2_滚动轴承的寿命计算

Lh

106 60n

fT C fPP


式中：fT——温度系数，考虑到在工作温度高于120℃时，轴 承材料的硬度下降，导致轴承的基本额定动载荷 C下降，其值查表25.9
fP——载荷系数，考虑冲击和振动载荷对轴承当量动 载荷的影响， 其值查表25.10。
机械设计基础 2019/9/14
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⑵ 塑性变形 对转速较低的轴承，在很大的冲击或静载荷 作用下，滚道和滚动体出现塑性变形的凹坑。 当变形量过大便不能正常工作。 ⑶ 密封、润滑不良时，滚动体和套圈表面易产生 磨粒磨损。
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2、设计准则 ◎对一般转速轴承，其主要失效形式是疲劳点蚀 ——进行轴承的寿命计算； ◎对于低速或载荷较大轴承，主要失效形式是 塑性——应进行静强度计算； ◎对于高速轴承，其工作表面易过热，除了需 要进行寿命计算外，还应验算极限转速。
轴承基本额定动载荷可查阅有关设计手册或
轴承生产厂家的产品样本。
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三、滚动轴承的当量动载荷 轴承在既承受轴向载荷又承受径向载荷，为了 便于研究， 将实际的轴向和径向载荷等效为一假 想的当量动载荷P来处理。
在当量动载荷作用下，轴承的工作寿命与在实 际工作载荷下的寿命相等。
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二、 基本额定寿命和基本额定动载荷
轴承任一元件出现疲劳点蚀前工作的总转数或在一 定转速下总的工作小时数称为轴承寿命。
1、基本额定寿命
由于材料、热处理、 工艺等随机因素的影响 ， 一批 相同型号的轴承在相同条件下，其寿命并不相同，有的 相差几十倍。
一批相同型号的轴承在相同条件下运转，其中 90％的轴承未出现疲劳点蚀前所运转的总转数或 总工作时数——基本额定寿命。
⑹计算额定动载荷由式（25-6）得：
C P
f p .3
Lh n
1 7844 .3
5000 2800
fT 16667
1 16667
74011N
6413轴承的C = 118000 N大于计算所需的C‘= 74011 N，
故所选轴承合用。
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【思】某减速器的高速轴，已知其转速 n＝960r／min， 轴承处所受的径向载荷分别为Fr1＝1500 N，Fr2=1200 N， 轴向工作载荷Fa=520 N， 轴颈直径d=40 mm，要求轴承 使用寿命不低于25000 h。有轻微冲击，工作温度不高于 100℃
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⑵ Fa/Fr=2600 / 5000=0.52 > e
根据e值查表25-8得：x= 0.56， y= 1.94（插值法）
⑶当量动载荷 P = x.Fr+y.Fa =0.56×5000+1.94×2600
=7844 N ⑷查表25-9得： fT=1.0
⑸查表25-10得：fp=1.0
提示：本题属未定轴承型号的问题，故初选轴承型号， 再经计算进行校核。
解:
由轴承手册查得，轴承6413： C=118000 N，Cor=78500 N。
⑴ Fa/Cor = 2600 / 78500=0.033
C'
fPP ft
60nL'h 106
查表25.8 利用插值法查得：
e 0.22 0.26 0.22 (0.033 0.028) 0.23 0.056 0.028
轴承在工作状态下，滚动体与旋转套圈承受 变化的脉动接触应力，固定套圈上最下端一点 承受最大脉动接触应力。
σH
σH
o
有载荷
无载荷
t
滚动体、动圈上确定点的应力变化
t
o
固定圈上确定点的应力变化
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一、滚动轴承失效形式和计算准则 1、失效形式 ⑴ 疲劳点蚀 轴承长期承受交变接触应力作用,元件表面会 出现金属剥落——疲劳点蚀。 会使轴承运转过程中产生振动和噪声，旋转 精度下降，并逐渐失去工作能力。 疲劳点蚀是滚动轴承的主要失效形式。
P = X.Fr + Y.Fa
式中：P ——当量动载荷(N) Fr ——轴承所承受的径向载荷(N) Fa ——轴承所承受的轴向载荷(N) X，Y——径向载荷系数和轴向载荷系数，查表25.8。
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四、滚动轴承寿命计算
试验证明滚动轴承承的的载荷P与寿命L10的关系如图 所示，其方程为：
L10


C P


106
式中：P——轴当量动载荷，N
L10— 滚动轴承的基本额定寿命，106 r ε——轴寿命系数：对于球轴承 ε＝3，
对于滚子轴承ε＝10／3。
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在实际应用中，习惯用工作小时数 Lh 描述轴承 的寿命，若轴承的转速为n，L10=60nLh，则有：
用L10 (106r) 或Lh表示。
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2、基本额定动载荷
轴承的基本额定寿命为 106r(即:L10 =1)时所能 承受的最大载荷——基本额定动载荷，以C表示。
即：在基本额定动载荷C作用下，这些轴承中 的90％可以工作106r，而不发生疲劳点蚀。
基本额定动载荷： 对向心轴承指纯径向载荷，用Cr表示； 对推力轴承指的是纯轴向载荷，用Ca表示。
轴承
第6§章6－键1、键花联键接、无键联接和销联接
§6－3 无键联接 §6－4 销联接
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滚动轴承的寿命计算
滚动轴承的工作情况分析
以深沟球轴承承受径向载荷Fr为例：上半圈
滚动体不受力，下半圈各 滚动体受力大小不相等 ， 最下面的滚动体所受载荷 最大。
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所选轴承必须满足： Lh > Lh′
Lh′——轴承的预期寿命（h），各种机械的预期 寿命可参考表25.11
☆还可根据载荷大小计算轴承应具的基本额定
动载荷ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ′：
C'
fPP ft
60nL'h 106
在选择轴承型号时， 应满足：C > C′。
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【例】已知一齿轮轴的转速n=2800 r/min，轴承上的 径向载荷Fr=5000N， 轴向载荷Fa=2600N，工作平稳无 冲击。要求轴承寿命Lh=5000h。选用轴承型号为6413， 试判断所选轴承是否合适。