滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算

1、第35講 滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算二二 軸承元件上的載荷及應(yīng)力變化軸承元件上的載荷及應(yīng)力變化一一 軸承工作時(shí)元件上的載荷分布軸承工作時(shí)元件上的載荷分布175 滾動(dòng)軸承尺寸的選擇滾動(dòng)軸承尺寸的選擇 固定圈：固定圈：滾動(dòng)體滾過(guò)便受力，大小滾動(dòng)體滾過(guò)便受力，大小 不變不變穩(wěn)定的脈動(dòng)循環(huán)載荷穩(wěn)定的脈動(dòng)循環(huán)載荷 圖圖137 b 當(dāng)軸承承受徑向力當(dāng)軸承承受徑向力Fr時(shí)，時(shí)，上半圈不受載上半圈不受載下半圈受載下半圈受載 滾動(dòng)體受力不均勻滾動(dòng)體受力不均勻受力變受力變化：小化：小大大小小承載區(qū)承載區(qū)滾動(dòng)體滾動(dòng)體動(dòng)圈動(dòng)圈在承載區(qū)，載荷零逐漸增大到最大，再在承載區(qū)，載荷零逐漸增大到最大，再 逐漸減少到零逐漸減少到零 圖圖

2、137 a135 滾動(dòng)軸承尺寸選擇滾動(dòng)軸承尺寸選擇三三 軸向載荷對(duì)軸承元件載荷分布的影響軸向載荷對(duì)軸承元件載荷分布的影響 一一 滾動(dòng)軸承的失效形式及基本額定壽命滾動(dòng)軸承的失效形式及基本額定壽命(1)疲勞破壞疲勞破壞(點(diǎn)蝕點(diǎn)蝕)(2)過(guò)大塑性變形過(guò)大塑性變形疲勞接觸應(yīng)力疲勞接觸應(yīng)力極低、較大極低、較大靜強(qiáng)度計(jì)算靜強(qiáng)度計(jì)算(3)磨損、膠合、內(nèi)外圈和保持架破損磨損、膠合、內(nèi)外圈和保持架破損不正常不正常結(jié)論：結(jié)論： 角接觸軸承承受軸向載荷時(shí)角接觸軸承承受軸向載荷時(shí)受載滾動(dòng)體數(shù)受載滾動(dòng)體數(shù)目增多目增多承載能力提高承載能力提高宜承受聯(lián)合載荷宜承受聯(lián)合載荷（一）（一） 失效形式失效形式壽命計(jì)算壽命計(jì)算（二）

3、（二） 軸承的壽命軸承的壽命 軸承中任一元件出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕前軸承中任一元件出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕前, ,一一 個(gè)套圈相對(duì)另一套圈的轉(zhuǎn)數(shù)或工作小時(shí)數(shù)。個(gè)套圈相對(duì)另一套圈的轉(zhuǎn)數(shù)或工作小時(shí)數(shù)。 指一批相同的軸承指一批相同的軸承, ,在相同運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，在相同運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，有有9090的軸承沒(méi)有發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕前的轉(zhuǎn)數(shù)或總的軸承沒(méi)有發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕前的轉(zhuǎn)數(shù)或總工作小時(shí)數(shù)。工作小時(shí)數(shù)。1.軸承壽命：軸承壽命：寓意寓意：一批一批軸承中有軸承中有9090的壽命將比其基本額定壽命長(zhǎng)的壽命將比其基本額定壽命長(zhǎng) 一個(gè)軸承在一個(gè)軸承在基本額定壽命期內(nèi)正常工作的概率有基本額定壽命期內(nèi)正常工作的概率有 9090，失效率為有，失效率為有1010

4、2. 基本額定壽命基本額定壽命10： 滾動(dòng)軸承的預(yù)期滾動(dòng)軸承的預(yù)期壽命壽命 表表133基本額定動(dòng)載荷：基本額定動(dòng)載荷： 當(dāng)軸承基本額定壽命為當(dāng)軸承基本額定壽命為10轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)時(shí)，軸承能承受的最大載荷，用軸承能承受的最大載荷，用C表示。表示。二二. 滾動(dòng)軸承的基本滾動(dòng)軸承的基本額定動(dòng)載額定動(dòng)載荷荷C =Cr徑向載荷或分量徑向載荷或分量Ca軸向載荷軸向載荷三三. 滾動(dòng)軸承壽命的計(jì)算公滾動(dòng)軸承壽命的計(jì)算公式式軸承壽命曲線：軸承壽命曲線：常數(shù)LC常數(shù)CLPPC1 2 3 4=25.6L106208 失效率不失效率不同壽命不同同壽命不同 式中式中：n轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 rmin 壽命指數(shù)壽命指數(shù) 球軸承球軸承 滾子

5、軸承滾子軸承10/3 當(dāng)量動(dòng)載荷當(dāng)量動(dòng)載荷 假定的載荷假定的載荷與實(shí)際載荷相當(dāng)與實(shí)際載荷相當(dāng) 高溫下軸承的高溫下軸承的C值將減少，引入溫度系數(shù)值將減少，引入溫度系數(shù)ft 表表13461010)(PCL)(16667)(60106PCnPCnLh（轉(zhuǎn)）（轉(zhuǎn)）（h ）四四. 當(dāng)量動(dòng)載荷當(dāng)量動(dòng)載荷軸承壽命計(jì)算公式軸承壽命計(jì)算公式 PfP（X Fr YFa ） PfP（X Fr YFa ） X、Y徑向、軸向載荷系數(shù)徑向、軸向載荷系數(shù) 查表查表(13-5)P 載荷系數(shù)，查表載荷系數(shù)，查表(13-6 ) Fr 、 Fa 軸承的徑向、軸向力軸承的徑向、軸向力（注意區(qū)別軸上載荷）（注意區(qū)別軸上載荷） 查判斷系

6、數(shù)查判斷系數(shù)e 深溝球軸承深溝球軸承按按f0Fa /C0r f0 =14.7 查查 e角接觸球軸承角接觸球軸承按按Fa /C0 查查 e (軸承的額定靜載荷）軸承的額定靜載荷）判判 Fa/Fr 與與 e 的關(guān)系的關(guān)系定定X、Y Fa/Fr e 軸向力較小軸向力較小,可忽略不計(jì)可忽略不計(jì),只計(jì)只計(jì) fP 即：即：X=1 , Y=0 軸向力較大軸向力較大,要計(jì)要計(jì) 即：即：X1, Y0Fa/Fr e只能承受純徑向載荷的軸承（只能承受純徑向載荷的軸承（N、NA類）類）PfP Fr 設(shè)計(jì)軸承的基本方法：設(shè)計(jì)軸承的基本方法： 由工作條件定軸承類型由工作條件定軸承類型0000 由結(jié)構(gòu)定軸承直徑由結(jié)構(gòu)定軸承

7、直徑 00 初選型號(hào)初選型號(hào) 查查C、C0 驗(yàn)算壽命：驗(yàn)算壽命： 計(jì)算軸承載荷計(jì)算軸承載荷查查e、X、Y 計(jì)算計(jì)算P計(jì)算計(jì)算Lh 分析軸承是否合格分析軸承是否合格只能承受純軸向載荷的軸承（只能承受純軸向載荷的軸承（5類）：類）： PfP Fa例：已知齒輪軸采用一對(duì)例：已知齒輪軸采用一對(duì)6211軸承，已知軸承軸承，已知軸承載荷載荷1=3500，F(xiàn)a1=1606，R2=2500，F(xiàn)a2=fP1.2，試求，試求P1、P2。解：解：查得：查得：C0=29200查查e ：求求X、Y: 求求:f0Fa1/C0 =14.71606/29200 = 0.8085e1在在0.260.28之間之間,插值得插值得

8、e1 = 0.27Fa1/R1 = 1606/3500 = 0.459e X1=0.56 , Y1=1.7Fa2=0 X2=1 , Y2=0 P1=fP(X1R1+Y1Fa1)=1.2(0.563500+1.71606) =5628 P2=fPR2=1.22500=3000 P1P2 軸承危險(xiǎn)，軸承危險(xiǎn)，計(jì)算計(jì)算1的壽命的壽命8085. 003. 1689. 003. 126. 028. 028. 01e五五. 軸承的軸向載荷軸承的軸向載荷Fa 1.徑向軸承徑向軸承 (6 、 1 、 2類類)Fae1212FaeFd 2.角接觸軸承角接觸軸承 (3、7類類) 一端固定、一端游動(dòng)一端固定、一端游

9、動(dòng) Fa1= Fae , Fa2=0Fae指向者受力指向者受力Fa 1=0 , Fa 2= Fae(1)派生軸向力派生軸向力F d ，在作用下在作用下Fd內(nèi)外圈分離內(nèi)外圈分離 成對(duì)使用成對(duì)使用 Fd的大小的大小查表查表(13-7) 兩端固定兩端固定固定端受力固定端受力(2)安裝型式安裝型式（成對(duì)使用）（成對(duì)使用） 角接觸軸承應(yīng)成對(duì)使用角接觸軸承應(yīng)成對(duì)使用以抵消派生軸向力和避以抵消派生軸向力和避免軸產(chǎn)生軸向竄動(dòng)免軸產(chǎn)生軸向竄動(dòng) 正安裝正安裝（ X 型、面對(duì)面）型、面對(duì)面） 兩軸承外圈的窄邊相對(duì)兩軸承外圈的窄邊相對(duì)d面對(duì)面面對(duì)面 跨距減少跨距減少 反安裝反安裝（ O型、背對(duì)背）型、背對(duì)背） 兩軸承

10、外圈的寬邊相對(duì)兩軸承外圈的寬邊相對(duì)d背對(duì)背背對(duì)背 跨距增大跨距增大Fd1Fd2Fd1Fd2說(shuō)明：軸承支點(diǎn)（壓力中心）偏移，但為方便計(jì)說(shuō)明：軸承支點(diǎn)（壓力中心）偏移，但為方便計(jì) 算，仍取軸承寬度中點(diǎn)為支點(diǎn)算，仍取軸承寬度中點(diǎn)為支點(diǎn) (3) 角接觸軸承的軸向載荷角接觸軸承的軸向載荷Fa1、 Fa2軸向載荷軸向載荷軸上外載荷軸上外載荷Fae Fa？ 軸承的派生軸向力軸承的派生軸向力Fd分析：分析： Fd1 +Fae與與 Fd2比較比較 FaeFd1Fd2S2當(dāng)Fd1 +Fae Fd2 當(dāng)Fd1 +Fae Fd2 Fa1 = Fa2 =右邊壓緊右邊壓緊S2 Fd1 +Fae Fd2 + S2 Fd1

11、Fd2 S2 Fd1 Fae Fd1 +Fae S1 Fd2左邊壓緊左邊壓緊S1 Fa1 Fa2 Fd1 S1 Fd2 FaeFd2S1FaeFd1Fd2FaeFd1Fd2當(dāng)Fd1 +Fae Fd2當(dāng)Fd1 +Fae Fd2 右邊壓緊右邊壓緊左邊壓緊左邊壓緊計(jì)算軸向載荷的方法計(jì)算軸向載荷的方法: 畫安裝簡(jiǎn)圖畫安裝簡(jiǎn)圖標(biāo)明軸承的派生軸向力標(biāo)明軸承的派生軸向力Fd方向方向 計(jì)算計(jì)算Fd1 、 Fd2 根據(jù)根據(jù)Fd1、Fae 、 Fd2三者的關(guān)系判斷壓緊、放松端三者的關(guān)系判斷壓緊、放松端 壓緊端壓緊端=除本身的派生軸向力外其余軸向力之和除本身的派生軸向力外其余軸向力之和 放松端放松端=本身的派生軸向

12、力本身的派生軸向力Fd2Fd1Fae21R2R1右邊壓緊右邊壓緊左邊壓緊左邊壓緊判斷壓緊、放松端時(shí)要注意正、反裝判斷壓緊、放松端時(shí)要注意正、反裝例例:一對(duì)反裝一對(duì)反裝7312AC軸承軸承,R15000N,R28000N，F(xiàn)ae2000N，由，由1軸承指向軸承指向2軸承，求軸承，求Fa1、Fa2。解：解： 畫安裝簡(jiǎn)圖畫安裝簡(jiǎn)圖 Fd2 與與 Fae同向同向求求Fd1，F(xiàn)d2 求求Fa1 ， Fa2 Fd2Fae544020007440N Fd13400N Fa1 Fd2Fae7440N Fa12Fd25440NFd10.68R10.6850003400NFd20.68R20.6880005440NFd1Fd2Fae12R1R2軸承軸承1被壓緊被壓緊軸承軸承2被放松被放松六六. 軸承壽命計(jì)算步驟軸承壽命計(jì)算步驟 求求R1、R2 例例:接上題接上題,如果如果n960r/min,fP1.2, 求軸承壽命。求軸承壽命。求求Fa1、Fa2求求P1、P2求求Lh(C)解：查得解：查得7212AC軸承的軸承的C42800N，e0.68Fa1R1744050001.488e X10.41 ， Y10.87 P1fP(X1R1Y1A1) 1.2(0.4150000.877440) 10227.36NFa2R2544080000.68= eP2fPR21.280009600N