滚动轴承的寿命计算
滚动轴承寿命计算
70000C(a=15º) 70000AC(a =25º) 70000B(a =40º)
FS=Fr/(2Y)
FS=eFr
FS=0.68Fr
FS=1.14Fr
派生轴向力的概念
FR
Fr1
FS1
FS2
Fr2
FS1 Fr1
FR Fr2 FS2
轴向力的计算
FN2
外部 轴向力
外部 径向力
FN1
1.若 Fae+ FS2 >FS1
表13-4 温度系数
轴承工作 温度℃
100
125
150 200
250
300
温度系数 ft
1
0.95 0.90 0.80 0.70
0.60
修正后的计算公式:
L ftC P
106 r
Lh
106
60n
ftC P
h
C
P
ft
60nL'h 106
N
工作中冲击振动 → C ↓ 引进载荷系数 fP 进行修正。 表10-7 载荷系数
α= 25˚ α= 40˚
圆锥滚子轴承(单列)
调心球轴承(双列)
0.178 0.357 0.714 1.07 1.43 ……
-------
----
----
0.38 0.40 0.23 0.46 0.47 ……
0.68 1.14
1.5tgα 1.5tgα
1.47
1.40 1.30 1.23 0.44 1.19 ……
载荷性质 无冲击或轻微冲击 中等冲击 强烈冲击
fP
1.0~1.2
1.2~1.8
1.8~3.0
最终计算公式:
滚动轴承.通用装载轴承用改良参考额定寿命的计算方法
滚动轴承.通用装载轴承用改良参考额定寿命的计算方法
滚动轴承的额定寿命(L10)是指在标准试验条件下,轴承90%的寿命寿命,即在理论上寿命为L10的轴承中有10%的轴承
可能在寿命之前损坏。
通用装载轴承的额定寿命可以通过以下改良的参考额定寿命计算方法来计算:
1. 计算基本额定寿命(L10h):
L10h = (C/P)³ x L10
其中C为额定动载荷,P为实际动载荷,L10为基本额定寿命。
2. 计算修正系数(a1):
a1 = (1000/60 x n)⁰˙³
其中n为轴承的运转速度(单位为转/分钟),假设轴承的运
转速度不超过500rpm。
3. 计算修正系数(a2):
a2 = fT x fC x fD x fL x fV
其中fT为温度修正系数,fC为载荷修正系数,fD为直径修正
系数,fL为长度修正系数,fV为润滑修正系数。
4. 计算改良参考额定寿命(Lna):
Lna = a1 x a2 x L10h
其中Lna为改良参考额定寿命。
通过以上计算方法,可以得到通用装载轴承的改良参考额定寿命。
需要注意的是,以上计算方法仅提供了一种估算轴承寿命的方法,实际使用中需要考虑到更多的因素,如轴承的工作环境、润滑方式、维护保养等。
滚动轴承寿命计算
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基本概念
当量动载荷:在进行寿命计算时,需将作用在轴承
上的实际载荷Fr、Fa折算成与上述条件相当的载荷,即当量 动载荷P。
当量静载荷:当量静载荷P0 是指承受最大载荷滚动
体与滚道接触中心处,引起与实际载荷条件下相当的接触应力 时的假想静载荷。
滚动轴承寿命计算
❖ 实际计算轴承寿命时,常用小时作为计算单位。
滚动轴承寿命计算
CONTENTS
1 基本概念
目
2 滚动轴承寿命计算
录
3 角接触轴承的轴向载荷计算 4 滚动轴承的静载荷计算
基本概念
轴承寿命:是指单个轴ຫໍສະໝຸດ (任一滚动体或套圈滚道)出现疲劳点
蚀前转过的总转数,或在一定转速下的工作小时数。
基本额定寿命:是指一批相同的轴承在相同条件下运转,
其中90%的轴承未发生疲劳失效时的总转数或在一定转速下所 能运转的总工作小时数,标准规定用L10或Lh表示基本额定寿 命。
得,方向沿轴线由轴承外圈的宽边指向窄边。(见教材) ❖ 2.角接触轴承轴向力Fa的计算 ❖ 为了使角接触轴承能正常工作,一般这种轴承都要成对使用,并将两个轴承对称
安装。 ❖ 常见有两种安装方式: ❖ 图a,为外圈窄边相对安装,称为正装或面对面安装; ❖ 图b,为两外圈宽边相对安装,称为反装或背靠背安装.
FS2 的大小和方向。 ❖ (2)绘制如上图所示的计算简图。标出上述三个力。 ❖ (3)将轴向外力 FA及与之同向的内部轴向力相加,取其之和与另一反向的内
部轴向力比较大小。
角接触轴承的轴向载荷计算
按下述方法确定各轴承所受的总轴向力:
❖ 若 FS1 +FA ≥FS2 ,根据计算简图,外圈固定不动,轴与固结在一起的内圈有右 移趋势,则轴承2被压紧,轴承1被放松。
轴承设计寿命计算公式汇总
一、滚动轴承承载能力的一般说明滚动轴承的承载能力与轴承类型和尺寸有关。
相同外形尺寸下,滚子轴承的承载能力约为球轴承的1.5~3倍。
向心类轴承主要用于承受径向载荷,推力类轴承主要用于承受轴向载荷。
角接触轴承同时承受径向载荷和轴向载荷的联合作用,其轴向承载能力的大小随接触角α的增大而增大。
二、滚动轴承的寿命计算轴承的寿命与载荷间的关系可表示为下列公式:或式中:──基本额定寿命(106转);──基本额定寿命(小时h);C──基本额定动载荷,由轴承类型、尺寸查表获得;P──当量动载荷(N),根据所受径向力、轴向力合成计算;──温度系数,由表1查得;n──轴承工作转速(r/min);──寿命指数(球轴承,滚子轴承)。
三、温度系数f t当滚动轴承工作温度高于120℃时,需引入温度系数(表1)表1 温度系数工作温度/℃<120 125 150 175 200 225 250 300f t 1.00 0.95 0.90 0.85 0.80 0.75 0.70 0.60四、当量动载荷当滚动轴承同时承受径向载荷和轴向载荷时,当量载荷的基本计算公式为式中:P——当量动载荷,N;——径向载荷,N;——轴向载荷,N;X——径向动载荷系数;Y——轴向动载荷系数;——负荷系数五、载荷系数f p当轴承承受有冲击载荷时,当量动载荷计算时,引入载荷系数(表2)表2 冲击载荷系数f p载荷性质f p举例无冲击或轻微冲击 1.0~1.2 电机、汽轮机、通风机、水泵等中等冲击 1.2~1.8 车辆、机床、起重机、内燃机等强大冲击 1.8~3.0 破碎机、轧钢机、振动筛等六、动载荷系数X、Y表3 深沟球轴承的系数X、Y表4 角接触球轴承的系数X、Y表5 其它向心轴承的系数X、Y 表6 推力轴承的系数X、Y七、成对轴承所受轴向力计算公式:角接触球轴承:圆锥滚子轴承:式中e为判断系数,可由表4查出;Y应取表5中的数值。
●正排列:若则若则●反排列:若则若则八、成对轴承当量动载荷根据基本公式:式中:P——当量动载荷,N;——径向载荷,N;——轴向载荷,N;X——径向动载荷系数;Y——轴向动载荷系数;——负荷系数。
机械设计(9.5.1)--滚动轴承寿命计算公式
一、基本概念
1.轴承的寿命
在一定载荷作用下,轴承运转到任一滚动体或内、外圈滚道上出现疲劳点蚀前所经历的总转数。
寿命数据离散性非常大。
2.一批轴承的寿命
对于一批同型号的滚动轴承,在一定条件下进行疲劳试
验,对试验数据统计处理后,得
出轴承的疲劳破坏概率与转数间
的关系。
一、基本概念
3.基本额定寿命
一批同型号的轴承,在同一条件下运转,当有10%的轴承产生疲劳点蚀时,
轴承所经历的总转数L
(单位106转)或工作
10
(单位h),称为滚动轴承的基本小时数L
10h
额定寿命。
4.基本额定动载荷
=1(106)时轴承能
基本额定寿命L
10
够承受极限载荷称为基本额定动载荷,用C
表示。
反映了轴承承载能力的大小。
二、计算公式
L 10/106r 0151015C
P /N r 10,1610101010εε
εε
⎪⎭⎫ ⎝⎛=====P C L C L P C P L L P 时
当常数
二、计算公式
h
6010r 10t 6h 106t 10εε⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭
⎫ ⎝⎛=P C f n L P C f
L 当轴承的预期寿命取定时,可求出轴承应具有的基本额定动载荷
9-5 滚承寿命算公式 三、不同可靠度下滚承寿命算
动轴计动轴计
三、不同可靠度下滚动轴承寿命计算
10
1L L n α=
可靠度R / %
909596979899α1 1.00.620.530.440.330.21。
滚动轴承的寿命计算
滚动轴承寿命计算辅导一、基本概念:㈠、滚动轴承主要失效形式及设计准则:1、疲劳点蚀失效:是指滚动轴承的滚动体或内外圈上出现的点蚀斑点。
设计准则:防止产生疲劳点蚀失效需进行寿命计算。
Lh ≧〔Lh〕2、塑性变形失效:是指内外圈或滚动体产生过量的塑性变形。
设计准则:防止产生塑性变形失效需进行静负荷计算。
PO ≦〔PO〕3、磨损失效:是指内外圈或滚动体的过量磨损。
设计准则:防止产生磨损失效需限制转速。
n max≦n lim㈡、滚动轴承寿命计算中的基本概念:1、滚动轴承寿命:是指滚动轴承内外圈或滚动体在发生第一个疲劳点蚀前总转动次数或总工作时间。
注:滚动轴承寿命是相当离散的,即同一批生产出的同类滚动轴承,其寿命相差很大。
2、可靠度R:由于滚动轴承寿命的离散性,需对生产的滚动轴承的进行抽样试验,以检验滚动轴承的合格率。
设抽样试验件数为N,在特定的载荷下进行加载试验。
经过一个T)后,其中有N f件发生点蚀。
滚动轴特定的时间(转次L或时间LH承的可靠度R:R=×注:滚动轴承的可靠度与试验中所加的载荷和试验时间有关。
国标规定:①、滚动轴承试验载荷C:对向心类和角接触类滚动轴承的试验载荷是纯径向载荷。
C=Cr(Fr)对仅能承受轴向载荷的推力轴承的试验载荷是纯轴向载荷。
C=Ca(Fa)②、试验时间:L=106转次。
③、在试验载荷为C,试验时间为L=106转次时,滚动轴承的可靠度R≧90%时,滚动轴承合格。
3、基本额定寿命L或Lh:滚动轴承的额定寿命是指滚动轴承在可靠度R=90%,试验载荷为C时的寿命,即是试验时间106转次。
L=106转次。
4、基本额定动载荷C:滚动轴承的额定动负荷C是指在可靠度R=90%,试验时间为106转次时轴承所能承受的最大载荷,既是滚动轴承的试验载荷。
注:各类滚动轴承的额定动负荷C可查机械设计手册确定。
5、滚动轴承的寿命计算:滚动轴承寿命计算是解决当实际滚动轴承上承受的载荷不等于额定动负荷时,滚动轴承的寿命是多少?即:滚动轴承上载荷P=C时,轴承寿命是L=106转次。
滚动轴承的寿命
滚动轴承的寿命1,轴承的寿命在滚动轴承运转过程中,会发生故障和损坏,若预先采取有效的措施,很多损坏是可以防止的。
但即使是润滑良好,安装正确,无尘埃、水分和腐蚀介质的侵入,且载荷适中,由于轴承长期在交变接触应力作用下,滚动表面会发生疲劳剥落,这种损坏是不可避免的。
滚动轴承寿命一般是指疲劳寿命。
疲劳寿命是滚动轴承最重要的性能指标,轴承的设计和应用都需要分析计算疲劳寿命。
对给定的轴承尺寸和负荷条件追求最长的疲劳寿命是一般轴承设计的目标。
选用轴承时,根据工况确定轴承额定动载荷c,进而确立轴承的型号,再验算轴承的疲劳寿命是否满足工况要求。
除疲劳寿命外,轴承失效形式还有压痕、烧伤、断裂、裂纹、崩裂、腐蚀、锈蚀和磨损等多种,产生的原因是轴承选用不当,安装、使用、支承设计、润滑、维护保养方面不合理。
轴承寿命计算指疲劳寿命的计算。
另外本章还讲述了轴承磨损寿命的估算法。
1.1.1 疲劳寿命与额定寿命疲劳寿命是指轴承工作到滚动工作表面出现疲劳剥落为止的累计工作小时或运转的总转数,以106转计,是指单个轴承而言。
轴承的疲劳寿命,即使是同样尺寸、结构、材料、热处理、加工方法的同一批轴承,在同一条件下运转,也是非常离散的,最长与最短的寿命可能相差数十倍甚至百倍。
试验研究得出,寿命分布服从一定的统计规律,要用数理统计方法处理数据,以计算在一定损坏概率下的轴承寿命。
额定疲劳寿命,是指同一型号的一批轴承,在同一条件下运转,其中90%的轴承能够不出现疲劳剥落的运转总转数,以610转计。
或在一定旋转速度下的工作小时数,记作10L 。
1.1.2 基本额定动载荷C 和当量动载荷额定动载荷c 是指在轴承内圈旋转、外圈静止的条件下,额定寿命为100万转时轴承能够承受的载荷。
对于向心轴承是纯径向载荷,对于推力轴承是指中心轴向载荷,它是表示滚动轴承的载荷能力,是轴承的一项主要性能参数,是选择轴承的主要技术依据。
每种轴承的额定动载荷都已按GB6391-94(等同ISO281/1-1977)计算,且标明在产品样本中。
滚动轴承的寿命计算
滚动轴承的寿命计算一、轴承寿命的基本概念根据最新的滚动轴承疲劳寿命理论,一只设计优秀、材质卓越、制造精良而且安装正确的轴承,只要其承受的负荷足够轻松(不大于该轴承相应的某个持久性极限负荷值),则这个轴承的材料将永远不会产生疲劳损坏。
因此,只要轴承的工作环境温度适宜而且变化幅度不大,绝对无固体尘埃、有害气体和水分侵入轴承,轴承的润滑充分而又恰到好处,润滑剂绝对纯正而无杂质,并且不会老化变质……,则这个轴承将会无限期地运转下去。
这个理论的重大意义不仅在于它提供了一个比ISO寿命方程更为可靠的预测现代轴承寿命的工具,而且在于它展示了所有滚动轴承的疲劳寿命都有着可观的开发潜力,并展示了开发这种潜力的途径,因而对轴承产品的开发、质量管理和应用技术有着深远的影响。
但是,轴承的无限只有在实验室的条件下才有可能“实现”,而这样的条件对于在一定工况下现场使用的轴承来说,既难办到也太昂贵。
现场使用轴承,其工作负荷往往大于其相应的疲劳持久性极限负荷,在工作到一定的期限后,或晚或早总会由于本身材料达致电疲劳极限,产生疲劳剥落而无法继续使用。
即使某些轴承的工作负荷低于其相应的持久性极限负荷,也会由于难以根绝的轴承污染问题而发生磨损失效。
总之,现场使用中的轴承或多或少总不能充分具备上述实验室所具备的那些条件,而其中任一条件稍有不足,都会缩短轴承的可用期限,这就产生了轴承的寿命问题。
一般地说,滚动轴承的寿命是指滚动轴承在实际的服务条件下(包括工作条件、环境条件和维护和保养条件等),能持续保持满足主动要求的工作性能和工作精度的特长服务期限。
二、可计算的轴承寿命类别滚动轴承的失效形式多种多样,但其中多数失效形式迄今尚无可用的寿命计算方法,只有疲劳寿命、磨损寿命、润滑寿命和微动寿命可以通过计算的方法定量地加以评估。
1、疲劳寿命在润滑充分而其他使用条件正常的情况下,滚动轴承常因疲劳剥落而失效,其期限疲劳寿命可以样本查得有关数据,按规定的公式和计算程序以一定的可靠性计算出来。
轴承寿命计算
一、额定寿命与额定动载荷1、轴承寿命在一定载荷作用下,轴承在出现点蚀前所经历的转数或小时数,称为轴承寿命。
由于制造精度,材料均匀程度的差异,即使是同样材料,同样尺寸的同一批轴承,在同样的工作条件下使用,其寿命长短也不相同。
若以统计寿命为1单位,最长的相对寿命为4单位,最短的为0.1-0.2单位,最长与最短寿命之比为20-40倍。
为确定轴承寿命的标准,把轴承寿命与可靠性联系起来。
2、额定寿命同样规格(型号、材料、工艺)的一批轴承,在同样的工作条件下使用,90%的轴承不产生点蚀,所经历的转数或小时数称为轴承额定寿命。
3、基本额定动载荷为比较轴承抗点蚀的承载能力,规定轴承的额定寿命为一百万转(106)时,所能承受的最大载荷为基本额定动载荷,以C表示。
也就是轴承在额定动载荷C作用下,这种轴承工作一百万转(106)而不发生点蚀失效的可靠度为90%,C越大承载能力越高。
对于基本额定动载荷(1)向心轴承是指纯径向载荷(2)推力球轴承是指纯轴向载荷(3)向心推力轴承是指产生纯径向位移得径向分量二、轴承寿命的计算公式:洛阳轴承厂以208轴承为对象,进行大量的试验研究,建立了载荷与寿命的数字关系式和曲线。
式中:L10--轴承载荷为P时,所具有的基本额定寿命(106转)C--基本额定动载荷Nε--指数对球轴承:ε=3对滚子轴承:ε=10/3P--当量动载荷(N)把在实际条件下轴承上所承受的载荷: A、R ,转化为实验条件下的载荷称为当量动载荷,对轴承元件来讲这个载荷是变动的,实验研究时,轴承寿命用106转为单位比较方便(记数器),但在实际生产中一般寿命用小时表示,为此须进行转换L10×106=Lh×60n所以滚动轴承寿命计算分为:1、已知轴承型号、载荷与轴的转速,计算Lh;2、已知载荷、转速与预期寿命,计算C ,选取轴承型号。
通常取机器的中修或大修界限为轴承的设计寿命,一般取Lh'=5000,对于高温下工作的轴承应引入温度系数ftCt=ftCt ≤120 125 150 200 300ft 1 0.95 0.90 0.80 0.60上两式变为:对于向心轴承对于推力轴承三、当量动载荷P的计算在实际生产中轴承的工作条件是多种多样的,为此,要把实际工作条件下的载荷折算为假想寿命相同的实验载荷--当量载荷。
轴承设计寿命计算公式
一、滚动轴承承载能力的一般说明 滚动轴承的承载能力与轴承类型和尺寸有关。
相同外形尺寸下,滚子轴承的承载能力约为球轴承的1.5~3倍。
向心类轴承主要用于承受径向载荷,推力类轴承主要用于承受轴向载荷。
角接触轴承同时承受径向载荷和轴向载荷的联合作用,其轴向承载能力的大小随接触角α的增大而增大。
二、滚动轴承的寿命计算 轴承的寿命与载荷间的关系可表示为下列公式: 或 式中:──基本额定寿命(106转);──基本额定寿命(小时h);C──基本额定动载荷,由轴承类型、尺寸查表获得;P──当量动载荷(N),根据所受径向力、轴向力合成计算;──温度系数,由表1查得;n──轴承工作转速(r/min);──寿命指数(球轴承,滚子轴承)。
三、温度系数f t 当滚动轴承工作温度高于120℃时,需引入温度系数(表1) 当滚动轴承同时承受径向载荷和轴向载荷时,当量载荷的基本计算公式为式中:P——当量动载荷,N;——径向载荷,N;——轴向载荷,N;X——径向动载荷系数;Y——轴向动载荷系数;——负荷系数五、载荷系数f p 当轴承承受有冲击载荷时,当量动载荷计算时,引入载荷系数(表2)表2 冲击载荷系数f表3 深沟球轴承的系数X、Y表4 角接触球轴承的系数X、Y表5 其它向心轴承的系数X、Y表6 推力轴承的系数X、Y七、成对轴承所受轴向力 计算公式: 角接触球轴承: 圆锥滚子轴承:式中e为判断系数,可由表4查出;Y应取表5中的数值。
●正排列:若则 若 则 ●反排列:若则 若 则 八、成对轴承当量动载荷 根据基本公式:式中:P——当量动载荷,N;——径向载荷,N;——轴向载荷,N;X——径向动载荷系数;Y——轴向动载荷系数;——负荷系数。
九、修正额定寿命计算 对于要求不同的可靠度、特殊的轴承性能以及运转条件不属于正常情况下的轴承寿命计算时,可采用修正额定寿命计算公式:式中:──特殊的轴承性能、运转条件以及不同可靠度要求下的修正额定寿命(106转);a1──可靠度的寿命修正系数;a2──特殊的轴承性能寿命修正系数;a3──运转条件的寿命修正系数。
机械设计-滚动轴承寿命计算
目
录
1
失效形式
2
轴承寿命
3
当量动载荷计算
滚动轴承的寿命计算
失效形式
失效形式疲劳破坏主要发生永久变形很少发生
早期磨损
润滑不到位
(胶合)
可避免
内外圈和保持架
破裂
滚动轴承的寿命计算
轴承寿命
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轴承寿命。
基本额定寿命(L或Lh):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
Z=15
只承受径向载荷时:P=Fr,故P=Fr=1250N
106
根据公式:Lh=
60
,代入数值得:C=12645N
轴承61909的Cr=14100N>12645N,故选取合适
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的寿命。L(Lh)单位为106 r,或h。
基本额定动载荷(C):当一套轴承运转达到一百万转时,轴承所能承受
公式一:
C
L
P
1/
6
10 r
f P P 60n
或:C
公式二:
6 Lh
f t 10
N
滚动轴承的寿命计算
轴承寿命
温度系数
轴承工作 温度℃
100
125
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
滚动轴承的寿命计算
当量动载荷计算
定 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
滚动轴承寿命计算
滚动轴承寿命计算
滚动轴承寿命计算需要考虑以下几个因素:
1. 轴承载荷:轴承的寿命与轴承的承受载荷有关。
载荷越大,寿命越短。
2. 转速:轴承的转速也是影响轴承寿命的重要因素。
转速越高,寿命也越短。
3. 温度:轴承的工作温度也是影响轴承寿命的重要因素。
温
度越高,寿命也越短。
4. 润滑方式:润滑方式的不同也会影响轴承的寿命。
适当的
润滑可以减少轴承的磨损,延长轴承的使用寿命。
考虑以上因素后,可以通过以下公式计算轴承寿命:
L10 = (C/P)^3 x(10/3)x(60/n)x(10^6)
其中L10表示轴承10%会失效的寿命,C为普通轴承的基本
额定动载荷,P为轴承的实际载荷,n为转速(rpm)。
另外,需要注意的是,轴承寿命的计算只是提供一种估计值,实际寿命还要考虑到交替载荷、转向载荷、振动、工作环境等其他因素的影响。
所以,在实际使用中,还应该进行轴承的定期检查和维修,以确保其安全可靠地运转。
(完整)滚动轴承的寿命计算
滚动轴承的寿命计算1 基本额定寿命和基本额定动载荷轴承中任一元件出现疲劳点蚀前的总转数或一定转速下工作的小时数称为轴承寿命.大量实验证明,在一批轴承中结构尺寸、材料及热处理、加工方法、使用条件完全相同的轴承寿命是相当离散的(图1是一组20套轴承寿命实验的结果),最长寿命是最短寿命的数十倍。
对一具体轴承很难确切预知其寿命,但对一批轴承用数理统计方法可以求出其寿命概率分布规律。
轴承的寿命不能以一批中最长或最短的寿命做基准,标准中规定对于一般使用的机器,以90%的轴承不发生破坏的寿命作为基准。
(1)基本额定寿命 一批相同的轴承中90%的轴承在疲劳点蚀前能够达到或超过的总转数r L (610转为单位)或在一定转速下工作的小时数()h h L 。
图1 轴承寿命试验结果可靠度要求超过90%,或改变轴承材料性能和运转条件时,可以对基本额定寿命进行修正.(2)基本额定动载荷 滚动轴承标准中规定,基本额定寿命为一百万转时,轴承所能承受的载荷称为基本额定动载荷,用字母C 表示,即在基本额定动载荷作用下,轴承可以工作一百万转而不发生点蚀失效的概率为90%。
基本额定动载荷是衡量轴承抵抗点蚀能力的一个表征值,其值越大,轴承抗疲劳点蚀能力越强。
基本额定动载荷又有径向基本额定动载荷(r C )和轴向基本额定动载荷(a C )之分.径向基本动载荷对向心轴承(角接触轴承除外)是指径向载荷,对角接触轴承指轴承套圈间产生相对径向位移的载荷的径向分量。
对推力轴承指中心轴向载荷。
轴承的基本额定动载荷的大小与轴承的类型、结构、尺寸大小及材料等有关,可以从手册或轴承产品样本中直接查出数值。
2 当量动载荷轴承的基本额定动载荷C (r C 和a C )是在一定条件下确定的。
对同时承受径向载荷和轴向载荷作用的轴承进行寿命计算时,需要把实际载荷折算为与基本额定动载荷条件相一致的一种假想载荷,此假想载荷称为当量动载荷,用字母P 表示。
当量动载荷P 的计算方法如下:同时承受径向载荷r F 和轴向载荷a F 的轴承()P r a P f XF YF =+(1)受纯径向载荷r F 的轴承(如N 、NA 类轴承)P r P f F =(2)受纯轴向载荷a F 的轴承(如5类、8类轴承)P a P f F =(3)式中:X ——径向动载荷系数,查表1; Y ——轴向动载荷系数,查表1; P f 冲击载荷系数,见表2。
滚动轴承寿命计算公式
滚动轴承寿命计算公式
滚动轴承的寿命计算是一个重要的问题,这涉及到轴承的可靠性和寿命预测问题。
通常使用的滚动轴承寿命计算公式如下:
L10 = (C/P)^p
其中,L10表示轴承的基本额定寿命,单位为小时;C表示轴承的额定动载荷,单位为牛顿;P表示轴承的当量动载荷,单位为牛顿;p表示轴承的寿命指数,通常取值为3。
当等效动载荷P已知时,可以使用L10公式计算出轴承的基本额定寿命L10。
基本额定寿命是指在额定动载荷下,轴承100个或更多轴承在实验条件下,能够运行到90%以上的轴承的寿命。
需要注意的是,L10公式是建立在一些假设的前提下的,例如轴承在运行过程中的维护和保养要符合要求,轴承在正常运行工况下使用等。
因此,在具体的使用情况下,还需要结合实际情况进行综合考虑。
(完整版)滚动轴承的寿命计算
滚动轴承的寿命计算一、基本额定寿命和基本额定动载荷1、基本额定寿命L10轴承寿命:单个滚动轴承中任一元件出现疲劳点蚀前运转的总转数或在一定转速下的工作小时数称轴承寿命。
由于材料、加工精度、热处理与装配质量不可能相同,同一批轴承在同样的工作条件下,各个轴承的寿命有很大的离散性,所以,用数理统计的办法来处理。
基本额定寿命L10——同一批轴承在相同工作条件下工作,其中90%的轴承在产生疲劳点蚀前所能运转的总转数(以106为单位)或一定转速下的工作时数。
(失效概率10%)。
2、基本额定动载荷C轴承的基本额定寿命L10=1(106转)时,轴承所能承受的载荷称基本额定动载荷C。
在基本额定动载荷作用下,轴承可以转106转而不发生点蚀失效的可靠度为90%。
基本额定动载荷C(1)向心轴承的C是纯径向载荷;(2)推力轴承的C是纯轴向载荷;(3)角接触球轴承和圆锥滚子轴承的C是指引起套圈间产生相对径向位移时载荷的径向分量。
二、滚动轴承的当量动载荷P定义:将实际载荷转换为作用效果相当并与确定基本额定动载荷的载荷条件相一致的假想载荷,该假想载荷称为当量动载荷P,在当量动载荷P作用下的轴承寿命与实际联合载荷作用下的轴承寿命相同。
1.对只能承受径向载荷R的轴承(N、滚针轴承)P=F r2.对只能承受轴向载荷A的轴承(推力球(5)和推力滚子(8))P= F a3.同时受径向载荷R和轴向载荷A的轴承P=X F r+Y F aX——径向载荷系数,Y——轴向载荷系数,X、Y——见下表。
径向动载荷系数X和轴向动载荷系数表12-3考虑冲击、振动等动载荷的影响,使轴承寿命降低,引入载荷系数fp—见下表。
载荷系数fp表12-4三、滚动轴承的寿命计算公式图12-9 载荷与寿命的关系曲线载荷与寿命的关系曲线方程为:=常数(12-3)3 球轴承ε——寿命指数10/3——滚子轴承根据定义:P=C,轴承所能承受的载荷为基本额定功载荷时,∴∴(106r) (12-2)按小时计的轴承寿命:(h)(12-3)考虑当工作t>120℃时,因金属组织硬度和润滑条件等的变化,轴承的基本额定动载荷C有所下降,∴引入温度系数f t——下表——对C修正表 12-5(106r)(12-4)(h)(12-5)当P、n已知,预期寿命为L h′,则要求选取的轴承的额定动载荷C为N ——选轴承型号和尺寸!(12-6)不同的机械上要求的轴承寿命推荐使用期见下表。
轴承设计寿命计算公式
轴承设计寿命计算公式一、滚动轴承承载能力的一般说明滚动轴承的承载能力与轴承类型和尺寸有关。
相同外形尺寸下,滚子轴承的承载能力约为球轴承的1.5~3倍。
向心类轴承主要用于承受径向载荷,推力类轴承主要用于承受轴向载荷。
角接触轴承同时承受径向载荷和轴向载荷的联合作用,其轴向承载能力的大小随接触角α的增大而增大。
二、滚动轴承的寿命计算轴承的寿命与载荷间的关系可表示为下列公式:或式中:──基本额定寿命(106转);──基本额定寿命(小时h);C──基本额定动载荷,由轴承类型、尺寸查表获得;P──当量动载荷(N),根据所受径向力、轴向力合成计算;──温度系数,由表1查得;n──轴承工作转速(r/min);──寿命指数(球轴承,滚子轴承)。
三、温度系数f t当滚动轴承工作温度高于120℃时,需引入温度系数(表1)表1 温度系数工作温度/℃<120 125 150 175 200 225 250 300f t 1.00 0.95 0.90 0.85 0.80 0.75 0.70 0.60四、当量动载荷当滚动轴承同时承受径向载荷和轴向载荷时,当量载荷的基本计算公式为式中:P——当量动载荷,N;——径向载荷,N;——轴向载荷,N;X——径向动载荷系数;Y——轴向动载荷系数;——负荷系数五、载荷系数f p当轴承承受有冲击载荷时,当量动载荷计算时,引入载荷系数(表2)表2 冲击载荷系数f p 载荷性质f p举例无冲击或轻微冲击 1.0~1.2 电机、汽轮机、通风机、水泵等中等冲击 1.2~1.8 车辆、机床、起重机、内燃机等强大冲击 1.8~3.0 破碎机、轧钢机、振动筛等六、动载荷系数X、Y表3 深沟球轴承的系数X、Y表4 角接触球轴承的系数X、Y表5 其它向心轴承的系数X、Y表6 推力轴承的系数X、Y七、成对轴承所受轴向力计算公式:角接触球轴承:圆锥滚子轴承:式中e为判断系数,可由表4查出;Y应取表5中的数值。
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滚动轴承的寿命计算
1 基本额定寿命和基本额定动载荷
轴承中任一元件出现疲劳点蚀前的总转数或一定转速下工作的小时数称为轴承寿命。
大量实验证明,在一批轴承中结构尺寸、材料及热处理、加工方法、使用条件完全相同的轴承寿命是相当离散的(图1是一组20套轴承寿命实验的结果),最长寿命是最短寿命的数十倍。
对一具体轴承很难确切预知其寿命,但对一批轴承用数理统计方法可以求出其寿命概率分布规律。
轴承的寿命不能以一批中最长或最短的寿命做基准,标准中规定对于一般使用的机器,以90%的轴承不发生破坏的寿命作为基准。
(1)基本额定寿命 一批相同的轴承中90%的轴承在疲劳点蚀前能够达到或
超过的总转数r L (610转为单位)或在一定转速下工作的小时数()h h L 。
图1 轴承寿命试验结果
可靠度要求超过90%,或改变轴承材料性能和运转条件时,可以对基本额定寿命进行修正。
(2)基本额定动载荷 滚动轴承标准中规定,基本额定寿命为一百万转
时,轴承所能承受的载荷称为基本额定动载荷,用字母C 表示,即在基本额定动载荷作用下,轴承可以工作一百万转而不发生点蚀失效的概率为90%。
基本额定动载荷是衡量轴承抵抗点蚀能力的一个表征值,其值越大,轴承抗疲劳点蚀能力越强。
基本额定动载荷又有径向基本额定动载荷(r C )和轴向基本额定
动载荷(a C )之分。
径向基本动载荷对向心轴承(角接触轴承除外)是指径向载荷,对角接触轴承指轴承套圈间产生相对径向位移的载荷的径向分量。
对推力轴承指中心轴向载荷。
轴承的基本额定动载荷的大小与轴承的类型、结构、尺寸大小及材料等有关,可以从手册或轴承产品样本中直接查出数值。
2 当量动载荷
轴承的基本额定动载荷C (r C 和a C )是在一定条件下确定的。
对同时承受径向载荷和轴向载荷作用的轴承进行寿命计算时,需要把实际载荷折算为与基本额定动载荷条件相一致的一种假想载荷,此假想载荷称为当量动载荷,用字母P 表示。
当量动载荷P 的计算方法如下:
同时承受径向载荷r F 和轴向载荷a F 的轴承
()P r a P f XF YF =+
(1)
受纯径向载荷r F 的轴承(如N 、NA 类轴承)
P r P f F =
(2)
受纯轴向载荷a F 的轴承(如5类、8类轴承)
P a P f F =
(3)
式中:X ——径向动载荷系数,查表1; Y ——轴向动载荷系数,查表1; P f 冲击载荷系数,见表2。
载荷系数P f 是考虑了机械工作时轴承上的载荷由于机器的惯性、零件的误差、轴或轴承座变形而产生的附加力和冲击力,考虑这些影响因素,对理论当量动载荷加以修正。
表中e 是判断系数。
0/a r F C 为相对轴向载荷,它反映轴向载荷的相对大小,其中0r C 是轴承的径向基本额定载荷。
表中未列出0/a r F C 的中间值,可按线性插值法求出相对应的e 、Y 值。
表1 轴承的径向和轴向东在和系数X 和Y
表2 载荷系数P f 的值
3 额定寿命计算
(1)基本额定寿命计算
计算滚动轴承寿命的传统方法是建立在瑞典科学家伦德贝格(G.Lundberg )和帕姆格伦(A.Palmgren )的滚动接触疲劳理论基础上的。
国际标准化组织把伦德贝格-帕姆格伦(L-P 理论)确定为计算轴承寿命的基础并编入现行的ISO281-1997标准中。
方法规定,轴承或轴承组的基本额定寿命为可靠度90%时的寿命,它以轴承工作表面出现疲劳剥落之前所完成的工作转数,或一定转速下的工作小时数来计算。
基本额定动载荷为C (Cr 或Ca )值的轴承,当其当量动载荷P=C 时,则该轴承的基本额定寿命110=L ,其单位为610转;若C P ≠时,其额定寿命将随载荷增大而降低,寿命与载荷之间的关系可以用疲劳曲线表示(图2为6211轴承的载荷L-P 的曲线图)。
图2轴承的L-P 曲线
图中曲线方程为:
εεC L P =10=常数
故
ε)(10P C L = )10(6r (4)
式中:ε——寿命指数,球轴承3=ε,滚子轴承310=ε。
计算轴承寿命,用小时表示寿命有时更方便,令n 为转速(m in r ),轴承每小时旋转次数为60n ,则
ε
⎪⎭
⎫ ⎝⎛==P C n L n L h
16670601010610 (h ) (5) 式中:h L 10的单位为h 。
L-P 方程以材料强度具有组织敏感性为前提,同时考虑外载荷引发材料内部最大应力的交变应力幅及该应力在材料应力体积内的影响。
这种立足与材料
破坏原则的观点至今有效。
L-P 理论建立在源于次表面的疲劳裂纹的基础上,其认识实践受到当时轴承技术和制造水平的限制,因此其适用性有限。
如仅适用90%可靠度的寿命评估和淬火硬度至少为58HRC 的普通轴承钢,并假定内、外圈为刚性支承;其轴承相互平行;运转时轴承游隙正常;轴承工作中不考虑摩擦、滑动的影响;轴承接触处于最佳状态而不会出现应力集中等。
但是,这并不意味着L-P 理论不再适用了,相反,经验表明对大多数轴承寿命评估而言,L-P 理论仍具有足够的精度要求。
公式中的基本额定动载荷C ,一般指轴承外圈测量处的工作温度低于120℃时的轴承承载能力。
若温度超过120℃,则滚动体与滚道接触处的温度超过轴承元件的回火温度,元件将丧失原有尺寸的稳定性,此时应选用经过特殊热处理,或用特殊材料制造的高温轴承。
若仍使用样本中查出的C 值,需加以修正,即
C f C t t =
(6)
式中:t C ——高温轴承的基本额定动载荷; t f ——温度系数,见表3。
当已知轴承转速n (r/min)、当量动载荷P(N)及预寿命)('h L h 时,可将公式(5)变换为:
ε
ε16670
1060'
6h
h nL P nL P C == (7)
式中C 的单位为N ,'h L 为轴承的预期使用寿命(见表4),应取'10h h L L >。
表3 温度系数t f
表4 轴承预期寿命'
h L 推荐值
(2)修正额定寿命方程
然而,滚动轴承的应用实践证实,实验所确定的轴承实际寿命与计算寿命出入很大。
这是因为,轴承生产中已采用组织均匀、非金属夹杂物含量极少的优质钢
[1];通过轴承可靠性统计数据的积累,能将轴承寿命与其破坏概率(%)联系起来;接触-流体动力学润滑理论有了发展,而该理论能够分析评价润滑材料性能对轴承寿命的影响。
因此,ISO 提出了以L 10为基础的修正滚动轴承寿命计算方程:
ε)/(10321P C L a a a L na =
(8)
式中:na L ——任意使用条件下的寿命,n 表示失效概率数; 1a ——可靠性系数;见表5;
2a ——材料性能修正系数,包括材料、设计和制造等影响因素; 3a ——工作条件修正系数,包括润滑剂、润滑剂清洁度、逆向温度和装配条件等影响因素。
表5 可靠度与修正系数1a 的对应值
材料特征修正系数2a 没有恒定的值,只有参考值1。
2a 主要考虑材料和制造质量(如材料成分、冶炼方法、毛坯成形方法等)的影响。
通常夹杂物含量很低或经特殊冶炼过的高质量钢材可取12>a ,经热处理、材料硬度下降、硬度值低于标准值的材料取12<a ,并由制造厂给出。
在大量的研究工作基础上,美国STLE 给出了2a 一些可供参考用的推荐值。
使用条件修正系数3a 主要考虑在指定转速和温度条件下润滑情况的影响,其次也要考虑轴心的偏斜或不同心。
内、外圈得支承情况和安装间隙的影响。
一般使用条件取13=a ,润滑特别良好取13>a ,转速特别低(410<n D Pw )应取
13<a 。
3a 值由理论分析和实验研究确定,由制造厂提供。
Pw D 为滚动轴承平均
大径,2/)(d D D Pw +=。
值得注意的是,2a 和3a 是相互关联的,不能通过简单提高某一系数的方法来弥补另一系数的不足,一个合理的解释是,只有工作条件合适时,轴承特性的优点才能充分发挥。
在一般工作条件和90%可靠性时,ANSI 方程与L-P 方程计算出的轴承寿命相同。
但一项新的研究表明:不仅在持久疲劳寿命方面,而且在轴承结构设计方面,L-P 理论与实际测定的结果都出现了较大的差异。
例题 某齿轮轴上用一对深沟球轴承作支承,轴承径向载荷F r = 4500N ,轴向载荷F a = 918N ,转速n = 1500r/min ,运转时有轻微冲击,轴颈直径
≥d 60mm ,预期寿命h L h 16000'=,试选择轴承型号。
解 轴承型号未确定前,有关参数X 、Y 、e 、C 0r 都无法确定,可以根据已知条件,预选轴承6212、6213进行试算,计算步骤和结果列于下表6:
表6。