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第四十八讲 下一讲 学时：2学时 课题：16.2.3 滚动轴承尺寸的选择 目的任务：掌握滚动轴承的寿命计算，理解基本额定寿命与基本额定动载荷 重点:滚动轴承的寿命计算 难点：基本额定动载荷 教学方法：多媒体 16.2.3 滚动轴承尺寸的选择 1.滚动轴承的失效形式 (1) 疲劳点蚀 在载荷作用下，滚动体和内外圈接触处将产生接触应力。 当接触应力循环次数达到一定数值后，内外圈滚道或滚动体表面将形成疲劳点蚀，使轴承失去工作能力，即失效。
在过大的静载荷或冲击载荷作用下，滚动体和内外圈滚道可能产生塑性变形，致使轴承不能正常工作而失效。 (3) 磨损 轴承在密封不可靠、润滑剂不清洁或多尘环境下工作时，轴承易产生磨粒磨损。 2.滚动轴承的尺寸选择 正常工作条件下的滚动轴承，绝大多数是因为疲劳点蚀而失效，所以滚动轴承应进行接触疲劳寿命计算。 （1）基本额定寿命和基本额定动载荷 ① 寿命 轴承中任何一个元件出现疲劳点蚀以前运转的总转数，或轴承在一定转速下工作的小时数称为轴承的寿命。
② 基本额定寿命 一批同型号的轴承即使在同样的工作条件下运转，由于材料、热处理及加工因素等的影响，各轴承的寿命也不会完全相同。 一批同型号的轴承在相同条件下运转时，90%的轴承未发生疲劳点蚀前运转的总转数，或在一定转速下工作的小时数，称为轴承的基本额定寿命，分别以L10(106转为单位)和L10h(小时为单位)表示。 ③ 基本额定动载荷 基本额定寿命为106转，即L10=1时轴承能承受的最大载荷称为基本额定动载荷，用符号C表示。 基本额定动载荷是衡量轴承抵抗疲劳点蚀能力的主要指标。 如果轴承的基本额定动载荷大．则其抗疲劳点蚀的能力强。 对于向心轴承，基本额定动载荷是指径向载荷，用Cr表示；对于推力轴承是指轴向载荷，以Ca表示 轴承的基本额定动载荷值可由设计手册查得。 （2）当量动载荷 如果作用在轴承上的实际载荷是径向载荷Fr和轴向载荷Fa的复合作用时，为了计算轴承寿命时能与基本额定动载荷作等价比较，需将实际工作载荷转化为等效的当量动载荷P。在当量动载荷P作用下的寿命与实际工作载荷条件下的寿命相同。 当量动载荷的计算公式如下： ①向心轴承（"6"类、"1"类、"2"类） 当Fa/Fr≤e时， P=fpFr 当Fa/Fr>e时， P=fp(XFr+YFa) 式中, fP为载荷系数，见表16-8；X、Y分别为径向载荷系数和轴向载荷系数，见表16-9；e为轴向载荷影响系数，见表16-9。 ②圆柱滚子轴承（"N"类） 圆柱滚子轴承一般只能承受径向载荷，当量动载荷为 P=fpFr ③推力轴承 推力轴承只能承受轴向载荷，当量动载荷为 P=fpFa 载荷系数fP
当量动载荷的X、Y系数
C0r为径向基本额定静载荷，由产品目录查出。α具体数值由产品目录或有关手册查出。 （3）滚动轴承的寿命计算公式 大量试验证明，滚动轴承的寿命与轴承的基本额定动载荷、轴承所受的载荷（当量动载荷）等有关，其方程为 PεL10=常数
因此滚动轴承的寿命计算基本公式为
若用给定转速n下的工作小时数来表示，则为
上述公式是在温度低于1000C的条件下得出的，当温度高于1000C时，会使额定动载荷C值降低，因而要引入温度系数fT得
式中[Lh] 为轴承的预期寿命，单位为h，可根据机器的具体要求或参考表确定。 温度系数fT
轴承预期寿命的参考值
若以基本额定动载荷C表示，可得
（4）角接触轴承的轴向载荷计算(对于角接触球轴承“7”和圆锥滚子轴承“3”的轴向力求法) ① 角接触轴承的内部轴向力 负荷作用中心
角接触轴承的内部轴向力Fs
两种情况：
则轴有右移的趋势，此时轴承Ⅱ由于被端盖顶住而压紧（简称紧端）；而轴承Ⅰ则被放松（称松端）。
由此得两轴承所受的实际轴向载荷分别为：
轴有左移的趋势，此时轴承Ⅰ由于被端盖顶住而压紧（简称紧端），而轴承Ⅱ则被放松(称松端)。
由以上分析，可得出角接触轴承的实际轴向载荷的计算方法要点： 1）根据轴承的安装方式，确定内部轴向力的大小及方向； 2）判断全部轴向载荷合力的方向，确定被压紧的轴承(紧端)及被放松的轴承(松端)； 3） “紧端”轴承所受的实际轴向载荷，应为除了自身内部轴向力之外，其它所有轴向力的代数和；“松端”轴承所受的实际轴向载荷，等于自身内部轴向力。 |
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