(13.3)-13-5 滚动轴承尺寸的选择

第13章滚动轴承§13-1概述§13-2滚动轴承的主要类型和代号§13-3滚动轴承的类型选择§13-4滚动轴承的工作情况§13-5滚动轴承尺寸的选择§13-6轴承装置的设计§13-7滚动轴承例题分析工作过程中，滚动体相对内外圈不断转动，因此滚动体和滚道接触表面受脉动循环变应力，产生疲劳点蚀。——最常见§13-5滚动轴承尺寸的选择轴承承受的载荷轴承寿命要求可靠性的要求决定了滚动轴承尺寸滚动轴承的载荷动载荷静载荷失效形式不同。疲劳破坏永久变形当轴承转速很低或间歇摆动时，不会产生疲劳损坏。但很大的静载荷或冲击载荷作用下，会使滚道和滚动体产生永久变形，从而使轴承在运转过程中产生剧烈振动和噪音而失效。早期磨损胶合轴承元件破裂维护保养不当而造成。一、滚动轴承的失效形式各类失效形式.swf

失效形式2051015501000R/(%)轴承的寿命曲线L/(1×10-6r)对一组同一型号的轴承，由于材料、热处理和工艺等很多随机因素的影响，即使在相同条件下运转，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，很难预知其确切的寿命。实验表明：寿命与可靠性有关。如图定义：轴承在一定转速下，其中任何零件出现疲劳扩展迹象之前的工作小时数称为可靠度：一组相同轴承能达到或超过规定寿命的百分比.基本额定寿命：一组同一型号轴承，在同一运转条件下，其可靠度R为90%时，能达到或超过的寿命L(Lh)在到达额定寿命时，有90%的轴承没坏，只损坏了10%。对于单个轴承而言，其损坏的可能性只有90%单位为百万转106r，或小时.换句话说寿命为1百万转时.可靠度为90%，寿命为5百万转时.可靠度只有50%，轴承寿命二、滚动轴承的寿命计算表13-3轴承预期寿命Lh的参考值使用场合不经常使用的仪器和设备500

Lh/h

短时间或间断使用，中断时不致引起严重后果4000~8000间断使用，中断时会引起严重后果8000~12000每天8h工作的机械12000~20000每天24h连续工作的机械40000~60000定义：当一套轴承运转达到一百万（106）转时，轴承所能承受的载荷C。.向心轴承记为Cr，可查表推力轴承记为Ca基本额定动载荷不同的轴承该值不一样，它表征了轴承的承载特性。是在大量试验的基础上，通过理论分析得到，需要时可从设计手册或轴承样本中查得。寿命计算公式通过试验得出如图所示6208轴承的载荷—寿命曲线。曲线上对应于Lh=106

的载荷为29.5kN。载荷——寿命曲线的公式：寿命指数——球轴承——滚子轴承用小时表示310/3ε=0123451015L∞(106)29.5252015105PKN基本额定动载荷P——动载荷L’h——预期寿命当t>100℃时，

C↓

引进温度系数ft

进行修正。表13-4温度系数轴承工作温度/℃

温度系数ft

10025020015012530010.950.900.700.800.60Ct=ft

C修正后的计算公式最终计算公式工作中冲击振动

C

↓引进载荷系数fP

进行修正。表13-6载荷系数

载荷性质载荷系数fP

无冲击或轻微冲击1.0~1.2中等冲击1.2~1.8强烈冲击1.8~3.0应用举例电机、汽轮机、通风机、水泵等机床、车辆、动力机械、起重机、造纸机、选矿基、冶金机械、卷扬机等碎石机、轧钢机、钻探机、振动筛等三、当量动载荷的计算滚动轴承的基本动载荷是在一定的实验条件下确定的。对于向心轴承是指轴承承受纯径向载荷；对于推力轴承是指承受中心轴向载荷。实际情况可能既受径向载荷又有轴向载荷，则必须将实际载荷换算成与实验条件相同的载荷后，才能和基本额定动载荷进行比较。换算后的载荷是一种假定载荷，称为当量载荷。含义：当量动载荷是一种考虑径向载荷与轴向载荷双重影响，经换算后的假想载荷。其效果与某一个基本额定动载荷相当。计算公式P=XFr+YFaX

——径向动载荷系数；Y

——轴向动载荷系数。见下页

向心轴承——P=Fr推力轴承——P=Fa理由：基本额定动载荷是单向载荷（径向或轴向）试验条件下得出的。实际情况可能受到双重载荷作用。很显然，单向载荷与双向载荷作用下，轴承的寿命是不一样的。轴承类型相对轴向载荷Fa/Fr

≤eFa/Fr>e名称代号f

0Fa/C0r

Fa/C0

XYXY判断系数e调心球轴承10000—

—1(Y1)0.65(Y2)(e)调心滚子轴承20000—

—1(Y1)0.67(Y2)(e)推力调心滚子轴承29000—

—11.211.2圆锥滚子轴承30000—

—100.4(Y)(e)深沟球轴承60000角接触球轴承0.1722.300.190.3451.990.220.6891.710.261.0301.550.281.380—100.561.450.302.0701.310.343.4501.150.385.1701.040.426.8901.000.440.0151.470.380.0291.400.400.0581.300.430.0871.230.460.120100.441.190.470.1701.120.500.2901.020.550.4401.000.560.5801.000.56—

—100.410.870.68—

—100.350.571.1470000AC

α=25˚70000Bα=40˚

70000C

α=15˚表13-5径向动载荷系数X与轴向动载系数Y潘存云教授研制1.若Fae+Fd2>Fd1压紧端Fa1=Fae+Fd2

放松端Fa2=Fd2

2.若Fae+Fd2<Fd1放松端Fa1=Fd1

压紧端Fa2=Fd1-FaeFae外圈窄边相对安装(正装)结论：放松端轴承的轴向载荷=内部轴向力压紧端轴承的轴向载荷=其余轴向力的代数和本身除外轴承2(放松端)承受的轴向载荷：a1a2O1O212Fd2Fr2Fd1Fr1由于轴承1的右端已固定，轴不能向右移动，轴承1被压紧。由平衡条件得轴承1(压紧端)承受的轴向载荷：则轴承2被压紧。由平衡条件得：四、向心推力轴承的轴向力计算a2a1O1O212外圈宽边相对安装(反装)FaeFd2Fr2Fd1Fr1反装时选左边的轴承为1，右边的轴承为2。1.若

Fae+Fd2>Fd1

则有：压紧端Fa1=Fae+Fd2

放松端Fa2=Fd2

2.若Fae+Fd2<Fd1

,则有：放松端Fa1=Fd1

压紧端Fa2=Fd1-Fae结论与正装相同：放松端轴承的轴向载荷=内部轴向力压紧端轴承的轴向载荷=其余轴向力的代数和本身除外五、滚动轴承的静承载能力对于在工作载荷下基本不旋转或缓慢旋转或缓慢摆动的轴承，其失效形式不是疲劳点蚀，而是因滚动接触面上的接触应力过大而产生的过大的塑性变形。在国家标准中，对每一种规格的滚动轴承规定了一个不应超过得载荷界限—基本额定静载荷，用C0表示。轴承上作用的径向载荷Fr与轴向载荷Fa应折合成一个当量静载荷P0，即P0=X0Fr+Y0Fa按轴承静承载能力选择轴承的公式为式中S0为静强度安全系数，可由设计手册查取。C0≥

S0P0旋转条件载荷条件S0

使用条件S0

滚动轴承的静强度安全系数S0普通载荷1~2高精度旋转场合1.5~2.5冲击载荷2~3振动冲击场合1.2~2.5普通载荷0.51.0~1.21~1.5允