滚动轴承的寿命计算(1)ppt课件

1、61 键联接键联接 第第6章章 键、花键、无键联接和销联接键、花键、无键联接和销联接63 无键联接无键联接 64 销联接销联接 轴轴 承承滚动轴承的寿命计算滚动轴承的寿命计算 以深沟球轴承接受径向载荷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。滚动轴承的任务情况分析滚动轴承的任务情况分析 轴承在任务形状下，滚动体与旋转套圈接受变化的脉动接触应力，固定套圈上最下端一点接受最大脉动接触应力。滚动体、动圈上确定点的应力变化滚动体、动圈上确定点的应力变化 Hto固定圈上确定点的应力变化固定圈上确定点的应力变化 Hto有载荷有载荷无载荷无载荷 疲劳点蚀疲劳点

2、蚀 轴承长期接受交变接触应力作用轴承长期接受交变接触应力作用,元件外表会元件外表会出现金属剥落出现金属剥落疲劳点蚀。疲劳点蚀。 会使轴承运转过程中产生振动和噪声，旋转会使轴承运转过程中产生振动和噪声，旋转精度下降，并逐渐失去任务才干。精度下降，并逐渐失去任务才干。 疲劳点蚀是滚动轴承的主要失效方式。疲劳点蚀是滚动轴承的主要失效方式。 一、滚动轴承失效方式和计算准那么一、滚动轴承失效方式和计算准那么1 1、失效方式、失效方式 塑性变形塑性变形 对转速较低的轴承，在很大的冲击或静载荷对转速较低的轴承，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。作用下，滚道和滚动体出现塑性变形的凹坑

3、。 当变形量过大便不能正常任务。当变形量过大便不能正常任务。 磨损磨损 密封、光滑不良时，滚动体和套圈外表易产生密封、光滑不良时，滚动体和套圈外表易产生磨粒磨损。磨粒磨损。对普通转速轴承，其主要失效方式是疲劳点蚀进展轴承的寿命计算； 对于低速或载荷较大轴承，主要失效方式是塑性应进展静强度计算； 对于高速轴承，其任务外表易过热，除了需要进展寿命计算外，还应验算极限转速。2 2、设计准那么、设计准那么 轴承任一元件出现疲劳点蚀前任务的总转数或在一轴承任一元件出现疲劳点蚀前任务的总转数或在一定转速下总的任务小时数称为轴承寿命。定转速下总的任务小时数称为轴承寿命。 二、二、 根本额定寿命和根本额定动载

4、荷根本额定寿命和根本额定动载荷1 1、根本额定寿命、根本额定寿命由于资料、热处置、 工艺等随机要素的影响 ， 一批一样型号的轴承在一样条件下，其寿命并不一样，有的相差几十倍。 一批一样型号的轴承在一样条件下运转，其中90的轴承未出现疲劳点蚀前所运转的总转数或总任务时数根本额定寿命。 用L10 (106r) 或Lh表示。 轴承的根本额定寿命为 106r(即:L10 =1)时所能接受的最大载荷根本额定动载荷，以C表示。 即：在根本额定动载荷C作用下，这些轴承中的90可以任务106r，而不发生疲劳点蚀。 2 2、根本额定动载荷、根本额定动载荷 根本额定动载荷： 对向心轴承指纯径向载荷，用Cr表示；

5、对推力轴承指的是纯轴向载荷，用Ca表示。 轴承根本额定动载荷可查阅有关设计手册或轴承消费厂家的产品样本。 轴承在既接受轴向载荷又接受径向载荷，为了便于研讨， 将实践的轴向和径向载荷等效为一假想的当量动载荷P来处置。 在当量动载荷作用下，轴承的任务寿命与在实际任务载荷下的寿命相等。P = X.Fr + Y.Fa 三、滚动轴承的当量动载荷三、滚动轴承的当量动载荷式中：式中：P 当量动载荷当量动载荷(N)；Fr 轴承所接受的径向载荷轴承所接受的径向载荷(N)；Fa 轴承所接受的轴向载荷轴承所接受的轴向载荷(N)；X，Y径向载荷系数和轴向载荷系数，查表径向载荷系数和轴向载荷系数，查表25.8。 610

6、10PCL式中：式中：P轴当量动载荷，轴当量动载荷，N； L10 滚动轴承的根本额定寿命，滚动轴承的根本额定寿命，106 r； 轴寿命系数：对于球轴承轴寿命系数：对于球轴承 3， 对于滚子轴承对于滚子轴承103。 四、滚动轴承寿命计算四、滚动轴承寿命计算 实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： 在实践运用中，习惯用任务小时数 Lh 描画轴承的寿命，假设轴承的转速为n，L10=60nLh，那么有： PfCfnLPTh60106 式中：fT温度系数，思索到在任务温度高于120时，轴 承资料的硬度下降，导致轴承的根本额定动载荷 C下降，其值查表25.9； fP载荷系数，思

7、索冲击和振动载荷对轴承当量动 载荷的影响， 其值查表25.10。 还可根据载荷大小计算轴承应具的根本额定动载荷C：61060htPnLfPfC 在选择轴承型号时， 应满足：C C。 所选轴承必需满足： Lh Lh Lh轴承的预期寿命h，各种机械的预期 寿命可参考表25.1123. 0)028. 0033. 0(028. 0056. 022. 026. 022. 0e 【例】知一齿轮轴的转速【例】知一齿轮轴的转速n=2800 r/minn=2800 r/min，轴承上的，轴承上的径向载荷径向载荷Fr=5000NFr=5000N， 轴向载荷轴向载荷Fa=2600NFa=2600N，任务平稳无，任务

8、平稳无冲击。要求轴承寿命冲击。要求轴承寿命Lh=5000hLh=5000h。选用轴承型号为。选用轴承型号为64136413，试判别所选轴承能否适宜。试判别所选轴承能否适宜。 Fa/Cor = 2600 / 78500=0.033 查表25.8 利用插值法查得： 解解: :由轴承手册查得，轴承由轴承手册查得，轴承6413：C=118000 N，Cor=78500 N。61060htPnLfPfC NnLffPChTp740111666728005000.11784416667.33 6413轴承的C = 118000 N大于计算所需的C= 74011 N，故所选轴承合用。 Fa/Fr=2600

9、/ 5000=0.52 e根据根据e值查表值查表25-8得：得：x= 0.56， y= 1.94插值法插值法当量动载荷当量动载荷 P = x.Fr+y.Fa =0.565000+1.942600 =7844 N查表查表25-9得：得： fT=1.0查表查表25-10得：得：fp=1.0计算额定动载荷由式计算额定动载荷由式25-6得：得： (1) 根据任务条件，由表25.9查得fT=1； 查表25.10，温度不超越100，得fP=1.2， 【思】某减速器的高速轴，知其转速 n960rmin，轴承处所受的径向载荷分别为Fr11500 N，Fr2=1200 N，轴向任务载荷Fa=520 N， 轴颈直

10、径d=40 mm，要求轴承运用寿命不低于25000 h。有细微冲击，任务温度不高于100，试确定轴承型号。 提示：此题属未定轴承型号的问题，故初选轴承型号，再经计算进展校核。解：解： (2) 求当量动载荷P 该轴承主要接受径向载荷，轴向载荷较小，转速较高，所以选深沟球轴承。初选6208轴承， 查手册得C=29.5kN，C0r=18 kN。 根据FaC0r=520/18000=0.029，查表25.8得e=0.22；P1=X.Fr1+Y.Fa=(0.561500) + (1.98520)=1869.6 N查表查表25.8 ，Fa/Fr1=0.35e，查得：，查得：X=0.56，Y=1.98，(3

11、) 计算所需的额定动载荷计算所需的额定动载荷C NnLfPfChtp7 .3342510000209606016 .18692 . 11060366由于由于CC，故，故6208轴承满足要求轴承满足要求角接触轴承角接触轴承(3类、类、7类类)的接受径向载荷时，作用在滚动的接受径向载荷时，作用在滚动体上的法向力可分解为径向分力和轴向分力。体上的法向力可分解为径向分力和轴向分力。 各个滚动体上所受轴向分力的合力即为各个滚动体上所受轴向分力的合力即为轴承的附加派生轴向力轴承的附加派生轴向力FS。 附加派生轴向力的方向为从外圈的宽边附加派生轴向力的方向为从外圈的宽边指向窄边。指向窄边。 五、角接触轴承的

12、内部轴向力五、角接触轴承的内部轴向力1. 1. 角接触轴承的附加轴向力角接触轴承的附加轴向力派生轴向力的大小的计算式见表25.12。2. 2. 轴承的装配方式轴承的装配方式 为了保证轴承正常任务，向心角接触轴承通常成对运用，对称安装。安装的方式有两种： 正装：外圈窄边相对，即正装：外圈窄边相对，即“面对面。面对面。反装：外圈宽边相对，即反装：外圈宽边相对，即“背对背。背对背。3. 角接触轴承轴向载荷角接触轴承轴向载荷Fa1与与Fa2的计算的计算 计算角接触轴承的轴向载荷Fa时，需将轴承的派生轴向力Fs1、Fs2思索进去。 当Fx+ Fs1Fs2时： 轴有向右挪动的趋势，轴承被端盖顶住而压紧，故

13、还将遭到平衡力Fs2作用，由平衡条件：Fa2Fs2Fs2FxFs1 轴承1处于放松形状，只受派生轴向力，即Fa1Fs1 当Fx+ Fs1Fs2时： 轴有向左挪动的趋势，轴承1被端盖顶住而压紧。故还将遭到平衡力Fs1作用，由平衡条件： Fa1Fs1Fs1Fs2Fx 轴承2处于放松形状，只受派生轴向力，即Fa2Fs2向心角接触轴承轴向载荷向心角接触轴承轴向载荷FaFa的计算方法的计算方法 确定轴承派生轴向力。 Fs1、Fs2的方向由外圈宽边指向窄边，其大小按表25-12所列公式计算。 确定轴承的压紧端和放松端。确定轴承的压紧端和放松端。根据根据Fx、Fs1、Fs2判别轴的挪动趋势，断定压紧端和放松

14、端。判别轴的挪动趋势，断定压紧端和放松端。 计算各轴承的轴向载荷。 被压紧的轴承的轴向载荷等于除其本身派生轴向力外的，其它一切轴向力的代数和； 放松形状轴承的轴向载荷等于其本身的派生轴向力。 【例】有一对【例】有一对70000AC型轴承正装，知型轴承正装，知Fr11000N，Fr22100N，作用于轴心线上的轴向载荷，作用于轴心线上的轴向载荷Fx700N，求，求轴承所受的轴向载荷轴承所受的轴向载荷Fa1、Fa2。 Fs10.68 Fr110000.68680N； Fs20.68 Fr221000.681428N； 解：解：由表由表25-12得派生轴向力得派生轴向力 FxFs1700N680N0

15、N Fs2； 轴承1被压紧，其轴向载荷为Fa1 Fs2 -Fx528N； 轴承轴承2 2被放松，其轴向载荷为被放松，其轴向载荷为Fa2Fa2Fs2Fs21428N1428N 【例】轴上两端“面对面安装一对7309AC轴承，轴的转速n=300 rmin，轴承所受径向载荷分别为Fr1=2500 N，Fr2=1000N，轴上的轴向载荷Fx=1200 N，方向指向轴承I。任务时有较大冲击，环境温度125。试计算轴承的寿命。 解解: :(1)(1)计算内部轴向力。计算内部轴向力。FS1=0.68Fr1=0.68FS1=0.68Fr1=0.682500N2500N =1700 N =1700 NFS2=0

16、.68Fr2=0.68FS2=0.68Fr2=0.681000N1000N =680 N =680 N对对7309AC型轴承，查表型轴承，查表25.12得得:NFNFFSSx17001880680120012 故轴承有被“压紧趋势， 轴承有被“放松趋势，于是有： (2)计算轴承所受的轴向载荷。计算轴承所受的轴向载荷。Fa1=Fx+FS2=1880 NFa2=FS2=680N 查表25.8，知70000AC轴承的判别系数e0.68， 故 eFFeFFrara68. 0100068075. 0250018802211 再由表25.8，查得X10.41，Y10.87，X21，Y2=0 P1= X1.

17、Fr1+Y1.Fa1=0.412500+0.871880 =2660.6 NP2 =X2.Fr2+Y2.Fa2= 11000N =1000 N (3) (3) 计算轴承当量动载荷。计算轴承当量动载荷。那么轴承的当量动载荷为：那么轴承的当量动载荷为：hhPfCfnLhhPfCfnLPthPth2 .36927110004 . 24750095. 0300601060108 .196066 .26604 . 24750095. 03006010601036623661 故轴承的寿命约为19606.8 h，轴承的寿命约为369271.2 h。 这对轴承的任务寿命为19606.8 h。 4计算轴承寿命

18、。计算轴承寿命。查表查表25.10，得，得fP=1.83.0，取中间值，取中间值fP=2.4。查表查表25.9，得，得fT=0.95。查手册得查手册得7309AC的的C=47 500 N。轴承类型轴承类型相对轴向相对轴向载荷载荷Fa / C0re单列轴承单列轴承双列轴承双列轴承Fa/FreFa/FreFa/FreFa/Fre XYXYXYXY深沟球轴承深沟球轴承600000.0140.0280.0560.0840.1100.2500.2800.4200.5600.190.220.260.280.300.340.380.420.44100.562.301.991.711.551.451.311.

19、151.041.00100.562.301.991.711.551.451.311.151.041.00调心球轴承调心球轴承100001.5tan100.400.4cot10.42 cot0.650.65 cot调心滚子轴调心滚子轴承承200001.5tan10.45 cot0.670.67 cot表表25.8 25.8 径向载荷系数径向载荷系数X X和轴向载荷系数和轴向载荷系数Y Y轴承类型轴承类型相对轴向相对轴向载荷载荷Fa/C0re单列轴承单列轴承双列轴承双列轴承Fa/FreFa/FreFa/FreFa/FreXYXYXYXY角接触球轴承角接触球轴承70000C0.0150.0290.0580.0870.1200.2500.2900.4400.5800.380.400.430.460.470.500.550.560.56100.441.471.401.301.231.191.121.021.001.0011.651.571.461.381.341.261.141.121.120.722.392.282.112.001.931.821.