軸承的使用壽命.docx

軸承的壽命軸承加上負(fù)載使其回轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)外輪的溝道及溝道面受不斷重復(fù)的負(fù)荷、材料疲勞，導(dǎo)致發(fā)生表面脫落。我們把到此為至的總回轉(zhuǎn)數(shù)稱回轉(zhuǎn)疲勞壽命。軸承的壽命：材料、尺寸、熱處理加工方法相同并在同一條件下使其運(yùn)轉(zhuǎn)，其壽命也有較大的波動(dòng)，因此總體來說，90的軸承不發(fā)生表面脫落、可旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)數(shù)稱為額定疲勞壽命。基本額定動(dòng)負(fù)荷在內(nèi)輪回轉(zhuǎn)、外輪靜止時(shí)，額定疲勞壽命為100萬轉(zhuǎn)的方向和大小，把一定的負(fù)荷稱為基本額定動(dòng)負(fù)荷。徑向軸承是中心徑向負(fù)荷，尺寸表的Cr是高碳素鉻軸承鋼的值。且不銹鋼是軸承鋼的85。另外2個(gè)不同寬度的組合軸承用單體軸承時(shí)，按約1.62倍進(jìn)行計(jì)算。壽命計(jì)算公式滾動(dòng)軸承的基本額定動(dòng)負(fù)荷、當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷、額定疲勞壽命間的關(guān)系。總回轉(zhuǎn)數(shù)L10=(Cr/P)3*106（回轉(zhuǎn)）時(shí)間L10h=(Cr/P)3*16667/n（時(shí)間）距離L10d=*D*L10*10-6 (km)對于使用條件的最低基本額定負(fù)荷Cmin=P*(L10h*n/16667)(1/3) (N)L10=基本額定壽命（rev）L10h=基本額定壽命（h）L10d=基本額定壽命（km）P=當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷（N）Cr=基本額定動(dòng)負(fù)荷（N）Cmin=最低基本額定動(dòng)負(fù)荷（N）n=回轉(zhuǎn)數(shù)（1/min）D=回轉(zhuǎn)體外徑尺寸（mm）額定壽命L10h的選擇方法機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況額定壽命時(shí)間L10h使用頻率少時(shí)500短時(shí)間或間斷使用的機(jī)械，即使故障也沒大的影響時(shí)4,0008,000間斷使用，有故障有大的影響時(shí)8,00012,0001天8小時(shí)使用，不常時(shí)間滿運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)12,00020,0001天8小時(shí)滿運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)20,00030,0001天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)40,00060,0001天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，絕對不允許因故障停止時(shí)100,000200,000壽命計(jì)算公式的修整一般用前面的公式可計(jì)算出使用壽命，但根據(jù)用途在要求90以上的高可靠性時(shí)是不夠的。最近對軸承鋼進(jìn)行了改良，疲勞壽命變長，也明確了潤滑劑和軸承壽命的關(guān)系，因此根據(jù)ISO281：1990使用下面的修整壽命計(jì)算公式。Lna=a1*a2*a3*L10Lna：修整額定壽命（可靠性等級為（100-n）時(shí)的壽命）L10：基本額定三姐妹（rev）a1：可靠性系數(shù)a2：軸承特性系數(shù)a3：使用條件系數(shù)(1) 可靠性系數(shù) a1 要求可靠性90以上的壽命時(shí)，可高峻下面的關(guān)系a1修正?？煽啃韵禂?shù)a1的值 可靠性（）壽命 Lna可靠性系數(shù) a190L10a1.0091L9a0.9292L8a0.8493L7a0.7794L6a0.6495L5a0.6296L4a0.5397L3a0.4498L2a0.3399L1a0.21(99.6)(L0.4a)(0.10)(99.9)(L0.1a)(0.037)(2) 軸承特性系數(shù) a2經(jīng)過軸承材料的制造方法和熱處理?xiàng)l件等的改良，疲勞壽命延長時(shí)，軸承特性系數(shù)a2修整。標(biāo)準(zhǔn)軸承材料使用著經(jīng)嚴(yán)格挑選了的高品質(zhì)真空脫氣軸承鋼，與以往的軸承鋼相比，通過各種實(shí)驗(yàn)及實(shí)績，明確知道其壽命長。樣本的基本額定動(dòng)負(fù)荷是考慮了這壽命延長效果的值。與以往相比，在時(shí)間上約增加2.2倍，負(fù)荷約增加1.3倍。當(dāng)然這時(shí)的軸承特性系數(shù)a31就可以了。(3) 使用條件系數(shù) a3在軸承的使用條件下，把因潤滑、溫度、負(fù)荷等的條件作修正的系數(shù)稱使用條件系數(shù)a3。良好的潤滑條件下，溝道面和鋼球間有油膜，金屬間不接觸，并且潤滑劑的動(dòng)粘度13mm2/s(13cst)時(shí)采用a31。另外，潤滑條件不良時(shí)（dmn10000、潤滑劑劣化、內(nèi)外輪傾斜大），a31。如果使用溫度超過120時(shí)，尺寸變化變大，而且硬度變低，由此壽命也變短，此時(shí)使用溫度和壽命修正系數(shù)如下表。溫度系數(shù)ft的值軸承溫度（）125150175200225250275300溫度系數(shù)(ft)軸承鋼1.000.900.850.750.650.600.520.45不銹鋼1.000.950.900.860.820.780.740.70另外，溫度在120以上，普通熱處理后的軸承尺寸變化變大，硬度低下，不可避免降低基本額定動(dòng)負(fù)荷，但由于進(jìn)行了尺寸穩(wěn)定性處理，故即使在高溫下也可避免尺寸變化。尺寸穩(wěn)定性處理尺寸穩(wěn)定性處理記號S0S1S2S3使用溫度范圍（）100?150150?200200?250250?300復(fù)合各軸承的綜合壽命各軸承的額定壽命是保持90的概率。復(fù)合的軸承綜合壽命，比各軸承的額定壽命的最短還要短，把使用的軸承當(dāng)作全體一只軸承來考慮的話，其額定壽命由以下公式求得。1/L(10/9)=1/L1(10/9)+1/L2(10/9)+L3(10/9) Ln10/9L=軸承綜合額定壽命L1、L2、L3 Ln=各軸承的額定壽命基本額定靜負(fù)荷在軸承上加了靜止負(fù)荷時(shí)，鋼球和溝道面的接觸部分面產(chǎn)生局部的壓痕狀的永久變形。由于這永久變形，會造成回轉(zhuǎn)情況不良，音響、振動(dòng)也變大，因此作為可允許的靜止負(fù)載的基準(zhǔn)，基本額定靜負(fù)荷Cor如下規(guī)定。徑向球軸承的基本額定靜負(fù)荷在鋼球和溝道的接觸部，最大接觸應(yīng)力4200MPa（429kgf/mm2）以下的靜負(fù)荷，鋼球和溝道間所產(chǎn)生的永久變形量之和是鋼球直徑的約1/10000的值。軸承負(fù)荷的計(jì)算作用于軸承的負(fù)載，有發(fā)生在齒輪等傳動(dòng)負(fù)荷、運(yùn)轉(zhuǎn)中的機(jī)械負(fù)荷、軸承支持裝置的自重等。實(shí)際上使用軸承時(shí)，加上大小不同的振動(dòng)和沖擊負(fù)荷，這些所有的作為軸承負(fù)載很難求出，通常，理論上所求得的計(jì)算負(fù)荷值再乘上依據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)得到的各種系數(shù)求得。(1) 負(fù)載系數(shù)、齒輪系數(shù)、皮帶系數(shù)加在軸承上的軸向負(fù)荷和徑向負(fù)荷，即使由理論上計(jì)算求得的，實(shí)際加上的負(fù)荷因裝置的振動(dòng)和沖擊比計(jì)算值大，因此乘上下面的系數(shù)求得。（齒輪傳動(dòng)）F=fwfgFc（皮帶、鏈輪傳動(dòng)）F=fwfbFcF=實(shí)際加上的負(fù)荷（N）Fc=理論上的計(jì)算負(fù)荷（N）fw=負(fù)載系數(shù)fg=齒輪系數(shù)fb=皮帶系數(shù)負(fù)載系數(shù) fw運(yùn)轉(zhuǎn)條件舉例fw無沖擊時(shí)電動(dòng)機(jī)、工作機(jī)、計(jì)器類、輸送機(jī)11.2輕微沖擊時(shí)送風(fēng)機(jī)、吊車、空壓機(jī)、泵、電梯、造紙機(jī)械1.21.5強(qiáng)沖擊時(shí)壓延機(jī)、碎礦機(jī)、打樁錘、振動(dòng)篩1.53齒輪系數(shù) fg齒輪的種類fg精密齒輪（間距誤差0.02mm、形狀誤差0.02mm）1.01.1普通齒輪 （間距誤差0.1mm、形狀誤差0.1mm）1.11.3皮帶系數(shù) fb皮帶的種類fb平皮帶（有張緊皮帶輪）4.05.0平皮帶（無張緊皮帶輪）2.53.0V型皮帶輪2.02.5帶齒皮帶輪1.32.0鏈輪1.21.5(2) 往軸承的負(fù)荷分配如圖所示，徑向負(fù)荷F1、F2加上時(shí)，被分配到軸承I、II上的負(fù)荷根據(jù)下式求得。FR1=c/a*F1-e/a*F2FR2=b/a*F1+d/a*F2 (3) 變動(dòng)負(fù)荷的平均負(fù)荷加在軸承上的負(fù)荷的大小和方向變動(dòng)時(shí)，需求得其負(fù)荷條件與軸承壽命相等的平均負(fù)荷。 徑向當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷實(shí)際上使用軸承時(shí)的負(fù)荷條件不一定，但一般徑向負(fù)荷和軸向負(fù)荷的合成負(fù)荷很多。方向和大小一定了的徑向當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷由下式表示。軸向負(fù)荷比Fa/iZDw2e單列、復(fù)列軸承Fa/FreFa/FreXYXY0.1720.19100.562.300.3450.22.1.990.6890.26.1.711.030.28.1.551.380.30.1.452.070.34.1.313.450.38.1.155.170.42.1.046.890.44.1.00P=XFr+YFaP=徑向當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷（N）Fr=徑向負(fù)荷（N）Fa=軸向負(fù)荷（N）i=鋼球列數(shù)X=徑向負(fù)荷系數(shù)Y=軸向負(fù)荷系數(shù)Dw=鋼球直徑（mm）Z=1列的鋼球數(shù)徑向當(dāng)量靜負(fù)荷同時(shí)承受徑向負(fù)荷和軸向負(fù)荷的軸承，把方向和大小一定的徑向靜止負(fù)荷稱為徑向當(dāng)量靜負(fù)荷，由下式的大的數(shù)值表示。Po=0.6*Fr+0.5*Fa.Po=Fr安全系數(shù)軸承所容許的當(dāng)量靜負(fù)荷由基本額定靜負(fù)荷決定，根據(jù)使用條件和要求性能不同，軸承的使用限度也不同。因此，為了考慮安全性能，采用經(jīng)驗(yàn)所得的安全系數(shù)，可由下式求得。fs=Cor/Po.fs=安全系數(shù)Cor=基本額定靜負(fù)荷（N）Po=當(dāng)量靜負(fù)荷（N）使用條件fs普通運(yùn)轉(zhuǎn)條件下1.0沖擊負(fù)荷下1.5需要靜止的高精度回轉(zhuǎn)時(shí)2.0軸向最大容許動(dòng)負(fù)荷（參考）普通負(fù)荷把基本額定動(dòng)負(fù)荷的12考慮為最大值的話，在徑向當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷的計(jì)算式P0.12*Cr時(shí)，求Fa（max