机械设计 滚动轴承13-5

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§13-5 滚动轴承尺寸的选择 13轴承承受的载荷 轴承寿命要求 可靠性的要求滚动轴承的载荷

决定了滚动轴承尺寸静载荷 动载荷 失效形式不同

失效形式和基本额定寿命 一、失效形式和基本额定寿命最常见) 1、疲劳点蚀(最常见) 低速轴承) 2、塑性变形(低速轴承)

寿命计算 静载荷计算维护保养不当而造成

3、早期磨损 4、胶合 5、轴承元件破裂

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失效形式和基本额定寿命 一、失效形式和基本额定寿命轴承在一定转速下， 轴承在一定转速下，其中任何零件出现

寿命： 寿命： 点蚀前的转数或工作小时数。 点蚀前的转数或工作小时数。对一组同一型号的轴承，由于材料、 对一组同一型号的轴承，由于材料、热处理和工 艺等很多随机因素的影响， 艺等很多随机因素的影响，即使在相同条件下运 寿命也不一样，有的甚至相差几十倍。因此， 转，寿命也不一样，有的甚至相差几十倍。因此， 对一个具体的轴承，很难预知其确切的寿命。 对一个具体的轴承，很难预知其确切的寿命。实 验表明：寿命与可靠性有关。如图： 验表明：寿命与可靠性有关。如图：

L/(1×106 r) × 20 15

可靠度： 可靠度：一组相同轴承能达到 10 或超过规定寿命的百分比。 或超过规定寿命的百分比。单位：百万转( ),或小时 或小时。 单位：百万转(106r),或小时。 即：寿命为1百万转时，可靠度为90%, 寿命为1百万转时，可靠度为90%, 90% 寿命为5百万转时，可靠度只有50% 50%。 寿命为5百万转时，可靠度只有50%。

5 100 50 0

R(%) 轴承的寿命曲线

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失效形式和基本额定寿命 一、失效形式和基本额定寿命寿命： 出现点蚀前的转数或工作小时数 寿命： 基本额定寿命： 基本额定寿命： 一组轴承中，90%的轴承出现点蚀前 一组轴承中，90%的轴承出现点蚀前 工作的转数或工作小时数。( 10 工作的转数或工作小时数。( L 或 L h) 10 一个轴承达到基本额定寿命的概率是 一个轴承达到基本额定寿命的概率是 90 %。 轴承达到

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二、基本额定动载荷当基本额定寿命L 转时， 当基本额定寿命 10=106转时，轴承所能承受的 载荷值称基本额定动载荷 基本额定动载荷， /kN。 载荷值称基本额定动载荷，C /kN。

三、寿命计算公式PP L 10 = 常数 = C ε × 1 ε C ( 6 r) L10 = 10 6 P 10 ε

CP

0

1

2 L3

4

C L10 h = h 60 n P 轴承： 球轴承： ε =3 滚子轴承 ：ε =10/3L10 10 6 r

ε

(

)

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例1 轴承基本额定动载荷 C=51.5kN,Fr=12 000 N , 求L10=?

L 10

51500 C ε = ( ) = ( ) 12000 P(10 r )6

10 3

Fr

=128.4

P=?

Fa Fr

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四、滚动轴承的当量动载荷

C ε 6 L10 = ( ) 10 r P

当量动载荷是与实际载荷

等效的假想载荷。 当量动载荷是与实际载荷等效的假想载荷。对于同时承受径向力和轴向力的轴承 P=fp( XFr+Y Fa )

FrF a

径向和轴向载荷系数 N类 Fr 类 载荷系数

对于只承受径向力的向心轴承

P = f pFr

Fa

对于只能承受轴向力的推力轴承

P = f pFa

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对单列 3、6、7 类 轴承： 轴承：X、Y=?

α

FrF a

Fa 当 F ≤ e 时, X=1,Y=0 P=fp Fr r

表示轴向力较小，计算P 时可忽略 a 表示轴向力较小，计算 时可忽略FFa 当 F > e 时， X ≠ 0 , Y ≠ 0 P = f p ( XFr +YFa ) r

表示轴向力较大，计算 时应考虑 时应考虑F 表示轴向力较大，计算P时应考虑 a e-判断系数, e 值大的轴承，承受轴向载 -判断系数, 值大的轴承 的轴承， 荷的能力高。 荷的能力高。

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表13-5

系数X和Y单列轴承双列轴承 (成对安装单列轴承)

轴 承 类 型

Fa /Cor

e

Fa /Fr>e X Y1.55 1.45 1.31 1.15

Fa / Fr ≤e X Y

Fa /Fr > e X Y

Fa /Fr ≤ e X Y

深沟球轴承 60000型 (60000型)角α=15° =15°

0.084 0.11 0.17 0.28 0.058 0.087 0.12 0.17 0.29—

0.28 0.30 0.34 0.380.43 0.46 0.47 0.50 0.55

0.56

1

0

0.56

1.45

1

0

接(70000C型 (70000C型)

0.44

1.30 1.23 1.19 1.12 1.02

1

0

0.72

2.11 2.00 1.93 1.82 1.66

1

1.46 1.38 1.34 1.26 1.14

触α=25

球(70000AC型 (70000AC型)

0.68

0.41

0.87

1

0

0.67

1.41

1

0.92

轴 承

α=40 (70000B型 (70000B型)

—

1.14

0.35

0.57

1

0

0.57

0.93

1

0.55

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角接触轴承的轴向载荷F 五、角接触轴承的轴向载荷 a计算

Fr

FrFr 2Fr3

Fri

Fr1

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Fr

Fr

∑Fi =1

n

ri

Fr

αFr 2Fr3Fr1

Fi dFrin n

Q

∑

n

i =1

F ri > F r

Fi F = ∑F = ∑F tanα > F tanα d di ri ri =1 i =1

计算时派生轴向力 计算时派生轴向力Fd = 派生轴向力

××· ×× Fr 式给出

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派生轴向力F 表13-7 约有半数滚动体接触时派生轴向力 d的计算公式

圆 锥 滚 子 轴 承Fd=Fr /(2Y)

角 接 触 球 轴 承70000C 70000 15º) (α=15 ) Fd =e Fr 70000AC 70000 25º) (α=25 )Fd =0.68 Fr

70000B 70000 40º) (α=40 )Fd=1.14 r =1.14F

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角接触轴承的轴向载荷F 五、角接触轴承的轴向载荷 a计算Fd11

Fd 2

正装 2

Fr1

Fae

Fr 2

1) Fd 2 + Fae = Fd1 Fa1 = Fd1, Fa2 = Fd 2 2) Fd 2 + Fae > Fd1 3) Fd 2 + Fae < Fd1

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