專升本機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)滾動軸承壽命計算

1、1 滾動軸承的動載荷和壽命計算 一、幾個術(shù)語 軸承壽命(Bearing life) 軸承中任一元件在出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕前所運(yùn)轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)，或在 一定轉(zhuǎn)速下的工作小時數(shù) 壽命的離散性 基本額定壽命(Basic life rating，L10 或 L10h) 一批相同的軸承，在相同的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，其中 90% 的軸承 在勞點(diǎn)蝕前運(yùn)轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)或在一定轉(zhuǎn)速下的工作小時數(shù) 意 義 對于一批軸承：對于一批軸承：90% 的軸承能達(dá)到或超過由理論計算得到基本額定壽命 L10，而10% 的軸承在達(dá)到之前已發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕 對于一個軸承：對于一個軸承：該軸承達(dá)到或超過額定壽命的可靠性為90% 修正額定壽命修正額定壽命 基本額定

2、動載荷(Basic load rating，C) 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：基本額定壽命為106轉(zhuǎn)時，軸承所能承受的最大載荷 如：如：6218軸承，查得C=73.8kN 軸承施加73.8kN 的力時，軸承可工作106轉(zhuǎn)而不發(fā)生點(diǎn)蝕，可靠度為90% 重要參數(shù)；它表示軸承抵抗疲勞點(diǎn)蝕能力的大小，由手冊查取 向心軸承：Cr 角接觸軸承：Cr； 推力軸承：Ca 滾動軸承的基本動載荷是在一定的實(shí)驗條件下確定的。對于向心軸承 是指軸承承受純徑向載荷；對于推力軸承是指承受中心軸向載荷。實(shí) 際情況可能既受徑向載荷又有軸向載荷，則必須將實(shí)際載荷換算成與 實(shí)驗條件相同的載荷后，才能和基本額定動載荷進(jìn)行比較。換算后的 載荷是一種假

3、定載荷，稱為當(dāng)量載荷。 含義：當(dāng)量動載荷是一種考慮徑向載荷與軸向載荷雙重影響，經(jīng)換算后的 假想載荷。其效果與某一個基本額定動載荷相當(dāng)。 計算公式P =X Fr+Y Fa X 徑向動載荷系數(shù)； Y Y 軸向動載荷系數(shù) 邱 邱 P374P374 向心軸承 P=Fr 推力軸承 P=Fa 理由：理由：基本額定動載荷是單向載荷單向載荷（徑向或軸向）試驗條件下得出的。實(shí)際 情況可能受到雙重載荷作用。很顯然，單向載荷與雙向載荷作用下，軸承的 壽命是不一樣的。 當(dāng)量動載荷 P P =fd (X Fr+Y Fa) fd 沖擊載荷系數(shù) 邱P375 計算當(dāng)量動載荷 P P 的步驟（假設(shè)已知Fa、Fr）： 二、壽命計

4、算 載荷越大，壽命越短，載荷與壽命之間存在確定的關(guān)系 回顧基本額定動載荷C的定義： 當(dāng)PC時，L10 = ？ 曲線方程為曲線方程為 常數(shù) 10 LP P L10 P L10 1 10 CLP )10()( 6 10 r P C L 參數(shù)的意義: -壽命指數(shù); 球軸承=3;滾子軸承=10/3 若軸承工作時轉(zhuǎn)速為n r/min,則有: )()( 16670 )( 60 106 10 小時 p c np c n L h 若軸承的預(yù)期使用壽命(service life)記為Lh, 須使L10h Lh; 預(yù)期壽命 由機(jī)器的大修年限決定: 邱邱P376 若已知軸承所受的P和預(yù)期壽命Lh, 可據(jù)此選用軸承的

5、C: (N) 16670 h Ln PCC 8 基本額定壽命 L10或L10h )()( 16670 )( 60 106 10 小時 p c np c n L h (N) 16670 h Ln PCC 基本額定動載荷 C 當(dāng)量動載荷 PP =fd (X Fr+Y Fa) )10()( 6 10 r P C L 上一節(jié)的內(nèi)容: 三、角接觸軸承軸向力Fa的計算 (解釋Fa) Fa的確定對角接觸軸承是比較困難的:外加軸向力 + 內(nèi)部軸向力FS FA、FR作用在軸上的軸向力、徑向力。 Fa、Fr 作用在軸承上的軸向力、徑向力 一一) 載荷作用中心點(diǎn)載荷作用中心點(diǎn)O1、O2 O點(diǎn)位置應(yīng)為各滾動體的載荷向

6、量與 軸中心線的交點(diǎn) tg DB a BW 22 B軸承寬度 DBW 滾動體中心圓直徑 DBW = (D+d)/2 實(shí)際上：a 由軸承手冊中查取 二二) 角接觸軸承的安裝方式角接觸軸承的安裝方式 成對、反向安裝：二個軸承的附加軸向力可以抵消一部分 正裝（面對面安裝） 反裝（背靠背安裝） 正裝（面對面安裝） 反裝（背靠背安裝） 三三) 角接觸軸承的軸向載荷角接觸軸承的軸向載荷Fa的計算的計算 軸上作用著徑向工作載荷FR，軸向工作載荷FA，軸二端用角接觸軸承 支承，面對面安裝，求兩端軸承上的軸向力 Fa1、Fa2 解：1）畫出水平方向的受力簡圖， 標(biāo)出Fs1、Fs2 Fs1Fs2 2）同方向的力相

7、加，并比較大小 若FS1 Fs2 + FA , 則軸向右移動，軸承2被“壓緊”，產(chǎn)生補(bǔ)充反力 Fs2 FS1 = Fs2 + Fs2 + FA Fa2 = Fs2 + Fs2 = Fs1 - FA Fa1 = Fs1 + Fs1 = Fs1 左側(cè)軸承被“放松”，故 Fs1 = 0 三三) 角接觸軸承的軸向載荷角接觸軸承的軸向載荷Fa的計算的計算 軸上作用著徑向工作載荷FR，軸向工作載荷FA，軸二端用角接觸軸承 支承，面對面安裝，求兩端軸承上的軸向力 Fa1、Fa2 解：1）畫出水平方向的受力簡圖， 標(biāo)出Fs1、Fs2 Fs1Fs2 2）同方向的力相加，并比較大小 若FS1 Fs2 + FA ,

8、 則軸向左移動，軸承1被“壓緊”，產(chǎn)生補(bǔ)充反力 Fs1 FS1 + Fs1 = Fs2 + FA Fa1 = Fs1 + Fs1 = Fs2 + FA Fa2 = Fs2 + Fs2 = Fs2 右側(cè)軸承被“放松”，故 Fs2 = 0 三三) 角接觸軸承的軸向載荷角接觸軸承的軸向載荷Fa的計算的計算 軸上作用著徑向工作載荷FR，軸向工作載荷FA，軸二端用角接觸軸承 支承，面對面安裝，求兩端軸承上的軸向力 Fa1、Fa2 解：1）畫出水平方向的受力簡圖， 標(biāo)出Fs1、Fs2 Fs1Fs2 2）同方向的力相加，并比較大小 若FS1 = Fs2 + FA Fa1 = Fs1 + Fs1 = Fs2 + FA Fa2 = Fs2 + Fs2 = Fs2 三三) 角接觸軸承的軸向載荷角接觸軸承的軸向載荷Fa的計算的計算 角接觸軸承的軸向載荷Fa的計算步驟小結(jié) 畫出軸承的布置簡圖，并在圖上標(biāo)出FA，F(xiàn)s1和Fs2； 將同方向的力相加，并比較彼此大小:分析軸向哪一邊微動， 哪一個軸承間隙消失(壓緊)，哪一個軸承的間隙存在(放松)； 被放松的軸承的軸向力等于它本身的附加軸向力。被壓緊的 軸承的軸向力等于除本身內(nèi)部附加軸向力以外的其余所有力的 代數(shù)和 應(yīng)用上述原則關(guān)鍵要分清： 軸承的布置形式