一對7209AC角接觸球軸承上，F(xiàn)R＝3000N，內部軸向力FS＝0.7Fr。求：1）兩軸承各受多大徑向力和軸向力。2）哪個軸承壽命低？為什么？1）2），，兩軸承C、相同，L2>L1，左軸承壽命低。第十四頁，共十八頁，編輯于2023年，星期五五、滾動軸承的靜承載能力對于在工作載荷下基本不旋轉或緩慢旋轉或緩慢擺動的軸承，其失效形式不是疲勞點蝕，而是因滾動接觸面上的接觸應力過大而產生的過大的塑性變形。在國家標準中，對每一種規(guī)格的滾動軸承規(guī)定了一個不應超過的載荷界限—基本額定靜載荷，用C0表示。軸承上作用的徑向載荷Fr與軸向載荷Fa應折合成一個當量靜載荷P0

，即：P0=X0Fr+Y0Fa按軸承靜承載能力選擇軸承的公式為：式中：S0為靜強度安全系數(shù)，可由設計手冊查取。C0≥

S0P0第十五頁，共十八頁，編輯于2023年，星期五旋轉條件載荷條件S0

使用條件S0

滾動軸承的靜強度安全系數(shù)S0普通載荷1~2高精度旋轉場合1.5~2.5沖擊載荷2~3振動沖擊場合1.2~2.5普通載荷0.5

1.0~1.21~1.5允許有變形量0.3~1.0連續(xù)旋轉軸承不常旋轉及作擺動運動的軸承沖擊及不均勻載荷普通旋轉精度場合第十六頁，共十八頁，編輯于2023年，星期五六、滾動軸承尺寸選擇的過程由力分析確定軸承所承受的Fr與Fa計算當量動載荷P=fP(XFr+YFa)明確軸承的工作轉速n與預計壽命L10計算軸承應滿足的基本額定動載荷由軸承樣本（手冊）查取合適的軸承第十七頁，共十八頁，編輯于2023年，星期五表10-8軸承預期壽命Lh的參考值使用場合不經常使用的儀器和設備500Lh/h

短時間或間