SUNTHAI, F&F三泰滚动轴承尺寸的选择

滚动轴承尺寸的选择

1.滚动轴承的失效形式

(1) 疲劳点蚀

在载荷作用下，滚动体和内外圈接触处将产生接触应力。

当接触应力循环次数达到一定数值后，内外圈滚道或滚动体表面将形成疲劳点蚀，使轴承失去工作能力，即失效。

(2) 塑性变形

在过大的静载荷或冲击载荷作用下，滚动体和内外圈滚道可能产生塑性变形，致使轴承不能正常工作而失效。

(3) 磨损

轴承在密封不可靠、润滑剂不清洁或多尘环境下工作时，轴承易产生磨粒磨损。

2.滚动轴承的尺寸选择

正常工作条件下的滚动轴承，绝大多数是因为疲劳点蚀而失效，所以滚动轴承应进行接触疲劳寿命计算。

（1）基本额定寿命和基本额定动载荷

① 寿命

轴承中任何一个元件出现疲劳点蚀以前运转的总转数，或轴承在一定转速下工作的小时数称为轴承的寿命。

② 基本额定寿命

一批同型号的轴承即使在同样的工作条件下运转，由于材料、热处理及加工因素等的影响，各轴承的寿命也不会完全相同。

一批同型号的轴承在相同条件下运转时，90%的轴承未发生疲劳点蚀前运转的总转数，或在一定转速下工作的小时数，称为轴承的基本额定寿命，分别以L10(106转为单位)和L10h(小时为单位)表示。

③ 基本额定动载荷

基本额定寿命为106转，即L10=1时轴承能承受的最大载荷称为基本额定动载荷，用符号C表示。

基本额定动载荷是衡量轴承抵抗疲劳点蚀能力的主要指标。

如果轴承的基本额定动载荷大．则其抗疲劳点蚀的能力强。

对于向心轴承，基本额定动载荷是指径向载荷，用Cr表示；对于推力轴承是指轴向载荷，以Ca表示

轴承的基本额定动载荷值可由设计手册查得。

（2）当量动载荷

如果作用在轴承上的实际载荷是径向载荷Fr和轴向载荷Fa的复合作用时，为了计算轴承寿命时能与基本额定动载荷作等价比较，需将实际工作载荷转化为等效的当量动载荷P。在当量动载荷P作用下的寿命与实际工作载荷条件下的寿命相同。

当量动载荷的计算公式如下：

①向心轴承（"6"类、"1"类、"2"类）

当Fa/Fr≤e时， P=fpFr

当Fa/Fr>e时， P=fp(XFr+YFa)

式中, fP为载荷系数，见表16-8；X、Y分别为径向载荷系数和轴向载荷系数，见表16-9；e为轴向载荷影响系数，见表16-9。

②圆柱滚子轴承（"N"类）

圆柱滚子轴承一般只能承受径向载荷，当量动载荷为 P=fpFr

③推力轴承

推力轴承只能承受轴向载荷，当量动载荷为 P=fpFa

载荷系数fP

载荷性质
举 例
fP

无冲击或轻微冲击
电机、汽轮机、通风机、水泵
1.0～1.2
中等冲击
机床、车辆、内燃机、冶金机械、起重机械、减速器 1.2～1.8
强大冲击
轧钢机、破碎机、钻探机、剪床 1.8～3.0

当量动载荷的X、Y系数

C0r为径向基本额定静载荷，由产品目录查出。α具体数值由产品目录或有关手册查出。

（3）滚动轴承的寿命计算公式

大量试验证明，滚动轴承的寿命与轴承的基本额定动载荷、轴承所受的载荷（当量动载荷）等有关，其方程为

PεL10=常数

因此滚动轴承的寿命计算基本公式为

若用给定转速n下的工作小时数来表示，则为

上述公式是在温度低于1000C的条件下得出的，当温度高于1000C时，会使额定动载荷C值降低，因而要引入温度系数fT得

式中[Lh] 为轴承的预期寿命，单位为h，可根据机器的具体要求或参考表确定。

温度系数fT

轴承的工作温度/ 0C 100
125 150 175 200 225 250 300
fT 1 0.95 0.90 0.85 0.80 0.75 0.70 0.60

轴承预期寿命的参考值

机 器 种 类
预期寿命/小时

不经常使用的仪器或设备 500
航空发动机 500 ～ 2000
间断使用的机器 中断使用不致引起严重后果的手动机械、农业机械等 4000 ～ 8000
中断使用会引起严重后果的机械设备，如升降机、输送机、吊车等 8000 ～ 12000
每日工作8小时的机器 利用率不高的齿轮传动、电机等 12000 ～ 20000
利用率较高的通风设备、机床等 20000 ～ 30000
连续工作24小时的机器 一般可靠性的空气压缩机、电机、水泵等 50000 ～ 60000
高可靠性的电站设备、给排水装置等 >100000

若以基本额定动载荷C表示，可得

例1

（4）角接触轴承的轴向载荷计算(对于角接触球轴承“7”和圆锥滚子轴承“3”的轴向力求法)

① 角接触轴承的内部轴向力

负荷作用中心

角接触轴承的内部轴向力Fs

圆锥滚子轴承
角接触球轴承

(7000C)α=150
(7000AC)α=250
(7000B)α=400

Fs=Fr/2Y
Fs=eFr Fs=0.68Fr Fs=1.14Fr

两种情况：

则轴有右移的趋势，此时轴承Ⅱ由于被端盖顶住而压紧（简称紧端）；而轴承Ⅰ则被放松（称松端）。

由此得两轴承所受的实际轴向载荷分别为：

轴承Ⅰ(松端)


轴承Ⅱ(紧端)

 

轴有左移的趋势，此时轴承Ⅰ由于被端盖顶住而压紧（简称紧端），而轴承Ⅱ则被放松(称松端)。

轴承Ⅱ(松端)

轴承Ⅰ(紧端)
 

由以上分析，可得出角接触轴承的实际轴向载荷的计算方法要点：

1）根据轴承的安装方式，确定内部轴向力的大小及方向；

2）判断全部轴向载荷合力的方向，确定被压紧的轴承(紧端)及被放松的轴承(松端)；

3）“紧端”轴承所受的实际轴向载荷，应为除了自身内部轴向力之外，其它所有轴向力的代数和；

“松端”轴承所受的实际轴向载荷，等于自身内部轴向力。