滚动轴承设计

滚动轴承承载能力的一般说明

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。

滚动轴承的寿命计算

二、滚动轴承的寿命计算

轴承的寿命与载荷间的关系可表示为下列公式：
　或　　
式中： L₁₀──基本额定寿命（10⁶转）；
L_h──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；
f_t──温度系数，由表1查得；
n──轴承工作转速（r/min）；
ε──寿命指数（球轴承ε=3 ，滚子轴承ε=3.3333 ）

温度系数ft

三、温度系数f_t

当滚动轴承工作温度高于120℃时，需引入温度系数（表1）

表1　温度系数

工作温度/℃	<120	125	150	175	200	225	250	300
ft	1.00	0.95	0.90	0.85	0.80	0.75	0.70	0.60

当量动载荷

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
P=F_p(XF_r+YF_a)
式中：P——当量动载荷，N；
F_r——径向载荷，N；
F_a——轴向载荷，N；
X——径向动载荷系数；
Y——轴向动载荷系数；
F_p——负荷系数。

载荷系数fp

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　冲击载荷系数f_p

载荷性质	fp	举例
无冲击或轻微冲击	1.0～1.2	电机、汽轮机、通风机、水泵等
中等冲击	1.2～1.8	车辆、机床、起重机、内燃机等
强大冲击	1.8～3.0	破碎机、轧钢机、振动筛等

动载荷系数X、Y

六、动载荷系数X、Y

安全因数S0

七、安全因数S0

表8-2-30 静止轴承安全因数

轴承使用场合		S0
飞机变距螺旋桨叶片		≥0.5
水坝闸门装置		≥1
吊桥		≥1.5
附加动载荷	较小的大型起重机吊钩	≥1
	很大的小型装卸起重机吊钩	≥1.6

表8-2-31 旋转轴承安全因数

使用要求和载荷性质	S0
	球轴承	滚子轴承
对旋转精度及平稳性要求较高，或承受冲击载荷	1.5~2	2.5~4
正常使用	0.5~2	1~3.5
对旋转精度及平稳性要求较低，没有冲击和振动	0.5~2	1~3

成对轴承所受轴向力

八、成对轴承所受轴向力
计算公式：
角接触球轴承：S=eF_r
圆锥滚子轴承：S=F_r/2Y
式中e为判断系数，可由表4查出；Y应取表5中F_a/F_r > e的数值。
●正排列：若
S₁+F_a > S₂　　
则F_a1=S₁　　　
F_a2=S₁+F_a
若S₁+F_a < S₂　　　　　　
则F_a1=S₂-F_a　　　
F_a2=S₂　
●反排列：若
S₂+F_a > S₁　　　　
则F_a1=F_a+ S₂
F_a2=S₂　　　
若S₂+F_a < S₁　　　　　　　
则F_a1= S₁
F_a2=S₁-F_a　　

成对轴承当量动载荷

九、成对轴承当量动载荷
根据基本公式：
P₁=F_p(X₁F_r1+Y₁F_a1)
P₂=F_p(X₂F_r2+Y₂F_a2)
式中：P——当量动载荷，N；
F_r——径向载荷，N；
F_a——轴向载荷，N；
X——径向动载荷系数；
Y——轴向动载荷系数；
F_p——负荷系数。

修正额定寿命计算

十、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：L_na──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1）
表1　可靠性寿命修正系数a₁

可靠度（%）	90	95	96	97	98	99
a1	1	0.62	0.53	0.44	0.33	0.21

（2）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a₂ ≥1；
●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。

（3）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。