滚动轴承的额定载荷与寿命必学

滚动轴承寿^计1滚动轴承的额定载荷与寿命:1轴承的寿命与承载能力1.1寿命1.2基本额定载荷2根据额定动载荷选择轴承尺寸2.1轴承的当量动载荷2.2寿命公式2.3影响轴承动载荷能力的主要因素2.4修正额定寿命2.1轴承的当量动载荷2.2寿命公式2.3影响轴承动载荷能力的主要因素2.4修正额定寿命3根据额定静载荷选择轴承尺寸轴承的当量静载荷轴承所需额定除载荷的确定当量静载荷计算方法3.4安全的选取1轴承的寿命与承载能力寿命轴承即使在正常的条件下使用，套圈和滚动体的滚动面也会因受到交变应力作用而发生材料疲劳，以致造成剥落。疲劳剥落是滚动轴承的主要失效形式，此，轴承的寿命一般情况指其疲劳寿命。疲劳寿命的定义为：一套轴承,疲劳剥落是滚动轴承的主要失效形式，其中一个套圈（或垫圈）或滚动体的材料出现第一个疲劳扩展迹象之前，一个套圈（或垫圈）相对另一个套圈（或垫圈）的转数。在某些特定情况下，轴承也可能因磨损过度或丧失必须的精度而失效，这时轴承的寿命是指磨损寿命或精度寿命，需另行考虑。此外，轴承因烧伤，磨损，裂纹，卡死，生锈等都可能无法使用，但这些应称为轴承故障，须与轴承寿命区分开。轴承选用不当，安装欠妥，润滑不良及密封不好等都是发生故障的原▼£,排除这些便可避免轴承发生故障。轴承选用不当，安装欠妥，润滑不良及密封不好等都是发生故障的原▼£,排除这些便可避免轴承发生故障。（1）可靠性 实验室试验和实际应用中表明，同一结构型式和外形尺寸的一组轴承，在相同的运转条件下，实际疲劳寿命大不相同。一批轴承的疲劳寿命服从一定的概率分布规律，所以轴承的寿命总是与其失效概率相联系。轴承寿命的可靠性用可靠度指标衡量，它指一组在同一条件下运转的，近于相同的滚动轴承所期望达到或超过规定寿命的百分率。单个滚动轴承的可靠度为该轴承达到或超过规定寿命的概率。(2)基本额定寿命和修正额定寿命 对于一套滚动轴承或一组在同一条件下运转的,近于相同的滚动轴承，其寿命是指与90%的可靠度，常用的材料和加工质量以及常规的运转条件相关的寿命，称之为基本额定寿命。考虑所要求的可靠性水平，特殊的轴承性能和具体的运转条件，而对基本额定寿命进行修正所得到的寿命则称为修下正额定寿命。基本额定载荷基本额定载荷包含基本额定动载荷和额定静载荷。表征轴承在旋转(转速n>10r/mim)时的承载能力为基本额定动载荷，表征轴承在静止或缓慢旋转(转速n，10r/min)时的承载能力为额定静载荷。(1)径向基本额定动载荷 径向基本额定动载荷系指一套轴承的基本额定寿命为一百万转时假想能承受的恒定径向载荷。对于单列角接触轴承，该载荷指引起轴承套圈相互间产生纯径向位移的载荷的径向分量。(2)轴向基本额定动载荷轴向基本额定动载荷系指滚动轴承的基本额定寿命为一百万转时假想作用于滚动轴承上恒定中心轴向载荷。(3)径向额定静载荷径向额定静载荷系指在滚动轴承静止或缓慢旋转状态下，其最大载荷滚动体与滚道接触中心处引起与下列接触应力相当的假想径向静载荷。4600MPa调心球轴承4200MPa 所有其他的向心球轴承4000MPa 所有的向心滚子轴承对于单列角接触球轴承,其径向额定静载荷是指使轴承套圈间仅产生相对纯径向位移的载荷的径向分量。(4)轴向额定静载荷轴向额定静载荷系指在滚动轴承在♦大滚动体与滚道接触中心处引起与下列接触应力相当的假想中心轴向静载荷。4200MPa推力球轴承4000MPa所有推力滚子轴承2根据额定动载荷选择轴承尺寸轴承的当量动载荷轴承的基本额定动载荷是在假定的运转条件下确定的。其载荷条件为：向心轴承仅承受纯径向载荷，推力轴承仅承受纯轴向载荷。实际上，轴承在大多数应用场合，常常同时承受径向和轴向载荷，因此，在进行轴承寿命计算时，必须把实际载荷转换成与额定动载荷的载荷条件相一致的当量动载荷。径向当量动载荷是指一恒定的径向载荷。轴向当量动载荷是指一恒定中心轴向载荷。在这一载荷作用下，滚动轴承具有与实际载荷作用相同的寿命。寿命公式轴承的基本额定寿命，基本额定动载荷和当量动载荷三者之间的关系，可用下列公式表示：上1口CT1/Cj=Ao式中L10一基本额定寿命（百万转）;C—基本额定动载荷（N）;P—当量动载荷（N）;£—寿命指数（球轴承^=3,滚子轴承”10/3工若轴承的转速恒定，其基本额定寿命可用运转小时数表示为：式中L10—基本额定寿命（h）;n—轴承转速（「/皿所）。对于车辆轮毂用轴承，基本额定寿命可用其行驶公里数表示^10Jt^10Jt=应匕口式中L10k—基本额定寿命（1）;—车轮径（mm）。若轴承作摆动运动，绕摆动中心摆动幅角为±丫，则式中L10osc—基本额定寿命(百万次摆动周期)；Y—摆幅(°)。当摆幅很小时，不计算基本额定寿命。为了简化计算，取500h作为额定寿命的基准，引入速度系fn和寿命系fh:则轴承寿命公式可转换为为了简化计算，取500h作为额定寿命的基准，引入速度系fn和寿命系fh:则轴承寿命公式可转换为C后，即可很方便的确定根据轴承的工作转速和预期的使用寿命L10h，由表1-34和表1-35查出fh,fn的出待选用轴承所应具有的基本额定动载荷值。后，即可很方便的确定衷I34寻命系数力,值Al*/hAl*/h九/-IOh/h八碑轴承滓手轴南球轴承1泳于轴承LOO山385a6173500.&88I『的1。50.591IL6263600.896aSOSIW”・烟0.63537G0.U05■d2E11,0.6130.51338«0.f)]30,9211州0.阳0.6523砥0.si)。・9部1250.560的口d93K(L9B56a虫的¬hB3ti0,必135吹6加我「7512力5'jV\也W-1HL40也654他ft83加Q.9519551450.6620.g口l.]C)0.95R仆，M21&00,髓90.&9745QG,965(J.H6HI&56577024病。0.973亿B75isa&网u.?】u170u.ggu9821610,的IL7174«DU.985。，峪170，♦.H9K57231!J0u.ng?0,99117S0.71B0.7S0SHJL(I4K)1.000WM7110.1.H13]K50.718n.7245401.鳏[.许1聃Q.7240,7IS工阴1.L03S1950.TJ]0.734百BOL05]1.045ZOO57X7D.760就2L0C31.0552100.7490.771相口1.074LO65m0.761(L7筮54Uj.OSS1,。7&23fl0.772电702L丽1.08^程』八n字口口CUit-Jcan.1 1尸、。N 门口匕'/■'.Ajdih/hi八球油澈次子轴承感轴承浪「轴承DOULE1后kisu眦心},&再L71U⑶1.3].?加nonLBj51.73091。1,23；L2I：>3^nr)I.HKpi1.7458行0L：3子L；JI53事阴1.^751.彻】UB。1.2311.2“3ICK)1.X95L775i1%1.9I.W豺口口JL910L794】1巧。1.2KIL2^03百口01.9301.用白1IMD】.加11.27037C1D1.P50L3送”50L32(»1285油QU1.加宿1.H+伊12ML3391.30039g1.9箭1.总外】刘i.；i6a1.315WOO2.DOJ.86513诚1.小i*3041OQ3巾21.婀13时1.39%L31S4?)n4M1,小J100Llidh360■lioo2,Q51.9MM3口1.4251.37541002."71.9201M出1.科51,391)向田?.OSi,sm1印。J.1粗>LINIfiW智岫L9451W1,173b121470(1*U1.163口L4国〕m-IK0i»Z，13t,£>701700L弼L4454goe2.14t.1750L的1.455.'mtvi(}2.152.W1双阳L邺LJ?<J53UO2.IB2.021居501.S4S1,4时5JW匕212.041SD0LS60U49O5600九l\工061rscjh11 £TC1TAfft仆r-d-rTfl为L】吼।/h.八1”转/hA工10/h八牌轴承浪子轴承球鼬承滇『柚承球粕琅诧干轴承尊相承裾-F轴承例如£,韶工MlaQOQ3.]]2.77SW03「a3.42SOOW11€43.9日2.542.JI1乘MkU2.303J-OCO296工155时DCM+酸1.10以:门256?.盯IfiOOO工谑a2.8332Ml04.M3.$aSOOOfl北DI1.202.躇*35：1?50U3.212.的33MU1.(J4[5165DIW5.0?心30旎叩北6。2.S617000%242.8B34MgIns4转700LK)E」!i丸10gwe2,6£2.38175。口£73.91如g■i.lE3.网750005-川4.SO3啦2.642r钝130DC配额2.9-136-OOU4.161&I册口。口5.131.静邮j口；工662.411啊。丸332.9S37-000L203.&4SjDOD5.S.14.68靴口2耶2.。130003.162.9K3g加口4.24RR7&000D5,65t75歌皿鬟？Q2.+419500孔耀工口口4.276.70LQOOO^礼的1902.71氏45出口口品招3.02■lauuo4.313.72】％蚓&拶2.192HIW*483.074J-MX}13三2,75.HOOO丸敏也总22(]t>0&E3S.11J2A001.SBN78115002.83ZsaE3O(KI九B8工”43AJJO<123..13MB“1892.Sf)24UU11S.633.1944=M)n4.15及83【阱2.932.fi3网MJ.-6E3.2345-OUO4.4B3+HKLKK1Q*962.682SO001.733.2746-0004.313;器135OG丸W2.6927onc3,7S3.3147WDL353.91lira丸M2.72照Q□□队82工而J8-0004.u«3.33145003.072.7S23O0G&月73.3849-0004.61王9R

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X一径向动载荷系数;Y一轴向载载荷系，参考各类轴承尺寸与性能表。各类轴承的当量动载荷计算公式及径向动载荷系数和轴向动载荷系数的具体，参考各类轴承尺寸与性能表。当轴承承受恒定力矩载荷时，当量动载荷可按下式计算Pm=fmP式中Pm一考虑力矩载荷的当量动载荷（N）;fm一力矩载荷见表1-37。衰1-37力短茶荷因数人.值TOC\o"1-5"\h\z戟荷大小 心藐曼荷段小瓦 15百中就亚转大酎 2当轴承承受冲击载荷时，当量动载荷可按下式计算Pd=fdP式中Pd一考虑冲击载荷的当量动载荷（即；fd一冲击载荷因|数，见表1-38。表1-38/j值默帝性质举 例无伸卡或转微神击中等冲击强大的击I.0-1.2噌机।汽轮机，通凤机，水票、辆.机球、起用机、格金设备、的爆料 破/机। .石油「凯、撷动擀若轴承是在变载荷和变速下工作，在确定轴承寿命时，则应用平均当量动载荷和平均转速来计算。平均当量动载荷一般按下式计算式中Pm—平均当量动载荷（N）;—当量动载荷（函数式/N）；—载荷变动一个周期内的总转数（r）。对于如图1-8所示的载荷与转速之间的关系，平均当量动载荷计算公式为式中P1,P2,P3•是在N1,N2,N3•转数时的当量动载荷司十区十班十…=曾

图I/图I/轴承载荷与货逮之间的关系轴承的转速保持不变，载荷随时间单调而连续地周期变化时，平均当量动载荷可利用简化公式近似求出。其例若轴承载荷由大小和方向都不变的载荷F1（如转子重量等）与大小不变的旋转载荷F2（如不平衡引起的离心力等）组成（如图1-10所示），则其平均载荷Fm由下式计算式中必因1数可按图1-11确定。求出Fm后，可根据F1与F2的合成载荷平面方向，将Fm再转换成平均当・动载荷Pm。2.3影响轴承动载荷能力的主要因素根据国家标准GB/T6391-1995规定，滚动轴承基本额定动载荷的计算方法适用于当代常用优质催淬硬钢(系指真空脱气钢)，按良好的加工方法制造，而且滚动接触表面的形状基本上为常规设计的滚动轴承。超越上述规定范围，轴承的载荷能力将会受到影响。(1)材质的影响轴承钢因冶炼方法不同,材料中夹杂物的大小，分布与含量亦不同。这种材质的差别会对轴承的承载能力产生有利或不利的影响。本样本各类轴承尺寸与性能表中所列轴承基本额定动载荷均是以真空脱气轴承钢为基本材料。如果采用普通电炉轴承钢，轴承的载荷能力将会有不同程度的下降。反之，采用诸如真空重熔，电渣重熔等方法冶炼的轴承钢或其他等效材质的钢材，轴承的载荷能力将会得到不同程度的提高。

（2）温度的影响 一般轴承所能承受的工作温度可达120°C（外圈测量温度为100℃）。对于超过此限定温度的工作条件，应采用经过特殊（稳定）热处理或特殊（耐热）材料制造的轴承。轴承若经常在120°C以上的温度中使用，或者在很短时间的极高温度下使用时，都会使轴承材料的组织发生变化，导致轴承载荷能力的降低。其影响关系可用下式表示式中CT—经过温度修正的基本额定载荷（N）;gT—温度，gT因数可参考表1-39的取值。工作总度<120gT—温度，gT因数可参考表1-39的取值。工作总度<120125175 1200225?50300XV1，U00.%由300.85d75Q.700.6。表139酊值（3）硬度的影响响轴承零件的表面硬度一般为61-65HRC。但在某些应用场合，其实际硬度低于规定范围。例如，经过高温回火处理的高温轴承，接利用轴颈和轴承箱孔作为滚道的某些滚针轴承等•轴承材料表面硬度的降低，特别是降至58HRC以下时，将会导致轴承载荷能力的相应降低.其影响关系，通常可用下列经验公式表示

例如，经过高温回火处理的高温轴承，式中CH—经过材料硬度修正的基本额定动载荷（N）;gT一硬度2.4修正额定寿命使用基本额定寿命L10作为选择与评定轴承寿命的一般准则通常是令人满意的。这个寿命与90%可靠度，当前常用材料和加工质量以及常规运转条件相关。然而，许多使用场合却要求对各种不同的可靠度和特殊的轴承性能以及运转条件不属于正常情况的寿命进行计算，这时，可采用以下修正基本额定寿命计算公式式中Lna—特殊的轴承性能和运转条件，可靠度为（100-n）的修正额定寿命（百万转）;a1—可靠性寿命修正a2—特殊的轴承性能寿命修正a3运转条件的寿命修正1)可靠性寿命修正a1a1—可靠性寿命修正a2—特殊的轴承性能寿命修正a3运转条件的寿命修正1)可靠性寿命修正a1一般情况下是以90%的可靠度来评定轴承的疲劳寿命，这时21=1；但在一些场合，要求可靠度高于90%，a1因可按表1-40选取。可靠度州r酩9699如一_(J.62值三30.-44也巧氏21■if-1DhF生八 1Li.春I40矶ffi(2)特殊的轴承性能寿命修正因数采用特殊种类与质量的材料和特殊的制造工艺以及专门的设计来达到特殊的寿命特性要求时，用a2采用特殊种类与质量的材料和特殊的制造工艺以及专门的设计来达到特殊的寿命特性要求时，用a2来反映寿命值的变化。根据目前的技术状况趋不能对a2与定量表示的材料特性或滚道几何形状之间的关系作出规定想选取根据目前的技术状况趋不能对a2时，可从下列几个方面选取经验采用夹杂物含量非常低或经过特别分析处理的钢材，可取a2N1。若采用特殊的热处理造成材料硬度降低而导致轴承寿命下降，应选取相应减小的a2。选取导致轴承寿命下降，应选取相应减小的a2。选取a2时，还应考虑是否涉及滚动体与滚道之间接触应力均匀性提高或降低的特殊设计。（3）运转条件的寿命修正如采用特殊的材料，工艺或设计，而润滑却不良时，a2通常不能取大于1（3）运转条件的寿命修正a3运转条件包括润滑充分与否（在工作速度和温度下），外来有害物质存在与否，以及引起材料性能改变的条件（例如高温造成硬度降低工正常的运转条件，即轴承安装正确，润滑充分，防止外界物质侵入的措施将当，且没有引起材料性能改变的高温，滚动接触表面之间为润滑油膜隔开时，可取a3=1。，而大大降低表面失效引起的疲劳破坏概润滑条件十分理想，足以在轴承滚动接触表面形成弹性流体动压油

，而大大降低表面失效引起的疲劳破坏概率时，可Wa3>1。润滑不良，工作温度下润滑剂的运动粘度对球轴承小于13mm2/s。对于滚子轴承小于20mm2/s，或转速特别低（n・低（n・DPW<10000,n为每分钟转速，DPW为轴承滚动体组节时，应取a3<1。3根据额定静载荷选择轴承尺寸在下列工况下，为保证轴承良好地工作，应根据轴承的额定静载荷C0选择轴承尺寸。轴承在静止或缓慢旋转（转速，10r/min）时，承受连续载荷或间歇（冲击）载荷。轴承在载荷作用下缓慢摆动。正常工作载荷下的轴承，旋转过程中承受间断的较大的冲击载荷。轴承的当量静载荷轴承的径向当量静载荷是指在最大载荷滚动体与滚道接触中心处，引