轴承设计寿命计算公式
本文档主要介绍了轴承设计寿命计算公式的相关知识点,涵盖了滚动轴承承载能力的一般说明、滚动轴承的寿命计算、温度系数、当量动载荷、载荷系数、动载荷系数、成对轴承所受轴向力、成对轴承当量动载荷、修正额定寿命计算等方面。
一、滚动轴承承载能力的一般说明
滚动轴承的承载能力与轴承类型和尺寸有关。相同外形尺寸下,滚子轴承的承载能力约为球轴承的 1.5~3 倍。向心类轴承主要用于承受径向载荷,推力类轴承主要用于承受轴向载荷。角接触轴承同时承受径向载荷和轴向载荷的联合作用,其轴向承载能力的大小随接触角 α 的增大而增大。
二、滚动轴承的寿命计算
滚动轴承的寿命计算可表示为以下公式:
式中:L10──基本额定寿命(106转);L10h──基本额定寿命(小时 h);C──基本额定动载荷,由轴承类型、尺寸查表获得;P──当量动载荷(N),根据所受径向力、轴向力合成计算;ft──温度系数,由表 1 查得;n──轴承工作转速(r/min);e──寿命指数(球轴承为3,滚子轴承为10/3)。
三、温度系数 ft
当滚动轴承工作温度高于 120℃时,需引入温度系数(表 1)。表 1 中列出了不同工作温度下的温度系数。
四、当量动载荷
当滚动轴承同时承受径向载荷和轴向载荷时,当量载荷的基本计算公式为:
式中:P──当量动载荷,N;Fr──径向载荷,N;Fa──轴向载荷,N;X──径向动载荷系数;Y──轴向动载荷系数;fp──负荷系数。
五、载荷系数 fp
当轴承承受有冲击载荷时,当量动载荷计算时,引入载荷系数(表 2)。表 2 中列出了不同的冲击载荷系数 fp。
六、动载荷系数 X、Y
动载荷系数 X、Y 的计算公式为:
式中:X──径向动载荷系数;Y──轴向动载荷系数。
七、成对轴承所受轴向力
计算公式:
式中 e 为判断系数,可由表 4 查出;Y 应取表 5 中的数值。
八、成对轴承当量动载荷
根据基本公式:
式中:P──当量动载荷,N;Fr──径向载荷,N;Fa──轴向载荷,N;X──径向动载荷系数;Y──轴向动载荷系数;fp──负荷系数。
九、修正额定寿命计算
对于要求不同的可靠度、特殊的轴承性能以及运转条件不属于正常情况下的轴承寿命计算时,可采用修正额定寿命计算公式:
式中:L10h'──特殊的轴承性能、运转条件以及不同可靠度要求下的修正额定寿命(106转);a1──可靠度的寿命修正系数;a2──特殊的轴承性能寿命修正系数;a3──运转条件的寿命修正系数。
(1)可靠性寿命修正系数 a1
当轴承的可靠性不为 90%时,应加入可靠性寿命修正系数(表 7)。
(2)运转条件的寿命修正系数 a3
●正常运转条件下,可取 a3=1;
●润滑条件十分理想时,可取 a3>1;
●润滑条件不好时,可取 a3<1。
(3)特殊的轴承性能寿命修正系数 a2
●采用夹杂物含量非常低或经过特别分析处理的钢材,可取 ;
●采用特殊的材料、工艺或设计,而润滑却不良时,a2 通常不能大于 1 的值;
●若采用特殊的热处理造成材料硬度降低而导致轴承寿命下降,应选取相应减小的 a2 值。
本文档提供了详细的轴承设计寿命计算公式,涵盖了滚动轴承承载能力的一般说明、滚动轴承的寿命计算、温度系数、当量动载荷、载荷系数、动载荷系数、成对轴承所受轴向力、成对轴承当量动载荷、修正额定寿命计算等方面的知识点。