滚动轴承的寿命计算

1、第35讲 滚动轴承的寿命计算二二 轴承元件上的载荷及应力变化轴承元件上的载荷及应力变化一一 轴承工作时元件上的载荷分布轴承工作时元件上的载荷分布175 滚动轴承尺寸的选择滚动轴承尺寸的选择 固定圈：固定圈：滚动体滚过便受力，大小滚动体滚过便受力，大小 不变不变稳定的脉动循环载荷稳定的脉动循环载荷 图图137 b 当轴承承受径向力当轴承承受径向力Fr时，时，上半圈不受载上半圈不受载下半圈受载下半圈受载 滚动体受力不均匀滚动体受力不均匀受力变受力变化：小化：小大大小小承载区承载区滚动体滚动体动圈动圈在承载区，载荷零逐渐增大到最大，再在承载区，载荷零逐渐增大到最大，再 逐渐减少到零逐渐减少到零 图图

2、137 a135 滚动轴承尺寸选择滚动轴承尺寸选择三三 轴向载荷对轴承元件载荷分布的影响轴向载荷对轴承元件载荷分布的影响 一一 滚动轴承的失效形式及基本额定寿命滚动轴承的失效形式及基本额定寿命(1)疲劳破坏疲劳破坏(点蚀点蚀)(2)过大塑性变形过大塑性变形疲劳接触应力疲劳接触应力极低、较大极低、较大静强度计算静强度计算(3)磨损、胶合、内外圈和保持架破损磨损、胶合、内外圈和保持架破损不正常不正常结论：结论： 角接触轴承承受轴向载荷时角接触轴承承受轴向载荷时受载滚动体数受载滚动体数目增多目增多承载能力提高承载能力提高宜承受联合载荷宜承受联合载荷（一）（一） 失效形式失效形式寿命计算寿命计算（二）

3、（二） 轴承的寿命轴承的寿命 轴承中任一元件出现疲劳点蚀前轴承中任一元件出现疲劳点蚀前, ,一一 个套圈相对另一套圈的转数或工作小时数。个套圈相对另一套圈的转数或工作小时数。 指一批相同的轴承指一批相同的轴承, ,在相同运转条件下，在相同运转条件下，有有9090的轴承没有发生疲劳点蚀前的转数或总的轴承没有发生疲劳点蚀前的转数或总工作小时数。工作小时数。1.轴承寿命：轴承寿命：寓意寓意：一批一批轴承中有轴承中有9090的寿命将比其基本额定寿命长的寿命将比其基本额定寿命长 一个轴承在一个轴承在基本额定寿命期内正常工作的概率基本额定寿命期内正常工作的概率有有 9090，失效率为，失效率为有有1010

4、2. 基本额定寿命基本额定寿命10： 滚动轴承的预期滚动轴承的预期寿命寿命 表表133基本额定动载荷：基本额定动载荷： 当轴承基本额定寿命为当轴承基本额定寿命为10转时，转时，轴承能承受的最大载荷，用轴承能承受的最大载荷，用C表示。表示。二二. 滚动轴承的基本滚动轴承的基本额定动载额定动载荷荷C =Cr径向载荷或分量径向载荷或分量Ca轴向载荷轴向载荷三三. 滚动轴承寿命的计算公滚动轴承寿命的计算公式式轴承寿命曲线：轴承寿命曲线：常数LC常数CLPPC1 2 3 4=25.6L106208 失效率不失效率不同寿命不同同寿命不同 式中式中：n转速转速 rmin 寿命指数寿命指数 球轴承球轴承 滚子

5、轴承滚子轴承10/3 当量动载荷当量动载荷 假定的载荷假定的载荷与实际载荷相当与实际载荷相当 高温下轴承的高温下轴承的C值将减少，引入温度系数值将减少，引入温度系数ft 表表13461010)(PCL)(16667)(60106PCnPCnLh（转）（转）（h ）四四. 当量动载荷当量动载荷轴承寿命计算公式轴承寿命计算公式 PfP（X Fr YFa ） PfP（X Fr YFa ） X、Y径向、轴向载荷系数径向、轴向载荷系数 查表查表(13-5)P 载荷系数，查表载荷系数，查表(13-6 ) Fr 、 Fa 轴承的径向、轴向力轴承的径向、轴向力（注意区别轴上载荷）（注意区别轴上载荷） 查判断系

6、数查判断系数e 深沟球轴承深沟球轴承按按f0Fa /C0r f0 =14.7 查查 e角接触球轴承角接触球轴承按按Fa /C0 查查 e (轴承的额定静载荷）轴承的额定静载荷）判判 Fa/Fr 与与 e 的关系的关系定定X、Y Fa/Fr e 轴向力较小轴向力较小,可忽略不计可忽略不计,只计只计 fP 即：即：X=1 , Y=0 轴向力较大轴向力较大,要计要计 即：即：X1, Y0Fa/Fr e只能承受纯径向载荷的轴承（只能承受纯径向载荷的轴承（N、NA类）类）PfP Fr 设计轴承的基本方法：设计轴承的基本方法： 由工作条件定轴承类型由工作条件定轴承类型0000 由结构定轴承直径由结构定轴承

7、直径 00 初选型号初选型号 查查C、C0 验算寿命：验算寿命： 计算轴承载荷计算轴承载荷查查e、X、Y 计算计算P计算计算Lh 分析轴承是否合格分析轴承是否合格只能承受纯轴向载荷的轴承（只能承受纯轴向载荷的轴承（5类）类）： PfP Fa例：已知齿轮轴采用一对例：已知齿轮轴采用一对6211轴承，已知轴承轴承，已知轴承载荷载荷1=3500，Fa1=1606，R2=2500，Fa2=fP1.2，试求，试求P1、P2。解：解：查得：查得：C0=29200查查e ：求求X、Y: 求求:f0Fa1/C0 =14.71606/29200 = 0.8085e1在在0.260.28之间之间,插值得插值得 e

8、1 = 0.27Fa1/R1 = 1606/3500 = 0.459e X1=0.56 , Y1=1.7Fa2=0 X2=1 , Y2=0 P1=fP(X1R1+Y1Fa1)=1.2(0.563500+1.71606) =5628 P2=fPR2=1.22500=3000 P1P2 轴承危险，轴承危险，计算计算1的寿命的寿命8085. 003. 1689. 003. 126. 028. 028. 01e五五. 轴承的轴向载荷轴承的轴向载荷Fa 1.径向轴承径向轴承 (6 、 1 、 2类类)Fae1212FaeFd 2.角接触轴承角接触轴承 (3、7类类) 一端固定、一端游动一端固定、一端游动

9、 Fa1= Fae , Fa2=0Fae指向者受力指向者受力Fa 1=0 , Fa 2= Fae(1)派生轴向力派生轴向力F d ，在作用下在作用下Fd内外圈分离内外圈分离 成对使用成对使用 Fd的大小的大小查表查表(13-7) 两端固定两端固定固定端受力固定端受力(2)安装型式安装型式（成对使用）（成对使用） 角接触轴承应成对使用角接触轴承应成对使用以抵消派生轴向力和避以抵消派生轴向力和避免轴产生轴向窜动免轴产生轴向窜动 正安装正安装（ X 型、面对面）型、面对面） 两轴承外圈的窄边相对两轴承外圈的窄边相对d面对面面对面 跨距减少跨距减少 反安装反安装（ O型、背对背）型、背对背） 两轴承外

10、圈的宽边相对两轴承外圈的宽边相对d背对背背对背 跨距增大跨距增大Fd1Fd2Fd1Fd2说明：轴承支点（压力中心）偏移，但为方便计说明：轴承支点（压力中心）偏移，但为方便计 算，仍取轴承宽度中点为支点算，仍取轴承宽度中点为支点 (3) 角接触轴承的轴向载荷角接触轴承的轴向载荷Fa1、 Fa2轴向载荷轴向载荷轴上外载荷轴上外载荷Fae Fa？ 轴承的派生轴向力轴承的派生轴向力Fd分析：分析： Fd1 +Fae与与 Fd2比较比较 FaeFd1Fd2S2当Fd1 +Fae Fd2 当Fd1 +Fae Fd2 Fa1 = Fa2 =右边压紧右边压紧S2 Fd1 +Fae Fd2 + S2 Fd1 F

11、d2 S2 Fd1 Fae Fd1 +Fae S1 Fd2左边压紧左边压紧S1 Fa1 Fa2 Fd1 S1 Fd2 FaeFd2S1FaeFd1Fd2FaeFd1Fd2当Fd1 +Fae Fd2当Fd1 +Fae Fd2 右边压紧右边压紧左边压紧左边压紧计算轴向载荷的方法计算轴向载荷的方法: 画安装简图画安装简图标明轴承的派生轴向力标明轴承的派生轴向力Fd方向方向 计算计算Fd1 、 Fd2 根据根据Fd1、Fae 、 Fd2三者的关系判断压紧、放松端三者的关系判断压紧、放松端 压紧端压紧端=除本身的派生轴向力外其余轴向力之和除本身的派生轴向力外其余轴向力之和 放松端放松端=本身的派生轴向力

12、本身的派生轴向力Fd2Fd1Fae21R2R1右边压紧右边压紧左边压紧左边压紧判断压紧、放松端时要注意正、反装判断压紧、放松端时要注意正、反装例例:一对反装一对反装7312AC轴承轴承,R15000N,R28000N，Fae2000N，由，由1轴承指向轴承指向2轴承，求轴承，求Fa1、Fa2。解：解： 画安装简图画安装简图 Fd2 与与 Fae同向同向求求Fd1，Fd2 求求Fa1 ， Fa2 Fd2Fae544020007440N Fd13400N Fa1 Fd2Fae7440N Fa12Fd25440NFd10.68R10.6850003400NFd20.68R20.6880005440NFd1Fd2Fae12R1R2轴承轴承1被压紧被压紧轴承轴承2被放松被放松六六. 轴承寿命计算步骤轴承寿命计算步骤 求求R1、R2 例例:接上题接上题,如果如果n960r/min,fP1.2, 求轴承寿命。求轴承寿命。求求Fa1、Fa2求求P1、P2求求Lh(C)解：查得解：查得7212AC轴承的轴承的C42800N，e0.68Fa1R1744050001.488e X10.41 ， Y10.87 P1fP(X1R1Y1A1) 1.2(0.4150000.877440) 10227.36NFa2R2544080000.68= eP2fPR21.280009600N