滚动轴承的寿命计算

第35讲•滚动轴承的寿命计算二轴承元件上的载荷及应力变化一轴承工作时元件上的载荷分布§17—5滚动轴承尺寸的选择固定圈：滚动体滚过便受力，大小不变→稳定的脉动循环载荷图13—7b⑴当轴承承受径向力Fr时，上半圈不受载下半圈受载⑵滚动体受力不均匀→受力变化：小→大→小承载区滚动体动圈｝在承载区，载荷零逐渐增大到最大，再逐渐减少到零图13—7a§13—5滚动轴承尺寸选择三轴向载荷对轴承元件载荷分布的影响一滚动轴承的失效形式及基本额定寿命(1)疲劳破坏(点蚀)(2)过大塑性变形←疲劳接触应力→←ｎ极低、Ｆ较大→静强度计算(3)磨损、胶合、内外圈和保持架破损→不正常结论：角接触轴承承受轴向载荷时→受载滚动体数目增多→承载能力提高→宜承受联合载荷（一）失效形式寿命计算（二）轴承的寿命轴承中任一元件出现疲劳点蚀前,一个套圈相对另一套圈的转数或工作小时数。指一批相同的轴承,在相同运转条件下，有90％的轴承没有发生疲劳点蚀前的转数或总工作小时数。1.轴承寿命：寓意：⑴一批轴承中有90％的寿命将比其基本额定寿命长⑵一个轴承在基本额定寿命期内正常工作的概率有90％，失效率为有10％2.基本额定寿命Ｌ10：滚动轴承的预期寿命表13—3基本额定动载荷：当轴承基本额定寿命为10６转时，轴承能承受的最大载荷，用C表示。二.滚动轴承的基本额定动载荷C=｛Cr——径向载荷或分量Ca——轴向载荷三.滚动轴承寿命的计算公式轴承寿命曲线：常数LC常数CLPPC1234=25.6L106208失效率不同寿命不同式中：n——转速r／minε——寿命指数球轴承ε＝３滚子轴承ε＝10/3Ｐ——当量动载荷假定的载荷→与实际载荷相当高温下轴承的C值将减少，引入温度系数ft表13—461010)(PCL)(16667)(60106PCnPCnLh（转）（h）四.当量动载荷Ｐ轴承寿命计算公式P＝fP（XFr＋YFa）P＝fP（XFr＋YFa）X、Y－径向、轴向载荷系数查表(13-5)ｆP－载荷系数，查表(13-6)Fr、Fa－轴承的径向、轴向力（注意区别轴上载荷）①查判断系数e→┌深沟球轴承—按f0Fa/C0rf0=14.7查e└角接触球轴承—按Fa/C0查e(Ｃ０－轴承的额定静载荷）②判Fa/Fr与e的关系→定X、YFa/Fr≤e－轴向力较小,可忽略不计,只计Ｒ→Ｐ＝fPＲ即：X=1,Y=0－轴向力较大,要计即：X≠1,Y≠0Fa/Fr＞e只能承受纯径向载荷的轴承（N、NA类）P＝fPFr设计轴承的基本方法：⑴由工作条件定轴承类型→×0000⑵由结构定轴承直径→×00××⑶初选型号→×××××→查C、C0⑷验算寿命：计算轴承载荷→查e、X、Y→计算P→计算Lh→分析轴承是否合格只能承受纯轴向载荷的轴承（5类）：P＝fPFa例１：已知齿轮轴采用一对6211轴承，已知轴承载荷Ｒ1=3500Ｎ，Fa1=1606Ｎ，R2=2500Ｎ，Fa2=０fP＝1.2，试求P1、P2。解：查得：C0=29200Ｎ①查e：②求X、Y:③求Ｐ:f0Fa1/C0=14.7×1606/29200=0.8085→e1在0.26~0.28之间,插值得e1=0.27Fa1/R1=1606/3500=0.459＞eX1=0.56,Y1=1.7∵Fa2=0X2=1,Y2=0P1=fP(X1R1+Y1Fa1)=1.2(0.56×3500+1.7×1606)=5628ＮP2=fPR2=1.2×2500=3000Ｎ∵P1＞P2∴１轴承危险，计算1的寿命8085.003.1689.003.126.028.028.01e五.轴承的轴向载荷Fa1.径向轴承－(6、1、2类)Fae1212FaeFd2.角接触轴承(3、7类)└一端固定、一端游动Fa1=Fae,Fa2=0Fae指向者受力Fa1=0,Fa2=Fae(1)派生轴向力Fd∵＞０，∴在Ｒ作用下→Fd→内外圈分离→∴成对使用Fd的大小→查表(13-7)┌两端固定→→固定端受力(2)安装型式（成对使用）角接触轴承应成对使用→以抵消派生轴向力和避免轴产生轴向窜动①正安装（X型、面对面）→两轴承外圈的窄边相对→Ｆd面对面跨距减少②反安装（O型、背对背）→两轴承外圈的宽边相对→Ｆd背对背跨距增大Fd1Fd2Fd1Fd2说明：轴承支点（压力中心）偏移，但为方便计算，仍取轴承宽度中点为支点(3)角接触轴承的轴向载荷Fa1、Fa2轴向载荷┌轴上外载荷Fae→Fa＝？└轴承的派生轴向力Fd分析：Fd1+Fae与Fd2比较FaeFd1Fd2S2⑴当Fd1+Fae＞Fd2⑵当Fd1+Fae＜Fd2→┌Fa1=└Fa2=→右边压紧→S2→Fd1+Fae＝Fd2+S2Fd1Fd2＋S2＝Fd1＋Fae→Fd1+Fae＋S1＝Fd2左边压紧→S1∴┌Fa1＝└Fa2＝Fd1＋S1＝Fd2－FaeFd2S1FaeFd1Fd2FaeFd1Fd2⑴当Fd1+Fae＞Fd2⑵当Fd1+Fae＜Fd2右边压紧左边压紧计算轴向载荷的方法:①画安装简图→标明轴承的派生轴向力Fd方向②计算Fd1、Fd2③根据Fd1、Fae、Fd2三者的关系判断压紧、放松端压紧端=除本身的派生轴向力外其余轴向力之和放松端=本身的派生轴向力Fd2Fd1Fae21R2R1右边压紧左边压紧判断压紧、放松端时要注意正、反装例２:一对反装7312AC轴承,R1＝5000N,R2＝8000N，Fae＝2000N，由1轴承指向2轴承，求Fa1、Fa2。解：①画安装简图→Fd2与Fae同向求Fd1，Fd2②求Fa1，Fa2∵Fd2＋Fae＝5440＋2000＝7440N＞Fd1＝3400NFa1＝Fd2＋Fae＝7440NFa12＝Fd2＝5440NFd1＝0.68R1＝0.68×5000＝3400NFd2＝0.68R2＝0.68×8000＝5440NFd1Fd2Fae12R1R2轴承1被压紧轴承2被放松六.轴承寿命计算步骤求R1、R2例３:接上题,如果n＝960r/min,fP＝1.2,求轴承寿命。→求Fa1、Fa2→求P1、P2→求Lh(C′)解：查得7212AC轴承的C＝42800N，e＝0.68Fa1／R1＝7440／5000＝1.488＞eX1＝0.41，Y1＝0.87P1＝fP(X1R1＋Y1A1)＝1.2(0.41×5000＋0.87×7440)＝10227.36NFa2／R2＝5440／8000＝0.68=eP2＝fPR2＝1.2×8000＝9600NX2＝1,Y2＝0∵P1＞P2∴Ⅱ轴承危险Fa1＝7440NFa2＝5440NR1＝5000N,R2＝8000NhPCnLh127236.1022742800960166671666731七滚动轴承的静载荷当量静载荷：P0=X0Fr+Y0Fa按轴承静载能力选择轴承C0≥S0P0S0查表13—8作业布置•P40617-12、17-13、17-15