分析滚动轴承的设计计算
滚动轴承的受力分析载荷计算失效和计算准则
滚动轴承的受力分析载荷计算失效和计算准则滚动轴承是一种常用的机械元件，它能够在高速旋转的条件下承受并转移载荷。
在设计和应用滚动轴承时，关键的工作之一是进行受力分析和载荷计算，以确保轴承能够正常工作并减少失效的风险。
本文将从受力分析、载荷计算、失效和计算准则几个方面详细介绍滚动轴承。
一、滚动轴承的受力分析滚动轴承受到的力主要有径向力和轴向力两种。
径向力是垂直于轴线的力，它可以分为径向载荷和径向惯性力两部分。
轴向力是平行于轴线的力，它可以分为轴向载荷和轴向惯性力两部分。
受力分析的目的是确定轴承所受的载荷大小和方向，以便选择适当的轴承型号和设计。
二、滚动轴承的载荷计算载荷计算是根据受力分析的结果，确定轴承承受的载荷大小和方向。
在实际应用中，轴承承受的载荷通常包括静载荷和动载荷两部分。
静载荷是指静止条件下轴承所承受的最大力，动载荷是指旋转条件下轴承所承受的最大力。
根据载荷计算的结果，可以选择适当的轴承并确定其使用寿命。
滚动轴承的失效可以分为疲劳失效和磨损失效两种。
疲劳失效是由于载荷作用下轴承材料的疲劳破裂引起的，磨损失效是由于轴承表面的磨损引起的。
根据滚动轴承的失效机理，制定了一系列的计算准则，用于评估轴承的寿命和失效风险。
常用的滚动轴承计算准则包括基本额定寿命、等效动载荷、寿命调整系数和动接触角等。
基本额定寿命是指在特定载荷下，轴承能够连续工作的寿命。
等效动载荷是指在复杂工况下，将径向载荷和轴向载荷转化成等效的径向载荷。
寿命调整系数则考虑了不同工作条件下的调整因素，用于修正基本额定寿命。
动接触角是指滚动元件与外圈之间的接触角度，它可以影响轴承的刚度和额定寿命。
综上所述，滚动轴承的受力分析、载荷计算、失效和计算准则是设计和应用滚动轴承时的重要内容，它们能够帮助我们选择适当的轴承型号、确保轴承的使用寿命并减少失效的风险。
在实际工程中，我们应该根据具体的工作条件和要求，进行合理的受力分析和载荷计算，并遵循相关计算准则，以确保滚动轴承的安全可靠运行。
浙师大 滚动轴承实验报告
Fa 2 Fd 2
当时，同前理，被“放松”的轴承 1 只受其本身派生的轴向力 Fd1，即
（11）
Fa1 Fd 1
而被“压紧”的轴承 2 所受的总轴向力为
（12）
Fa 2 Fd 1 Fae
（13）
图 7 接触球轴承和圆锥滚子轴承轴向的分析 综上可知， 计算角接触球轴承和圆锥滚子轴承所受轴向力的方法可以归结为： 先通过派生轴向力及外加轴向载荷的计算与分析，判定被.‘放松”或被“压紧” 的轴承； 然后确定被 “放松” 轴承的轴向力仅为其本身派生的轴向力， 被 “压紧” 轴承的轴向力则为除去本身派生的轴向力后其余各轴向力的代数和。 轴承反力的径向分力在轴心线上的作用点叫轴承的压力中心。图 7 a）b）两 种安装方式， 对应两种不同的压力中心的位置。但当两轴承支点间的距离不是很 小时，常以轴承宽度中点作为支点反力的作用位置，这样计算起来比较方似于滚动体的受载情况，可用图 6 示意地描述。 (三)滚动轴承组合设计计算 左、右滚动轴承可轴向移动，均装有轴向载荷传感器，可通过电脑或数显测试 并计算单个滚动轴承轴向载荷与总轴向载荷的关系； 进行滚动轴承组合设计计算。 1、滚动轴承的当量动载荷 滚动轴承的基本额定动载荷是在一定的运转条件下确定的，如载荷条件为： 向心轴承仅承受纯径向载荷 Fr，推力轴承仅承受纯轴向载荷 Fa。实际上，轴承 在许多应用场合，常常同时承受径向载荷 Fr 和轴向载荷 Fa。因此，在进行轴承 寿命计算时， 必须把实际载荷转换为确定基本额定动载荷的载荷条件相一致的当 量动载荷，用 P 表示。这个当量动载荷，对于以承受径向载荷为主的轴承，称为 径向当量动载荷，用 Pr 表示；对于以承受轴向载荷为主的轴承，称为轴向当量 动载荷，用 Pa 表示。当量动载荷 P（Pr 或 Pa）的一般计算公式为
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(9.7.1)--滚动轴承的静强度计算
9-7 滚动轴承的静强度计算 一、失效形式
静止、缓慢旋转(n <10r/min)
短期过载 滚动体与内、外圈塑性变形 失效形式基本额定静载荷C 0：
受最大载荷的滚动体和滚道处产生的永久
变形的总和为滚动体直径的1/10000时的载荷。
一、失效形式
载荷变动大，受冲击载荷作用的旋转轴
承按动载荷作用进行寿命计算，验算静强度
1.承受纯径向载荷轴承
2.承受纯轴向载荷轴承R
P =0A
P =0当量静载荷
二、当量静载荷P 0
3.同时承受径向载荷和轴向载荷A
Y R X P 000+=
三、计算公式
000S P C 按静载荷选择轴承公式深 深 深 深 深 A / R≤ 0.8
A / R > 0.8X 0
Y 0X 0Y 01
00.60.5X 0
Y 0深 深 深
深 深 深 C 深0.50.46AC 深
0.38
B 深0.26
深 深 深 深 深 深
设计手册。
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。
机械设计基础第节滚动轴承轴向力的计算
机械设计基础第节滚动轴承轴向力的计算滚动轴承是一种常用的机械元件，用于支撑与传递轴向载荷和径向载荷。
在机械设计中，计算滚动轴承轴向力是非常重要的一部分，涉及到轴承的选型和设计。
本文将介绍滚动轴承轴向力的计算方法。
一、轴向载荷的种类在机械系统中，轴向载荷分为静载荷和动载荷两种。
1.静载荷：轴向载荷恒定不变的情况下的载荷称为静载荷。
静载荷通常由设备的自重、安装在轴上的其他零件的重量、负荷的重量等构成。
2.动载荷：轴向载荷大小在运行过程中有变化的载荷称为动载荷。
动载荷通常通过计算得出，可以是来自于负载的力或力矩引起的轴向力。
二、静载荷的计算静载荷的计算主要包括扭矩产生的轴向力、径向载荷以及其他附加载荷的计算等。
1.扭矩产生的轴向力：扭矩产生的轴向力是由于传递扭矩而引起的轴向力。
一般情况下，扭矩产生的轴向力可以通过计算得出，计算公式如下：Fa=(KT×Md)/L其中，Fa为扭矩产生的轴向力，KT为轴向力系数，Md为传递的扭矩，L为轴承的有效传递长度。
2.径向载荷：径向载荷是指垂直于轴向的力。
径向载荷通常由设备的自重、传动装置的重量、负载的重量等构成。
径向载荷的计算需要考虑设备的结构和工作环境等因素。
3.其他附加载荷：其他附加载荷通常包括轴向预紧力、温度变化引起的载荷、振动引起的载荷等。
这些附加载荷需要在设计过程中进行综合考虑。
三、动载荷的计算动载荷的计算需要考虑到设备在运行中的工况、运行速度、负载类型等因素。
常见的动载荷计算方法有以下几种：1.动载荷的估计：根据设备的工作环境和使用条件，根据经验公式或实验结果进行动载荷的估计。
2.动载荷的测量：通过测量设备在运行过程中的实际载荷，得到动载荷的大小。
3.动载荷的模拟计算：通过建立设备的动态模型，对工作过程进行模拟计算，得到动载荷的大小。
四、滚动轴承轴向力的选型在计算得到滚动轴承的轴向力后，还需要根据轴承的轴向载荷容量、速度等特性进行选型。
轴向载荷容量是指滚动轴承在承受轴向力时的极限载荷能力，通常通过轴向载荷容量图进行选型。
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。
向心类轴承重要用于承受径向载荷，推力类轴承重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达为下列公式：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 300f1.00 0.95 0.90 0.85 0.80 0.75 0.70 0.60t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、水泵等中档冲击 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。
滚动轴承设计计算
（h）
通式
例6
6212轴承，承受径向力FR=5500N的平稳载荷，转速n=1250r/min，正常温度，试求寿命Lh 。
解： ∵纯径载 ∴P= FR=5500 N
C=47.8 KN
∵ 球轴承∴ ε= 3
查手册 ：
∵ 正常温度平稳载荷 ∴ fT=1； fP=1
例7：轴径 d=50 mm, 纯径向载荷FR=6000N,载荷平稳，常温下工作，转速 n=1250 r/min, 预期寿命L h= 5000h.试选择此轴承.
二、滚动轴承的应力分析
三、滚动轴承的失效形式和计算准则
一、滚动轴承的载荷分析
§2 滚动轴承的受力分析、失效和计算准则
1）向心轴承：
FR0max
在径向力Fr的作用下
深沟球 60000
圆柱 滚子 N0000
半圈滚动体受载
各滚动体受力不均 受的最大力为 FR0max
Fr
一、滚动轴承的载荷分析—
载荷平稳∴fP=1；常温 ∴fT=1； P=X FR +YFA =4×0.4+3.55×1.7=7.64kN
∴30204不适用
再选30304查手册C=33kN>C /=31.5KN,可以吗？ 不可以。∵此时e、x、Y、P值均发生了变化。
选轴承30304
查表：Cr =33 kN X=0.4 Y=2 e=0.3
二、轴承的寿命计算：
（r）
球轴承ε= 3
滚子轴承ε=10/ 3
且：载荷平稳;
常温 ＜1000C
可靠度90%;
对向心、向心推力轴承是纯径向力； 对推力轴承是纯轴向力。
C — 基本额定动载荷
P — 轴承所受动载荷
滚动轴承的选择计算
滚动轴承的选择计算16. 3 滚动轴承的选择计算16.3.0滚动轴承类型的选择1.轴承的载荷大小:滚子轴承优于球轴承方向:径向R(6、1、N)轴向A(5)R+ A(7、3、6)轴承的载荷方向2.轴承的转速极限转速n:滚动轴承允许的最高工作转速称为lim 极限转速。
对高转速的轴承:1).优先选用球轴承(润滑的阻力)2).轻系列轴承优于中、重系列(离心力) 3).实体保持架优于冲压保持架(易形成油膜减小摩擦)4).提高公差等级、改善润滑条件等推力轴承的主要承载能力表现在轴向，离心力过大时无法通过径向反力平衡，将引起较大的反力，发热大，极限转速较低3. 轴承的调心性能表16-24. 轴承的安装与拆卸5. 经济性:球比滚子便宜，精度适宜比较球轴承和滚子轴承有:16.3.1滚动轴承的工作情况分析1.运动关系:内外圈相对回转;滚动体既自转又公转。
2.轴承中载荷的分布: ,推力轴承 F=F/z 0 a,向心轴承，在载荷F 的作用下,根据变形关系，轴承r下部中间滚动体受力最大，向两边逐渐减小。
也就是说～最多只有半圈滚动体受载～且各滚动体的受载大小也不同。
应力循环特性:内、外圈～滚动体的受力可以认为是脉动循环。
16.3.2 滚动轴承的失效形式及设计准则设计失效形式准则点蚀(一般轴承) 寿命计算静载永久变形荷计算密封;磨损、烧伤润滑、散热限制胶合极限转速元件破裂，重新正确安装。
对可分离的高精度轴承不能互换安装.在正确使用下，滚动轴承的最主要的失效形式是点蚀，点蚀可能发生在滚动体和任意座圈上，由于滚动轴承的接触应力较大，通常不按永久寿命设计，设计滚动轴承的寿命是滚动轴承设计的重要内容.由于滚动轴承工作中的接触应力较大，在接触应力作用下元件表面可能发生塑性变形，过大的塑性变形会影响轴承的工作平稳性和旋转精度，除过大的工作应力会造成塑性变形以外，拆卸和装配中的不正确操作也会引起塑性变形;在润滑不良的情况下，会造成轴承磨损，在使用滚动轴承中应保证充足的润滑，在设计中应为正确的润滑提供条件，应为添加润滑剂和保持润滑剂的合理量设置必要的装置，如加油孔，油面显示装置等。
各类滚动轴承轴向载荷分析及计算
各类滚动轴承轴向载荷分析及计算王志云（山东省东营职业学院，山东东营２５７０９１）摘要：总结了滚动轴承设计中其轴向载荷分析需考虑的因素，以及生产中几种常用滚动轴承支撑的轴向载荷分析方法，使得轴承的轴向载荷分析及计算更清晰、明了，内容更全面、系统。
关键词：滚动轴承；支撑形式；安装方式；轴向载荷中图分类号：ＴＨ１３３．３３文献标识码：Ａ文章编号：１００８－８０８３（２００８）０３－００６０－０２在滚动轴承的设计计算中，轴承轴向载荷计算是设计中的关键也是难点，它由轴承类型、支撑形式和安装方式等因素决定，在生产实际中，有关轴承的支撑类型多、形式多，必须对轴系结构进行详细、合理的受力分析，才能正确的进行计算，现就几种常用形式作以分析总结，并进行其轴向载荷的计算，从而为各种形式轴承轴向载荷分析计算提供方法依据。
一、滚动轴承轴向载荷计算中考虑的因素１．轴承类型滚动轴承按不同的分类方式有许多不同的类型，如按滚动体的形状不同有球轴承和滚子轴承，按调心性能不同有调心轴承和非调心轴承等，若按承载情况不同有向心轴承、推力轴承和角接触轴承三大类，向心轴承是指主要或只受径向载荷的轴承，推力轴承是指只受轴向载荷的轴承，角接触轴承是指同时承受径向和轴向载荷的轴承。
２．轴承的支撑形式一般对于两端支撑的情况，有全固式、固游式和全游式三种支撑形式，全固式是指两端都单向固定的支撑，固游式是指一端固定一端游动的支撑，全游式是指两端都游动的支撑。
３．轴承的安装方式对于成对使用的角接触轴承，通常有正装和反装两种安装方式。
轴承外圈窄边相对称为正装，又叫＂面对面＂安装，轴承外圈窄边相背称为反装，又叫＂背靠背＂安装。
二、滚动轴承轴向载荷分析１．向心轴承轴向载荷分析（１）全固式向心轴承轴向载荷分析普通工作温度下的短轴，常用两端都单向固定的形式，如图１所示。
图１１）当外载荷ＦＡ向右时，轴有向右移动的趋势，载荷传到右端轴承内圈上，又通过滚动体传到外圈，由于右端轴承外圈右端被轴承盖固定，使得右端轴承受到向左的支反力Ｆ＇Ａ２而被压紧，而左端轴承处于放松状态。
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。
圆锥滚子轴承设计计算
圆锥滚子轴承设计计算圆锥滚子轴承是一种常见的轴承类型，广泛应用于机械设备中。
在设计圆锥滚子轴承时，需要进行一系列的计算和设计，以保证其性能和可靠性。
本文将从轴承的设计原理、计算方法和注意事项等方面进行探讨。
一、圆锥滚子轴承的设计原理圆锥滚子轴承的设计原理是利用圆锥形的滚子，在滚动时将承载力传递给轴承外环和内环。
其结构特点是具有一定的径向承载能力和较强的轴向承载能力，因此广泛应用于涉及到较大径向和轴向载荷的机械设备中。
圆锥滚子轴承的设计需要考虑配合表面的形状和尺寸，滚子的尺寸和形状，以及壳体的形状和尺寸等因素。
其中，圆锥滚子的尺寸和形状对轴承的承载能力和稳定性具有重要作用，需要根据轴承的承载条件和使用环境合理选择。
二、圆锥滚子轴承的计算方法在圆锥滚子轴承的设计中，首先需要进行轴承的载荷计算。
该计算需要考虑到轴承所承受的径向载荷、轴向载荷和弯矩载荷等因素，以确定轴承的承载能力和稳定性。
具体来说，轴承的径向载荷计算可以通过下式进行：Fr = XFr + YFa其中，Fr表示轴承所承受的径向载荷；Fr为径向载荷系数；Fa表示轴承所承受的轴向载荷；Y为轴向载荷系数。
轴承的轴向载荷计算可以通过下式进行：Fa = eFr其中，e为轴向载荷系数。
此外，在进行圆锥滚子轴承的设计计算时，还需要考虑到轴承的转速、温度、密封装置等因素，以保证轴承的工作效率和使用寿命。
三、圆锥滚子轴承的注意事项在进行圆锥滚子轴承的设计和制造中，需要注意以下几点：1. 合理选择适合的滚子尺寸和形状，以确保轴承的承载能力和稳定性。
2. 轴承内外环与配合表面的加工精度需满足要求，以确保轴承的配合精度和运转平稳。
3. 考虑使用环境，选择合适的密封装置和润滑方式，以确保轴承的工作效率和使用寿命。
4. 按照相关标准和规范进行轴承的设计、计算和制造，以确保轴承质量和安全性能。
四、总结圆锥滚子轴承作为一种重要的轴承类型，具有较强的径向和轴向承载能力，在机械设备中应用广泛。
滚动轴承摩擦力矩的计算分析
ｌ一３
滚动轴承摩擦力矩的计算分析
朱爱华１，朱成九１，张卫华２
（１．华东交通大学，南昌３３００１３；２．西南交通大学，成都６１００３１）
摘要：对ＳＫＦ最新推出的滚动轴承摩擦力矩计算模型及其影响因素进行了分析，并结合算例对ＳＫＦ推出的滚
动轴承摩擦力矩的计算模型和一般计算方法进行了对比，重点探讨了载荷和转速对滚动轴承摩擦力矩的影响。
２ 实例比较及影响因素分析
某钢厂的重型设备使用ＳＫＦ密封球面滚子轴 承２４０２６—２ＣＳ２／、吓１４３，乃＝４００ ｒ／ｍｉｎ，实际径向
一ｃ－ｕＩ旨．矗手＿０一×＼．＇＾嫡制※罩鲁单
万方数据
３Ｏ ２５ ２Ｏ ｌ５ ｌＯ Ｏ５
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图１拖曳损失变量与油位高度日和轴承平均直径屯之比曲线
ｉ．为球列数；砭为根据轴承类型而定的几何常数； 鼠为根据滚子轴承类型而定的几何常数［５】。在 油浴润滑中，轴承部分被浸没，或在某些特殊情况 下，轴承被完全浸没，储油池的大小、几何结构和 油位对轴承的摩擦力矩会有实质的影响。但对于 储油池非常大的油浴润滑，可以不考虑储油池尺 寸的相互作用，也不考虑在轴承附近工作的其他 机械元件（油搅动器、齿轮或凸轮）的影响。
方向为轴承设计。Ｅ—ｍａｉｌ：ｚａｈｕａ２３７＠ｙａｈｏｏ．锄．ｅｎ。
擦力矩的因素，介绍了计算滚动轴承总摩擦力矩 的方法，并结合算例进行了详细地分析。
１ 滚动轴承的总摩擦力矩Ｍ
１．１一般计算方法Ｈ１
Ｍ＝％＋Ｍ１ Ｍ＝石Ｐ，以 坻＝五（ｔ，ｎ）争以×１０‘７
式中：Ｍ０为与轴承载荷大小、润滑剂用量、粘度及 转速有关的摩擦力矩分量；Ｍ。为与轴承载荷大 小、滚动体和滚道间接触弹性变形量及滑动摩擦 有关的摩擦力矩分量斩为载荷系数；Ｐ１为由摩擦 力矩分量Ｍ。决定的轴承载荷；ｄ。为轴承平均直 径，ｄ。＝Ｏ．５（ａ＋Ｄ）；ｄ为轴承的内径；Ｄ为轴承的 外径以为考虑轴承结构和润滑方法的系数；ｎ为 轴承转速；ｕ为润滑剂的运动粘度，对于润滑脂，则 为基油的粘度。
分析滚动轴承的设计计算
分析滚动轴承的设计计算作者：李俊来源：《科学导报·学术》2018年第36期摘要：本文通过对深沟球轴承安全接触角和轴向承载能力的设计计算，确认其在轨道车辆门系统驱动机构上的应用可行性。
关键词：深沟球轴承；轴向承载；接触角；应力集中1.概述深沟球轴承主要用以承受径向载荷，同时也能承载一定的轴向载荷。
深沟球轴承在承受轴向载荷时，钢球与内、外圈沟道之间会形成一定的接触角。
如载荷过大，则接触椭圆将被挡边截去一部分，因而在钢球与挡边附近产生应力集中，导致轴承早期疲劳失效。
本文旨在通过对北京地铁9号线侧门系统的驱动机构力学模型进行分析计算丝杆端支撑座内轴承的受力情况，从而确定将原先方案的一对角接触球轴承更改为一对深沟球轴承后，系统能否满足使用要求、避免门系统驱动机构的丝杆轴承在改用深沟球轴承后出现上述提前失效的现象，进行以下校核计算。
[1～6]2.计算极限轴向载荷2.1丝杆支撑受力分析：驱动机构的双头丝杆有三个支撑，分别为靠近电机侧的左支撑、中间支撑和右支撑。
其中，丝杆在中间支撑和右支撑位置只受周向固定，轴向没有限位，为自由状态，可适应丝杆热胀冷缩时产生的长度变化。
我们假设丝杆承受的最大开/关门力300N全部作用在左支撑上，通过左支撑内的两只深沟球轴承传递给机构安装底板。
丝杆轴向、径向受力分析如示意图（a）所示。
由图（a）可知，丝杆的升角为45.52762°，丝杆承受轴向力为300N时，其径向分力约为295N。
丝杆及其上零件承受的重力作用在左支撑轴承上的垂向分力约为80N。
据此，作用在左支撑深沟球上的轴向载荷为Fa=300N，径向载荷Fr=375N。
2.2轴承的轴向承载能力计算深沟球轴承6202-2Z 的结构尺寸及相关参数如下：（GB/T 276-1994）轴承外径D=35mm，轴承内径d=15 mm，轴承宽度B=11 mm；内圈挡边直径d2=21.6 mm，外圈挡边直径D2=29.4 mm，内圈沟道直径di=19.3mm，外圈沟道直径D3=31.3mm，外圈沟道曲率系数fe = 0.525；内圈沟道曲率系数fi = 0.515；径向游隙ur = 0.018；球径Dw=5.953mm，钢球数Z=8；Cr=7.65kN，C0r=3.72kN。
滚动轴承的选择和计算
滚动轴承的选择和计算滚动轴承是一种常见的机械传动元件，广泛应用于各种机械设备中。
在选择和计算滚动轴承时，需要考虑多个因素，包括轴承类型、负荷、转速、寿命等。
本文将从这些方面进行介绍和分析。
一、轴承类型滚动轴承的类型有很多种，包括深沟球轴承、圆锥滚子轴承、调心球轴承、圆柱滚子轴承等。
不同类型的轴承适用于不同的工况和负荷。
例如，深沟球轴承适用于轻负荷和高速运转的场合，而圆柱滚子轴承适用于重负荷和低速运转的场合。
因此，在选择轴承时，需要根据实际工况和负荷情况来确定合适的轴承类型。
二、负荷负荷是影响轴承选择和计算的重要因素之一。
负荷包括径向负荷和轴向负荷。
径向负荷是指垂直于轴线的力，轴向负荷是指沿着轴线方向的力。
在计算轴承负荷时，需要考虑实际工况下的最大负荷和工作周期。
根据负荷大小和方向，可以选择合适的轴承类型和规格。
三、转速转速是指轴承在工作时的转速。
转速越高，轴承的磨损和热量就越大，寿命也会相应缩短。
因此，在选择轴承时，需要根据实际工况和转速要求来确定合适的轴承类型和规格。
同时，还需要考虑轴承的润滑方式和润滑剂的选择，以保证轴承的正常运转和寿命。
四、寿命轴承的寿命是指在一定条件下，轴承能够正常运转的时间。
轴承的寿命与负荷、转速、润滑方式、轴承材料等因素有关。
在选择轴承时，需要根据实际工况和寿命要求来确定合适的轴承类型和规格。
同时，还需要注意轴承的安装和维护，以延长轴承的寿命。
五、计算方法在选择和计算轴承时，可以采用多种方法。
常用的方法包括手算法、计算机辅助设计软件和轴承厂家提供的选型软件。
手算法适用于简单的轴承计算，但对于复杂的工况和轴承类型，计算量较大，容易出错。
计算机辅助设计软件可以快速准确地计算轴承的负荷、寿命等参数，但需要掌握软件的使用方法。
轴承厂家提供的选型软件可以根据实际工况和要求，快速选择合适的轴承类型和规格，但需要注意软件的准确性和可靠性。
选择和计算滚动轴承需要考虑多个因素，包括轴承类型、负荷、转速、寿命等。
滚动轴承设计与计算
三、滚动轴承的当量动载荷P（假想载荷）
1．对只能承受径向载荷R的轴承（N、NA轴承）
P=R
2．对只能承受轴向载荷A的轴承（5和8） P=A
3．同时受径向载荷R和轴向载荷A的轴承 P = x R +y A
x— — 径向载荷系数 y— — 轴向载荷系数
表10.5
四、角接触球轴承和圆锥滚子轴承的轴向载荷 A的计算 1）派生轴向力 S大小
滚动轴承的静载荷校核
一、滚动轴承的静载荷 当轴承转速很低或作间歇摆动时，轴承的失效
形式为塑性变形 1、基本额定静载荷C0
2、当量静载荷P0: P0 = x0R + y0 A
x0 , y0— 表10.9
二、按静载选择轴承的条件 C0 ≥ S0 P0
S0— 表10.8
滚动轴承设计例题
例１．一水泵选用向心球轴承，已知轴颈ｄ＝３５ｍｍ，转 速ｎ＝２９００ｒ／ｍｉｎ，轴承所承受径向载荷Ｒ＝２３００Ｎ， 轴向载荷Ａ＝５４０Ｎ，要求使用寿命Ｌ ’ｈ＝５０００ｈ， 试选择轴承型号。
— 普通级 可省略
（4）轴承的径向游隙 :共6组
／Ｃ１ ／Ｃ２ ／Ｃ０ ／Ｃ３ ／Ｃ４ ／Ｃ５ ，０组游隙常用，不标出
（5）保持架代号
例：6 3 05 (/P0) ││ │ └ 0级公差(不标) ││ └内径d=25mm │ └直径系列为 3(中),宽度系列为 0(不标) └深沟球轴承
二、滚动轴承的寿命计算公式
载荷与寿命的关系
Pε L = const
ε— — 寿命指数
球轴承：ε=3 滚子轴承：ε= 10/3
代入一组数据求解
P=C L=1（106r）
Pε L = Cε ×1
L = (C)ε P
滚动轴承设计与应用手册
滚动轴承设计与应用手册滚动轴承是机械设备中常见的一种轴承类型，其设计和应用手册对于机械工程师和制造商来说都是非常重要的参考资料。
本文将从滚动轴承的设计和应用两个方面进行探讨。
一、滚动轴承的设计1. 轴承类型选择滚动轴承的类型有很多种，如球轴承、圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承等。
在选择轴承类型时，需要考虑轴承的负荷、转速、精度等因素，以及轴承的安装和维护难度等因素。
2. 轴承尺寸计算轴承的尺寸计算是滚动轴承设计中的重要环节。
在计算轴承尺寸时，需要考虑轴承的负荷、转速、轴承材料、轴承内部结构等因素。
同时，还需要根据轴承的使用环境和使用寿命等因素进行综合考虑。
3. 轴承材料选择轴承材料的选择对于轴承的使用寿命和性能有着重要的影响。
常见的轴承材料有钢、陶瓷、塑料等。
在选择轴承材料时，需要考虑轴承的负荷、转速、使用环境等因素。
二、滚动轴承的应用1. 轴承安装轴承安装是滚动轴承应用中的重要环节。
在安装轴承时，需要注意轴承的方向、轴承的间隙、轴承的润滑等因素。
同时，还需要根据轴承的使用环境和使用寿命等因素进行综合考虑。
2. 轴承维护轴承维护是滚动轴承应用中的重要环节。
在维护轴承时，需要注意轴承的清洗、润滑、保养等因素。
同时，还需要根据轴承的使用环境和使用寿命等因素进行综合考虑。
3. 轴承故障分析轴承故障分析是滚动轴承应用中的重要环节。
在分析轴承故障时，需要注意轴承的负荷、转速、使用环境等因素。
同时，还需要根据轴承的使用寿命和故障类型等因素进行综合考虑。
总之，滚动轴承的设计和应用手册对于机械工程师和制造商来说都是非常重要的参考资料。
在设计和应用滚动轴承时，需要综合考虑轴承的负荷、转速、精度、使用环境和使用寿命等因素，以确保轴承的性能和寿命。
同时，在轴承的安装、维护和故障分析等方面也需要注意细节，以确保轴承的正常运行。
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分析滚动轴承的设计计算
本文通过对深沟球轴承安全接触角和轴向承载能力的设计计算，确认其在轨道车辆门系统驱动机构上的应用可行性。
标签：深沟球轴承；轴向承载；接触角；应力集中
1.概述
深沟球轴承主要用以承受径向载荷，同时也能承载一定的轴向载荷。
深沟球轴承在承受轴向载荷时，钢球与内、外圈沟道之间会形成一定的接触角。
如载荷过大，则接触椭圆将被挡边截去一部分，因而在钢球与挡边附近产生应力集中，导致轴承早期疲劳失效。
本文旨在通过对北京地铁9号线侧门系统的驱动机构力学模型进行分析计算丝杆端支撑座内轴承的受力情况，从而确定将原先方案的一对角接触球轴承更改为一对深沟球轴承后，系统能否满足使用要求、避免门系统驱动机构的丝杆轴承在改用深沟球轴承后出现上述提前失效的现象，进行以下校核计算。
[1～6]
2.计算极限轴向载荷
2.1丝杆支撑受力分析：
驱动机构的双头丝杆有三个支撑，分别为靠近电机侧的左支撑、中间支撑和右支撑。
其中，丝杆在中间支撑和右支撑位置只受周向固定，轴向没有限位，为自由状态，可适应丝杆热胀冷缩时产生的长度变化。
我们假设丝杆承受的最大开/关门力300N全部作用在左支撑上，通过左支撑内的两只深沟球轴承传递给机构安装底板。
丝杆轴向、径向受力分析如示意图（a）所示。
由图（a）可知，丝杆的升角为45.52762°，丝杆承受轴向力为300N时，其径向分力约为295N。
丝杆及其上零件承受的重力作用在左支撑轴承上的垂向分力约为80N。
据此，作用在左支撑深沟球上的轴向载荷为Fa=300N，径向载荷Fr=375N。
2.2轴承的轴向承载能力计算
深沟球轴承6202-2Z 的结构尺寸及相关参数如下：（GB/T 276-1994）
轴承外径D=35mm，轴承内径d=15 mm，轴承宽度B=11 mm；内圈挡边直径d2=21.6 mm，外圈挡边直径D2=29.4 mm，内圈沟道直径di=19.3mm，外圈沟道直径D3=31.3mm，外圈沟道曲率系数fe = 0.525；内圈沟道曲率系数fi = 0.515；径向游隙ur = 0.018；球径Dw=5.953mm，钢球数Z=8；Cr=7.65kN，C0r=3.72kN。
相关尺寸关系图，如示意图（b）。
其中，α是接触椭圆到达挡圈挡边处的安全接触角（压力角）
（a）丝杆受力分析
（b）轴承尺寸关系图
①确定θe 与θi
cosθe = 1-（D3-D2）/Dw =0.6808，θe = 47.1°
cosθi = 1-（d2-di）/Dw =0.6136，θi = 52.1°
②确定初始接触角α0
q = fe + fi – 1 = 0.04（曲率中心距参数）
cosα0= 1- ur /（2qDw）= 0.9622，α0 = 15.8°
③确定安全接触角α
根据[5]第11章（P144～145），轴承的相关参数如下：
Re = D3 / 2 = 15.65mm，fm =（fe + fi）/2=0.52，查表3-1[5]得，c= 4.517E-04 Σρ=4/Dw –1/（fmDW）1/Re = 0.288
F（ρ）= [1/Re - 1/（fmDW）]/ Σρ = 0.889，查表1-1[5]得，ea=0.07017，
代入式11-14[5]有，sin（θe –α）≥[2 ea /（DWΣρ）1/3]{[（2fm-1）/c][（cosα0/cosα）-1]}1/2sin（47.1°–α）≥[2×0.07017/（5.953×0.288）1/3]{[（2×0.52-1）/0.0004517]×[（cos15.8°/ cosα）-1]}1/2= 1.1034 [（0.9622/ cosα）-1]1/2
利用上式进行迭代计算，得安全接触角α ≤ 27.9°，将其代入下式FaL ≤ {[（2fm-1）/c][（cosα0/cosα）-1]}3/2 Z DW2 sinα={[（2×0.52-1）/0.288][（cos15.8°/ cos27.9°）-1]}3/2×8×5.953 2 ×sin27.9°= 2872.1（N）= 2.87（kN）即接触椭圆不爬出外圈挡圈的极限轴向载荷为2.87 kN。
（注：①、②计算公式[1]）
承载能力校核确定深沟球轴承的P0
根据[5]第9章，深沟球轴承的当量静载荷
查[5]表9-1，深沟球轴承的X0=0.6，Y0 =0.5，则P0 = 0.6 Fr + 0.5 Fa = Fr = 375 N，故取P0 = 375 N。
从而，可知C0r = 3720 N >> P0（375 N）
根据上述的计算与分析可知，北京地铁9号线侧门驱动机构采用深沟球轴承6202-2Z代替初始方案所选的角接触球轴承，轴承的轴向承载能力足够。
近十年的在线运营中，此处没有出现过因轴承边缘应力集中而导致深沟球轴承的寿命明显缩短的现象。
3.结论
深沟球轴承在轻载工况下，可替代角接觸球使用。
正确地分析计算、合理地选用适合的轴承，既可以降低结构成本，也能简化机构，如果采用双面有密封防尘盖的深沟球轴承，还可以实现在整个大修周期内的免维护。
参考文献：
[1] .董玉雪等.深沟球轴承安全接触角与轴向承载能力的计算.轴承.2007年5期
[2] .杨晓蔚.国内外深沟球轴承的设计方法的对比.轴承.2010年2期
[3] .邓四二、贾群义.滚动轴承设计原理.北京：中国标准出版社，2008
[4] .刘家文译、埃斯曼等著.滚动轴承设计与应用手册.武汉：华中工学院出版社.1985
[5] .黄志强译、冈本纯三著.球轴承的设计计算.北京：机械工业出版社，2003
[6] .张松林主编.最新轴承手册.北京：电子工业出版社，2007。