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首頁(yè) > 滾動(dòng)軸承的校核計(jì)算
1 基本概念
1．軸承壽命：軸承中任一元件出現(xiàn)疲勞剝落擴(kuò)展跡象前運(yùn)轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)或一定轉(zhuǎn)速下的工作小時(shí)數(shù)。
批量生產(chǎn)的元件，由于材料的不均勻性，導(dǎo)致軸承的壽命有很大的離散性，最長(zhǎng)和最短的壽命可達(dá)幾十倍，必須采用統(tǒng)計(jì)的方法進(jìn)行處理。
2．基本額定壽命：是指90％可靠度、常用材料和加工質(zhì)量、常規(guī)運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的壽命，以符號(hào)L10（r）或L10h（h）表示。
3．基本額定動(dòng)載荷（C）：基本額定壽命為一百萬(wàn)轉(zhuǎn)（106）時(shí)軸承所能承受的恒定載荷。即在基本額定動(dòng)載荷作用下，軸承可以工作106 轉(zhuǎn)而不發(fā)生點(diǎn)蝕失效，其可靠度為90％?；绢~定動(dòng)載荷大，軸承抗疲勞的承載能力相應(yīng)較強(qiáng)。
4．基本額定靜載荷（徑向C0r，軸向C0a）：是指軸承最大載荷滾動(dòng)體與滾道接觸中心處引起以下接觸應(yīng)力時(shí)所相當(dāng)?shù)募傧髲较蜉d荷或中心軸向靜載荷。
在設(shè)計(jì)中常用到滾動(dòng)軸承的三個(gè)基本參數(shù)：滿足一定疲勞壽命要求的基本額定動(dòng)載荷Cr（徑向）或Ca（軸向），滿足一定靜強(qiáng)度要求的基本額定靜強(qiáng)度C0r（徑向）或C0a（軸向）和控制軸承磨損的極限轉(zhuǎn)速N0。各種軸承性能指標(biāo)值C、C0、N0等可查有關(guān)手冊(cè)。
2 壽命校核計(jì)算公式
滾動(dòng)軸承的壽命隨載荷的增大而降低，壽命與載荷的關(guān)系曲線如圖17-6，其曲線方程為
PεL10=常數(shù)
其中 P-當(dāng)量動(dòng)載荷，N；L10-基本額定壽命，常以106r為單位（當(dāng)壽命為一百萬(wàn)轉(zhuǎn)時(shí)，L10=1）；ε-壽命指數(shù)，球軸承ε=3，滾子軸承ε=10/3。
由手冊(cè)查得的基本額定動(dòng)載荷C是以L10=1、可靠度為90％為依據(jù)的。由此可得當(dāng)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷為P時(shí)以轉(zhuǎn)速為單位的基本額定壽命L10為
Cε×1=Pε×L10
L10=(C/P)ε 106r (17.6)
若軸承工作轉(zhuǎn)速為n r/min，可求出以小時(shí)數(shù)為單位的基本額定壽命
h （17.7）
應(yīng)取L10≥Lh＇。 Lh ＇為軸承的預(yù)期使用壽命。通常參照機(jī)器大修期限的預(yù)期使用壽命。
若已知軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷P和預(yù)期使用壽命Lh＇，則可按下式求得相應(yīng)的計(jì)算額定動(dòng)載荷C＇，它與所選用軸承型號(hào)的C值必須滿足下式要求
N （17.8）
3 當(dāng)量動(dòng)載荷
在實(shí)際工況中，滾動(dòng)軸承常同時(shí)受徑向和軸向聯(lián)合載荷，為了計(jì)算軸承壽命時(shí)將基本額定動(dòng)載荷與實(shí)際載荷在相同條件下比較，需將實(shí)際工作載荷轉(zhuǎn)化為當(dāng)量動(dòng)載荷。在當(dāng)量動(dòng)載荷作用下，軸承的壽命與實(shí)際聯(lián)合載荷下軸承的壽命相同。當(dāng)量動(dòng)載荷P的計(jì)算公式是
P=XFr+YFa
式中Fr-徑向載荷，N；Fa-軸向載荷，N；X，Y-徑向動(dòng)載荷系數(shù)和軸向動(dòng)載荷系數(shù)，由表17-7查取。
4角接觸軸承的載荷計(jì)算
對(duì)"3"、"7"類軸承，由于本身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，當(dāng)有徑向力作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生派生S，在計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮。
1． 裝配形式必須成對(duì)安裝：正裝（或稱為"面對(duì)面"）-兩支點(diǎn)距離較短；見(jiàn)圖17-7a。 反裝（或成為"背靠背"）-兩指點(diǎn)距離較長(zhǎng)，適用于懸臂安裝傳動(dòng)件的軸承，見(jiàn)圖17-7b。
2. 軸承作用力在軸上的作用點(diǎn)
軸上支點(diǎn)是在滾動(dòng)體與滾道接觸點(diǎn)法線與軸線交點(diǎn)上，見(jiàn)圖17-8。圖中的O，距外端面的距離為a，此值可查手冊(cè)。
3.軸向力的計(jì)算
分析角接觸軸承所受的軸向載荷要同時(shí)考慮由徑向力引起的附加軸向力和作用于軸上的其他工作軸向力，根據(jù)具體情況由力的平衡關(guān)系進(jìn)行計(jì)算。
FR和FA分別為作用于軸上的徑向和軸向載荷，兩軸承的徑向反力為Fr1及Fr2，相應(yīng)產(chǎn)生的附加軸向力則為Fs1和Fs2。作用于軸上的各軸向力如圖17-10。
根據(jù)軸的平衡關(guān)系按下列兩種情況分析軸承Ⅰ、Ⅱ所受的軸向力：
-如果FS1+FA>Fs2（圖17-11），軸有向右移動(dòng)的趨勢(shì)，使軸承Ⅱ"壓緊"，軸的右端將通過(guò)軸承Ⅱ受一平衡反力Fs2＇，由此可求出軸承Ⅱ的軸向力為
Fa2=Fs2+Fs2＇=Fs1+FA
因軸承Ⅰ只受附加軸向力，故
Fa1=FS1
-如果FS1+FAs2（圖17-12），軸有向左移動(dòng)的趨勢(shì)，使軸承Ⅰ"壓緊"，此時(shí)軸的左端將通過(guò)軸承Ⅰ受一平衡反力Fs1＇，由此可求出兩軸承上的軸向力分別為
Fa1=Fs1+FS1＇=Fs2-FA
Fa2=Fs2
計(jì)算角接觸軸承軸向力的方法可歸納如下：1）判明軸上全部軸向力（包括外載荷和軸承的附加軸向力）合力的指向，確定"壓緊"端軸承；2）"壓緊"端軸承的軸向力等于除本身的附加軸向力外其他所有軸向力的代數(shù)和；3）另一端軸承的軸向力等于它本身的附加軸向力。
5 靜載荷及極限轉(zhuǎn)速計(jì)算公式
1．靜載荷計(jì)算
靜載荷是指軸承套圈相對(duì)轉(zhuǎn)速為零時(shí)作用在軸承上的載荷。為了限制滾動(dòng)軸承在靜載荷作用下產(chǎn)生過(guò)大的接觸應(yīng)力和永久變形，需進(jìn)行靜載荷計(jì)算。按額定靜載荷選擇軸承，其基本公式為
C0≥C0＇=S0P0
式中C0-基本額定靜載荷，N；C0＇-計(jì)算額定靜載荷，N；P0-當(dāng)量靜載荷，N；S0-安全系數(shù)。
靜止軸承、緩慢擺動(dòng)或轉(zhuǎn)速極低的軸承，安全系數(shù)可參考表17-9選取。
若軸承轉(zhuǎn)速較低，對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)精度和摩擦力矩要求不高時(shí)，允許有較大的接觸應(yīng)力，可取S0<1。推力調(diào)心滾子軸承，不論是否旋轉(zhuǎn)，均應(yīng)取S0≥4。
2．極限轉(zhuǎn)速
滾動(dòng)軸承轉(zhuǎn)速過(guò)高時(shí)會(huì)使摩擦面間產(chǎn)生高溫，影響潤(rùn)滑劑性能，破壞油膜，從而導(dǎo)致滾動(dòng)體回火或元件膠合失效。
滾動(dòng)軸承的極限轉(zhuǎn)速N0是指軸承在一定的工作條件下，達(dá)到所能承受最高熱平衡溫度時(shí)的轉(zhuǎn)速值。軸承的工作轉(zhuǎn)速應(yīng)低于其極限轉(zhuǎn)速。
滾動(dòng)軸承性能表中所給出的極限轉(zhuǎn)速值分別是在脂潤(rùn)滑和油潤(rùn)滑條件下確定的，且僅適用于0級(jí)公差、潤(rùn)滑冷卻正常、與剛性軸承座和軸配合、軸承載荷P≤0.1C（C為軸承的基本額定動(dòng)載荷，向心軸承只受徑向載荷，推力軸承只受軸向載荷）的軸承。
當(dāng)滾動(dòng)軸承載荷P>0.1C時(shí)，接觸應(yīng)力將增大；軸承承受聯(lián)合載荷時(shí)，受載滾動(dòng)體將增加，這都會(huì)增大軸承接觸表面間的摩擦，使?jié)櫥瑺顟B(tài)變壞。此時(shí)，極限轉(zhuǎn)速值應(yīng)修正，實(shí)際許用轉(zhuǎn)速值可按下式計(jì)算
N=f1f2N0
式中 N-實(shí)際許用轉(zhuǎn)速，r/min；N0-軸承的極限轉(zhuǎn)速，r/min；f1-載荷系數(shù)；f2-載荷分布系數(shù)。
