机械设计 滚动轴承13

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13-5滚动轴承尺寸的选择13轴承承受的载荷轴承寿命要求可靠性的要求滚动轴承的载荷

决定了滚动轴承尺寸静载荷动载荷失效形式不同

失效形式和基本额定寿命一、失效形式和基本额定寿命最常见)1、疲乏点蚀(最常见)低速轴承)2、塑性变形(低速轴承)

寿命计算静载荷计算维护保养不当而造成

3、早期磨损4、胶合5、轴承元件破碎

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失效形式和基本额定寿命一、失效形式和基本额定寿命轴承在一定转速下，轴承在一定转速下，其中任何零件出现

寿命：寿命：点蚀前的转数或工作小时数。点蚀前的转数或工作小时数。对一组同一型号的轴承，由于材料、对一组同一型号的轴承，由于材料、热处理和工艺等好多随机因素的影响，艺等好多随机因素的影响，即使在一致条件下运寿命也不一样，有的甚至相差几十倍。因此，转，寿命也不一样，有的甚至相差几十倍。因此，对一个具体的轴承，很难预知其确凿的寿命。对一个具体的轴承，很难预知其确凿的寿命。实验说明：寿命与可靠性有关。如图：验说明：寿命与可靠性有关。如图：

L/(1106r)2015

可靠度：可靠度：一组一致轴承能达到10或超过规定寿命的百分比。或超过规定寿命的百分比。单位：百万转(),或小时或小时。单位：百万转(106r),或小时。即：寿命为1百万转时，可靠度为90%,寿命为1百万转时，可靠度为90%,90%寿命为5百万转时，可靠度只有50%50%。寿命为5百万转时，可靠度只有50%。

5100500

R(%)轴承的寿命曲线

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失效形式和基本额定寿命一、失效形式和基本额定寿命寿命：出现点蚀前的转数或工作小时数寿命：基本额定寿命：基本额定寿命：一组轴承中，90%的轴承出现点蚀前一组轴承中，90%的轴承出现点蚀前工作的转数或工作小时数。(10工作的转数或工作小时数。(L或Lh)10一个轴承达到基本额定寿命的概率是一个轴承达到基本额定寿命的概率是90%。轴承达到

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二、基本额定动载荷当基本额定寿命L转时，当基本额定寿命10=106转时，轴承所能承受的载荷值称基本额定动载荷基本额定动载荷，/kN。载荷值称基本额定动载荷，C/kN。

三、寿命计算公式PPL10=常数=Cε1εC(6r)L10=106P10ε

CP

0

1

2L3

4

CL10h=h60nP轴承：球轴承：ε=3滚子轴承：ε=10/3L10106r

ε

(

)

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例1轴承基本额定动载荷C=51.5kN,Fr=12000N,求L10=?

L10

51500Cε=()=()12000P(10r)6

103

Fr

=128.4

P=?

FaFr

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四、滚动轴承的当量动载荷

Cε6L10=()10rP

当量动载荷是与实际载荷

等效的假想载荷。当量动载荷是与实际载荷等效的假想载荷。对于同时承受径向力和轴向力的轴承P=fp(XFr+YFa)

FrFa

径向和轴向载荷系数N类Fr类载荷系数

对于只承受径向力的向心轴承

P=fpFr

Fa

对于只能承受轴向力的推力轴承

P=fpFa

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对单列3、6、7类轴承：轴承：X、Y=?

α

FrFa

Fa当F≤e时,X=1,Y=0P=fpFrr

表示轴向力较小，计算P时可忽略a表示轴向力较小，计算时可忽略FFa当Fe时，X≠0,Y≠0P=fp(XFr+YFa)r

表示轴向力较大，计算时应考虑时应考虑F表示轴向力较大，计算P时应考虑ae-判断系数,e值大的轴承，承受轴向载-判断系数,值大的轴承的轴承，荷的能力高。荷的能力高。

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表13-5

系数X和Y单列轴承双列轴承(成对安装单列轴承)

轴承类型

Fa/Cor

e

Fa/FreXY1.551.451.311.15

Fa/Fr≤eXY

Fa/FreXY

Fa/Fr≤eXY

深沟球轴承60000型(60000型)角α=15=15

0.0840.110.170.280.0580.0870.120.170.29—

0.280.300.340.380.430.460.470.500.55

0.56

1

0

0.56

1.45

1

0

接(70000C型(70000C型)

0.44

1.301.231.191.121.02

1

0

0.72

2.112.001.931.821.66

1

1.461.381.341.261.14

触α=25

球(70000AC型(70000AC型)

0.68

0.41

0.87

1

0

0.67

1.41

1

0.92

轴承

α=40(70000B型(70000B型)

—

1.14

0.35

0.57

1

0

0.57

0.93

1

0.55

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角接触轴承的轴向载荷F五、角接触轴承的轴向载荷a计算

Fr

FrFr2Fr3

Fri

Fr1

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Fr

Fr

∑Fi=1

n

ri

Fr

αFr2Fr3Fr1

FidFrinn

Q

∑

n

i=1

FriFr

FiF=∑F=∑FtanαFtanαddiriri=1i=1

计算时派生轴向力计算时派生轴向力Fd=派生轴向力

Fr式给出

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派生轴向力F表13-7约有半数滚动体接触时派生轴向力d的计算公式

圆锥滚子轴承Fd=Fr/(2Y)

角接触球轴承70000C7000015)(α=15)Fd=eFr70000AC7000025)(α=25)Fd=0.68Fr

70000B7000040)(α=40)Fd=1.14r=1.14F

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角接触轴承的轴向载荷F五、角接触轴承的轴向载荷a计算Fd11

Fd2

正装2

Fr1

Fae

Fr2

1)Fd2+Fae=Fd1Fa1=Fd1,Fa2=Fd22)Fd2+FaeFd13)Fd2+FaeFd1

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Fd11

Fd2

Fr1

Fae

Fr2

2

Fd轴上合力方向假使F2+Fdae对于轴

轴承1:轴承：

Fa1=Fd1+Fd=Fd2+Fae轴承2:轴承：F=Fa2d2

轴承2被放松被放松，Fd2+Fae=Fd1+Fd轴承被放松，无Fd

Fd1,

轴承1被压紧，轴承被压紧，有F被压紧d

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Fd11

Fd2

Fr1

Fae

Fr2

2

轴上合力方向假使F2+Fdae

Fd

Fd1,轴承被压紧，有Fd轴承2被压紧被压紧，轴承1被放松被放松，Fd2+Fae+Fd=Fd1轴承被放松，无Fd松边轴承：a松边轴承：F=Fd11紧边轴承：a紧边轴承：F=F2+F=F

1Fdaedd2

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1综上所述：综上所述：假使F2+Fdae假使Fd2+Fae

Fr1

Fd1FFd2Fr2ae

2

{轴承1轴承1放松F=FF{轴承2压紧F=FF轴承2a1d1d1

Fd1

轴承1轴承1压紧Fa1=Fd2+Fae轴承2轴承2放松Fa2=Fd2

a2

d1

ae

角接触轴承F的求法：角接触轴承a的求法：1.根据轴向合力方向判定“压紧〞1.根据轴向合力方向判定“压紧〞和“放松〞轴根据轴向合力方向判定放松〞承松轴承的轴向力a=自身的派生轴向力d2.;松轴承的轴向力的轴向力F自身的派生轴向力派生轴向力F3.紧轴承的轴向力a=除去自身的派生轴向力外紧轴承的轴向力的轴向力F其它轴向力的代数和。,其它轴向力的代数和。

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1

Fr1

Fd1FaeFd2Fr2

2

特例：特例：1)假使Fae=0,Fa1=Fa2=(Fd1、Fd2)中的)大值。大值。

2)假使Fd1=Fd2=0、Fa1=Fae,Fa2=0、

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F2dF2r

反装(背对背)反装(背对背)

Fd1F1r

Fae

2

1

1

假使Fd

+FaeFd12

轴承1被压紧，1=Fd2+Fae被压紧，Fa被放松;轴承2被放松

Fa2=Fd2

假使Fd

+FaeFd1{2

被压紧，轴承2被压紧，2=Fd1FaeFa

F被放松，轴承1被放松，a1=F1d

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