2_滚动轴承的寿命计算

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1、§6－1键联接第6章键、花键、无键联接和销联接§6－3无键联接§6－4销联接轴承机械设计基础滚动轴承的寿命计算以深沟球轴承承受径向载荷Fr为例：上半圈滚动体不受力，下半圈各滚动体受力大小不相等，最下面的滚动体所受载荷最大。滚动轴承的工作情况分析机械设计基础轴承在工作状态下，滚动体与旋转套圈承受变化的脉动接触应力，固定套圈上最下端一点承受最大脉动接触应力。滚动体、动圈上确定点的应力变化σHto固定圈上确定点的应力变化σHto有载荷无载荷机械设计基础⑴疲劳点蚀轴承长期承受交变接触应力作用,元件表面会出现金属剥落——疲劳点蚀。会使轴承运转过程中产

2、生振动和噪声，旋转精度下降，并逐渐失去工作能力。疲劳点蚀是滚动轴承的主要失效形式。一、滚动轴承失效形式和计算准则1、失效形式机械设计基础⑵塑性变形对转速较低的轴承，在很大的冲击或静载荷作用下，滚道和滚动体出现塑性变形的凹坑。当变形量过大便不能正常工作。⑶磨损密封、润滑不良时，滚动体和套圈表面易产生磨粒磨损。机械设计基础◎对一般转速轴承，其主要失效形式是疲劳点蚀——进行轴承的寿命计算；◎对于低速或载荷较大轴承，主要失效形式是塑性——应进行静强度计算；◎对于高速轴承，其工作表面易过热，除了需要进行寿命计算外，还应验算极限转速。2、设计准则机械

3、设计基础轴承任一元件出现疲劳点蚀前工作的总转数或在一定转速下总的工作小时数称为轴承寿命。二、基本额定寿命和基本额定动载荷1、基本额定寿命由于材料、热处理、工艺等随机因素的影响，一批相同型号的轴承在相同条件下，其寿命并不相同，有的相差几十倍。一批相同型号的轴承在相同条件下运转，其中90％的轴承未出现疲劳点蚀前所运转的总转数或总工作时数——基本额定寿命。用L10(106r)或Lh表示。机械设计基础轴承的基本额定寿命为106r(即:L10=1)时所能承受的最大载荷——基本额定动载荷，以C表示。即：在基本额定动载荷C作用下，这些轴承中的90％可以

4、工作106r，而不发生疲劳点蚀。2、基本额定动载荷基本额定动载荷：对向心轴承指纯径向载荷，用Cr表示；对推力轴承指的是纯轴向载荷，用Ca表示。轴承基本额定动载荷可查阅有关设计手册或轴承生产厂家的产品样本。机械设计基础轴承在既承受轴向载荷又承受径向载荷，为了便于研究，将实际的轴向和径向载荷等效为一假想的当量动载荷P来处理。在当量动载荷作用下，轴承的工作寿命与在实际工作载荷下的寿命相等。P=X.Fr+Y.Fa三、滚动轴承的当量动载荷式中：P——当量动载荷(N)；Fr——轴承所承受的径向载荷(N)；Fa——轴承所承受的轴向载荷(N)；

5、X，Y——径向载荷系数和轴向载荷系数，查表25.8。机械设计基础式中：P——轴当量动载荷，N；L10—滚动轴承的基本额定寿命，106r；ε——轴寿命系数：对于球轴承ε＝3，对于滚子轴承ε＝10／3。四、滚动轴承寿命计算试验证明滚动轴承承的的载荷P与寿命L10的关系如图所示，其方程为：机械设计基础在实际应用中，习惯用工作小时数Lh描述轴承的寿命，若轴承的转速为n，L10=60nLh，则有：式中：fT——温度系数，考虑到在工作温度高于120℃时，轴承材料的硬度下降，导致轴承的基本额定动载荷C下降，其值查表25.9；fP——载荷系数，考虑冲击和

6、振动载荷对轴承当量动载荷的影响，其值查表25.10。机械设计基础☆还可根据载荷大小计算轴承应具的基本额定动载荷C′：在选择轴承型号时，应满足：C>C′。所选轴承必须满足：Lh>Lh′Lh′——轴承的预期寿命（h），各种机械的预期寿命可参考表25.11机械设计基础【例】已知一齿轮轴的转速n=2800r/min，轴承上的径向载荷Fr=5000N，轴向载荷Fa=2600N，工作平稳无冲击。要求轴承寿命Lh=5000h。选用轴承型号为6413，试判断所选轴承是否合适。⑴Fa/Cor=2600/78500=0.033查表25.8利用插值法查得：解:由轴承

7、手册查得，轴承6413：C=118000N，Cor=78500N。机械设计基础6413轴承的C=118000N大于计算所需的C‘=74011N，故所选轴承合用。⑵Fa/Fr=2600/5000=0.52>e根据e值查表25-8得：x=0.56，y=1.94（插值法）⑶当量动载荷P=x.Fr+y.Fa=0.56×5000+1.94×2600=7844N⑷查表25-9得：fT=1.0⑸查表25-10得：fp=1.0⑹计算额定动载荷由式（25-6）得：机械设计基础(1)根据工作条件，由表25.9查得fT=1；查表25.10，温度不超过100℃，得f

8、P=1.2，【思】某减速器的高速轴，已知其转速n＝960r／min，轴承处所受的径向载荷分别为Fr1＝1500N，Fr2=1200N，轴向工作载荷Fa