滚动轴承的寿命计算.pdf

滚动轴承寿命计算辅导滚动轴承寿命计算辅导 一 基本概念 一 基本概念 滚动轴承主要失效形式及设计准则 滚动轴承主要失效形式及设计准则 1 1 疲劳点蚀失效 是指滚动轴承的滚动体或内外圈上出现的点蚀 疲劳点蚀失效 是指滚动轴承的滚动体或内外圈上出现的点蚀 斑点 斑点 设计准则 防止产生疲劳点蚀失效需进行寿命计算 设计准则 防止产生疲劳点蚀失效需进行寿命计算 L Lh h L Lh h 2 2 塑性变形失效 是指内外圈或滚动体产生过量的塑性变形 塑性变形失效 是指内外圈或滚动体产生过量的塑性变形 设计准则 防止产生塑性变形失效需进行静负荷计算 设计准则 防止产生塑性变形失效需进行静负荷计算 P PO O P PO O 3 3 磨损失效 是指内外圈 磨损失效 是指内外圈或滚动体的过量磨损 或滚动体的过量磨损 设计准则 防止产生磨损失效需限制转速 设计准则 防止产生磨损失效需限制转速 n nmaxmax n nlimlim 滚动轴承寿命计算中的基本概念 滚动轴承寿命计算中的基本概念 1 1 滚动轴承寿命 滚动轴承寿命 是指滚动轴承内外圈或滚动体在发生第一个疲劳点蚀前总转动是指滚动轴承内外圈或滚动体在发生第一个疲劳点蚀前总转动 次数或总工作时间 次数或总工作时间 注 滚动轴承寿命是相当离散的 即同一批生产出的同类注 滚动轴承寿命是相当离散的 即同一批生产出的同类 滚动轴承 其寿命相差很大 滚动轴承 其寿命相差很大 2 2 可靠度 可靠度 R R 由于滚动轴承寿命的离散性 由于滚动轴承寿命的离散性 需对生产的需对生产的滚动滚动轴承的进行抽样试轴承的进行抽样试 验 以检验滚动轴承的合格率 验 以检验滚动轴承的合格率 设抽样试验件数为设抽样试验件数为 N NT T 在特定的 在特定的载荷下进行加载试验 经过一个载荷下进行加载试验 经过一个 特定的时间 转次特定的时间 转次 L L 或时间或时间 L LH H 后 其中有 后 其中有 N Nf f件发生点蚀 滚动轴件发生点蚀 滚动轴 承的可靠度承的可靠度 R R R 注 滚动轴承的可靠度与试验中所加的载荷和试验时间有关 注 滚动轴承的可靠度与试验中所加的载荷和试验时间有关 国标规定 国标规定 滚动轴承试验载荷 滚动轴承试验载荷 C C 对向心类和角接触类滚动轴承的试验载荷是纯径向载荷 对向心类和角接触类滚动轴承的试验载荷是纯径向载荷 C C Cr Cr FrFr 对仅能承受轴向载荷的推力轴承的试验载荷是纯轴向载荷 对仅能承受轴向载荷的推力轴承的试验载荷是纯轴向载荷 C C Ca Ca FaFa 试验时间 试验时间 L 10L 10 6 6 转次 转次 在试验载荷为 在试验载荷为 C C 试验时间为 试验时间为 L 10L 10 6 6 转次时 滚动轴承的转次时 滚动轴承的 可靠度可靠度 R R 90 90 时 滚动轴承合格 时 滚动轴承合格 3 3 基本基本额定寿命额定寿命 L L 或或 LhLh 滚动轴承的额定寿命是指滚动轴承在可靠度滚动轴承的额定寿命是指滚动轴承在可靠度 R 90 R 90 试验载荷 试验载荷 为为 C C 时的寿命 即时的寿命 即是试验时间是试验时间 1010 6 6 转次 转次 L 10L 10 6 6 转次 转次 4 4 基本额定动载基本额定动载荷荷 C C 滚动轴承的额定动负荷滚动轴承的额定动负荷 C C 是指在可靠度是指在可靠度 R 90 R 90 试验时间为 试验时间为 1010 6 6 转次时轴承所能承受的最大载荷 既是滚动轴承的试验载荷 转次时轴承所能承受的最大载荷 既是滚动轴承的试验载荷 注 各类滚动轴承的额定动负荷注 各类滚动轴承的额定动负荷 C C 可查机械设计手册确定 可查机械设计手册确定 5 5 滚动轴承的寿命 滚动轴承的寿命计算 计算 滚动轴承寿命计算是解决当实际滚动轴承上承受的载荷不等于额滚动轴承寿命计算是解决当实际滚动轴承上承受的载荷不等于额 定动负荷时 滚动轴承的寿命是多少 即 定动负荷时 滚动轴承的寿命是多少 即 滚动轴承上载荷滚动轴承上载荷 P CP C 时 轴承寿命是时 轴承寿命是 L 10L 10 6 6 转次 转次 当滚动轴承上实际动负荷当滚动轴承上实际动负荷 P P C C 时 轴承寿命时 轴承寿命 L L 或或 Lh Lh 注 滚动轴承寿命计算是防止轴承产生疲劳点蚀失效所进行的计注 滚动轴承寿命计算是防止轴承产生疲劳点蚀失效所进行的计 算 算 实际实际 L L L L 或或 LhLh LhLh 式中式中 L L LhLh 是滚动轴承预期是滚动轴承预期寿命 可查寿命 可查教材或教材或手册手册 确定 确定 滚动轴承寿命曲线 滚动轴承寿命曲线 寿命曲线寿命曲线 二二 滚动轴承寿命计算 滚动轴承寿命计算 计算公式 计算公式 Lh 或 或 Lh 式中 式中 是轴承的寿命指数 对于球轴承 是轴承的寿命指数 对于球轴承 3 3 对于滚子轴承 对于滚子轴承 10 3 10 3 n n 是轴承转速 是轴承转速 n n 越高 轴承寿命越低 当越高 轴承寿命越低 当 P P 一定时 一定时 n n 增加一倍 轴增加一倍 轴承寿命减少一倍 当转速承寿命减少一倍 当转速 n n 一定时 一定时 P P 增加一增加一 倍 轴承寿命减少 倍 轴承寿命减少 1 21 2 倍 倍 C C 是基本额定动载荷 可查手册确定 是基本额定动载荷 可查手册确定 P P 当量动负荷当量动负荷 即将轴承上实际载荷 即将轴承上实际载荷 FrFr 和和 FaFa 转化为 转化为 与基本额定动负荷与基本额定动负荷 C C 方向相同后的载荷 方向相同后的载荷 当量动载荷当量动载荷 P P 的计算 的计算 P XFr YFaP XFr YFa 式中 式中 X X Y Y 分别是径向载荷和轴向载荷折算系数 分别是径向载荷和轴向载荷折算系数 FrFr 和和 FaFa 是轴承所承受的径向和轴向载荷 是轴承所承受的径向和轴向载荷 轴承寿命计算步骤 轴承寿命计算步骤 1 1 轴承上径向载 轴承上径向载荷荷 FrFr 和轴向和轴向 FaFa 载荷计算载荷计算 径向载荷 径向载荷 FrFr 计算 计算 计算方法 应用求梁的支反力方法利用力平衡方程式求解计算方法 应用求梁的支反力方法利用力平衡方程式求解 径向力 径向力 例 求下列各图中轴承例 求下列各图中轴承 A A 轴承 轴承 B B 的径向力的径向力 F FAr Ar和和 F FBrBr A A 图图 B B 图图 C C 图图 求解方法 求解方法 m mA A 0 0 可可求得求得 F FBr Br m mB B 0 0 可可求得求得 F FArAr 注 在列力矩平衡方程式时应注意注 在列力矩平衡方程式时应注意 F FA A对支反点力矩的计算 对支反点力矩的计算 2 2 轴承轴向力 轴承轴向力 F FAa Aa和和 F FB aB a的计算 的计算 向心类 向心类 0 0 轴承 轴承 轴向力轴向力 F FA A由它指向的轴承承受 如下图 由它指向的轴承承受 如下图 F FAa Aa F FA A F FB aB a 0 0 角接触轴承 角接触轴承 0 0 9090 先计算轴承派生内部轴向力 先计算轴承派生内部轴向力和 和计算见教材表计算见教材表 1414 8 8 F FAa Aa和和 F FB aB a的计算 的计算 Fa Fa 比较取大值 比较取大值 F FAa Aa F FB a B a 确定 当另一轴承内部轴向力方向与 确定 当另一轴承内部轴向力方向与 F FA A方向相同方向相同 时取 时取 相反时取 相反时取 例 教材例例 教材例 1414 1 1 F FAa Aa F FA2A2 1400 1400 F FB a B a F FA1A1 2280 3 3 当量动载荷 当量动载荷 P P 计算 计算 P XFr YFaP XFr YFa X X Y Y 系数确定 系数确定 查表查表 1414 7 7 确定确定 e e 值 值 比较各轴承的比较各轴承的与 e 值值 查表 查表 14 7 确确定定 X Y 值 值 计算计算 PA PB的值的值 PA X XA AF FA Ar Yr YA AF FA Aa a PB X XB BF FB Br Yr YB BF FB Ba a 比较比较 PA和和 PB 其中大的 其中大的 P P 轴承寿命低 轴承寿命低 4 4 轴承寿命计算 轴承寿命计算 将 将 PA PB 大值带入轴承寿命计算公式中计算轴上轴承 大值带入轴承寿命计算公式中计算轴上轴承 寿命 寿命 典型例题 典型例题 图示某悬臂布置的齿轮轴 两端轴承为图示某悬臂布置的齿轮轴 两端轴承为 62086208 已知 已知 F Fn 2000N n 2000N 45 45 试求 试求 两轴承的径向力 两轴承的径向力 F FAr Ar F FBrBr和轴向力和轴向力 F FAaAa F FBaBa 哪个轴承寿命低 为什么 哪个轴承寿命低 为什么 试计算轴承寿命 试计算轴承寿命 F F 0 7Fr 0 7Fr e 0 7e 0 7 主要主要解解题步骤题步骤 F FR R Fn sin Fn sin F FA A Fn cos Fn cos 计算径向力 计算径向力 F FAr Ar F FBrBr m mA A 0 0 F FBr Br 2L F 2L FR R L 0 L 0 求得求得 F FBrBr F FR R 2 2 m mB B 0 0 F FAr Ar 2L 2L F FR R 3L 0 3L 0 求得求得 F FArAr F FR R 3 23 2 计算轴承内部轴向力 计算轴承内部轴向力 0 7 F FAr Ar 0 7 0 7 F FR R 3 2 3 2 0 7 0 7 F FBrBr 0 7 0 7 F FR R 2 2 注意内部轴向力方向判别 注意内部轴向力方向判别 计算轴向力 计算轴向力 F FAa Aa F FBaBa FAa 比较取大值比较取大值 FBa 比较取大值比较取大值 计算轴承当量动载荷 计算轴承当量动载荷 PA PB 比较 比较 与与 e 与与 e 查表查表 14 7确定确定 X Y