第十章滾動(dòng)軸承壽命計(jì)算

第十章滾動(dòng)軸承壽命計(jì)算第一頁(yè)，共十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五§10-4滾動(dòng)軸承的相關(guān)計(jì)算重點(diǎn)與難點(diǎn)第二頁(yè)，共十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五定義：軸承在一定轉(zhuǎn)速下，其中任何零件出現(xiàn)疲勞擴(kuò)展跡象之前的工作小時(shí)數(shù)稱為：可靠度：一組相同軸承能達(dá)到或超過(guò)規(guī)定壽命的百分比.在到達(dá)額定壽命時(shí)，有90%的軸承沒(méi)壞，只損壞了10%。軸承壽命

一、滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)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(diǎn)蝕前的總轉(zhuǎn)數(shù)（以106為單位）或小時(shí)數(shù)?；绢~額定壽命用L10或L10h來(lái)表示。當(dāng)一套軸承運(yùn)轉(zhuǎn)達(dá)到一百萬(wàn)（106）轉(zhuǎn)時(shí)，軸承所能承受的載荷C。.基本額定動(dòng)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(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)理論分析得到，需要時(shí)可從設(shè)計(jì)手冊(cè)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(yè)，共十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五當(dāng)量動(dòng)載荷的計(jì)算滾動(dòng)軸承的基本動(dòng)載荷是在一定的實(shí)驗(yàn)條件下確定的。對(duì)于向心軸承是指軸承承受純徑向載荷；對(duì)于推力軸承是指承受中心軸向載荷。實(shí)際情況可能既受徑向載荷又有軸向載荷，則必須將實(shí)際載荷換算成與實(shí)驗(yàn)條件相同的載荷后，才能和基本額定動(dòng)載荷進(jìn)行比較。換算后的載荷是一種假定載荷，稱為當(dāng)量載荷。含義：當(dāng)量動(dòng)載荷是一種考慮徑向載荷與軸向載荷雙重影響，經(jīng)換算后的假想載荷。其效果與某一個(gè)基本額定動(dòng)載荷相當(dāng)。計(jì)算公式：P=XFr+Y

FaX----徑向動(dòng)載荷系數(shù)；Y----軸向動(dòng)載荷系數(shù)。見(jiàn)下頁(yè)

向心軸承：P=Fr推力軸承：P=Fa參數(shù)e反映了軸向載荷對(duì)軸承承載能力的影響，其值與軸承類型和FA/C0有關(guān)，C0是軸承的徑向額定靜載荷。第四頁(yè)，共十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五表10-5向心軸承當(dāng)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(diào)心球軸承(雙列)----1.5tgα0.650.65ctgα10(單列)第五頁(yè)，共十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五壽命計(jì)算公式

通過(guò)試驗(yàn)得出如圖所示6208軸承的載荷—壽命曲線。曲線上對(duì)應(yīng)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(shí)表示：310/3ε=0123451015L∞(106)29.5252015105PKN基本額定動(dòng)載荷：P-當(dāng)量動(dòng)載荷

L’h--預(yù)期壽命第六頁(yè)，共十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五當(dāng)t>100℃

時(shí)，→C↓

引進(jìn)溫度系數(shù)ft

進(jìn)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(jì)算公式：第七頁(yè)，共十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五表10-7載荷系數(shù)

載荷性質(zhì)無(wú)沖擊或輕微沖擊中等沖擊強(qiáng)烈沖擊fP1.0~1.21.2~1.81.8~3.0最終計(jì)算公式：工作中沖擊振動(dòng)→C↓引進(jìn)載荷系數(shù)fP

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

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

三、軸向載荷的計(jì)算βFaFaeFrαFNiFS將迫使內(nèi)圈和軸徑向右移動(dòng)?？砂聪卤韥?lái)計(jì)算Fd

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(shè)作用在軸上的軸向外載荷為：Fae

F’riFsi第九頁(yè)，共十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五FRFRFr1Fr2FS1FS2Fr2Fr1FS1FS2派生軸向力的概念第十頁(yè)，共十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五軸向力的計(jì)算FN1FN2外部軸向力外部徑向力第十一頁(yè)，共十八頁(yè)，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(duì)安裝(正裝)結(jié)論：

放松端軸承的軸向載荷=內(nèi)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(dòng)，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(yè)，共十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五a2a1O1O212外圈寬邊相對(duì)安裝(反裝)FaeFs2Fr2Fs1Fr1反裝時(shí)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(jié)論與正裝相同：放松端軸承的軸向載荷=內(nèi)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(yè)，共十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五如圖所示，軸支承在一對(duì)7209AC角接觸球軸承上，F(xiàn)R＝3000N，內(nèi)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(gè)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(yè)，共十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五五、滾動(dòng)軸承的靜承載能力對(duì)于在工作載荷下基本不旋轉(zhuǎn)或緩慢旋轉(zhuǎn)或緩慢擺動(dòng)的軸承，其失效形式不是疲勞點(diǎn)蝕，而是因滾動(dòng)接觸面上的接觸應(yīng)力過(guò)大而產(chǎn)生的過(guò)大的塑性變形。在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)每一種規(guī)格的滾動(dòng)軸承規(guī)定了一個(gè)不應(yīng)超過(guò)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(yīng)折合成一個(gè)當(dāng)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(qiáng)度安全系數(shù)，可由設(shè)計(jì)手冊(cè)查取。C0≥

S0P0第十五頁(yè)，共十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五旋轉(zhuǎn)條件載荷條件S0

使用條件S0

滾動(dòng)軸承的靜強(qiáng)度安全系數(shù)S0普通載荷1~2高精度旋轉(zhuǎn)場(chǎng)合1.5~2.5沖擊載荷2~3振動(dòng)沖擊場(chǎng)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(zhuǎn)軸承不常旋轉(zhuǎn)及作擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的軸承沖擊及不均勻載荷普通旋轉(zhuǎn)精度場(chǎng)合第十六頁(yè)，共十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五六、滾動(dòng)軸承尺寸選擇的過(guò)程由力分析確定軸承所承受的Fr與Fa計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P=fP(XFr+YFa)明確軸承的工作轉(zhuǎn)速n與預(yù)計(jì)壽命L10計(jì)算軸承應(yīng)滿足的基本額定動(dòng)載荷由軸承樣本（手冊(cè)）查取合適的軸承第十七頁(yè)，共十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五表10-8軸承預(yù)期壽命Lh的參考值使用場(chǎng)合不經(jīng)常使用的儀器和設(shè)備500Lh/h

短時(shí)間或間