成本实操-轴承计算公式

会计实操文库1/1成本实操-轴承计算公式轴承的计算公式贯穿其设计、选型、寿命评估及性能校核等全流程，不同类型（滚动轴承/滑动轴承）、不同参数（寿命、额定载荷、转速、游隙等）的计算公式存在显著差异。以下将围绕滚动轴承（工业中应用最广泛）的核心计算公式展开，并补充滑动轴承的关键公式，形成系统的知识框架。一、滚动轴承核心计算公式（以深沟球轴承、圆柱滚子轴承等通用类型为例）滚动轴承的计算以寿命、额定载荷、转速为三大核心，同时涉及游隙、摩擦力矩等关键参数，均有国际标准（如ISO281）或行业标准支撑。1.基本额定寿命计算公式（最核心）基本额定寿命是指：一批相同轴承在相同条件下运行时，90%的轴承不发生疲劳点蚀失效的累计转数（单位：r）或累计工作小时（单位：h），是轴承选型的首要依据。（1）按转数计算（L10​）适用于转速不稳定的场景，公式如下：

L10​=(PC​)ε×106(单位：r)（2）按工作小时计算（L10h​）适用于转速稳定的场景，需结合转速换算，公式如下：

L10h​=60n106​×(PC​)ε(单位：h)公式参数说明：参数符号参数名称含义与获取方式L10​基本额定寿命（转数）90%可靠度下的累计转数L10h​基本额定寿命（小时）90%可靠度下的累计工作小时C基本额定动载荷轴承能承受的恒定径向（或轴向）载荷，由厂家样本提供（与轴承型号直接相关）P当量动载荷轴承实际承受的“径向+轴向”复合载荷的等效值（需按载荷性质计算，见下文2）ε寿命指数由轴承类型决定：

-球轴承：ε=3（点接触，疲劳寿命与载荷的3次方成反比）

-滚子轴承：ε=10/3≈3.333（线接触，承载能力更强，寿命对载荷更不敏感）n轴承转速实际工作转速（单位：r/min），由设备工况决定2.当量动载荷计算公式（P）轴承实际运行中常承受径向载荷（Fr​）和轴向载荷（Fa​）的复合作用，需将其换算为“当量动载荷”P，才能代入寿命公式。

核心逻辑：根据轴承类型（向心/推力/角接触）的载荷承受特性，引入“载荷系数”进行折算。（1）向心轴承（如深沟球轴承、圆柱滚子轴承）主要承受径向载荷，轴向载荷会降低其承载能力，公式如下：

P=fp​×(XFr​+YFa​)（2）推力轴承（如推力球轴承、推力滚子轴承）仅承受轴向载荷，径向载荷会显著缩短寿命，公式如下：

P=fp​×Fa​公式参数说明：参数符号参数名称含义与获取方式fp​载荷系数考虑冲击、振动等附加载荷的系数：

-平稳载荷（如电机）：fp​=1.0

1.2

-中等冲击（如风机）：fp​=1.2

1.6

-剧烈冲击（如破碎机）：fp​=1.6

3.0Fr​径向载荷轴承实际承受的径向力（单位：N），由设备力学分析计算（如轴的受力平衡）Fa​轴向载荷轴承实际承受的轴向力（单位：N），来源包括轴向工作力、轴的窜动等X径向载荷系数向心轴承的径向载荷折算系数，由轴承类型和Fa​/C0​（轴向载荷与额定静载荷比值）决定，查厂家样本（如深沟球轴承：Fa​/C0​≤0.01时，X=1，Y=0）Y轴向载荷系数向心轴承的轴向载荷折算系数，与X配套查取3.基本额定静载荷与静强度校核公式当轴承转速极低（n≤10

r/min）或静止状态下承受载荷时，需校核静强度（避免滚动体与滚道发生塑性变形），核心参数是“基本额定静载荷”C0​。（1）静强度校核条件P0​≤C0​/S0​（2）当量静载荷P0​计算公式向心轴承：P0​=X0​Fr​+Y0​Fa​推力轴承：P0​=Fa​公式参数说明：参数符号参数名称含义与获取方式C0​基本额定静载荷轴承能承受的静载荷（产生允许塑性变形的载荷），由厂家样本提供S0​静载荷安全系数按设备重要性选取：

-一般设备：S0​=1.0

2.0

-重要设备（如机床主轴）：S0​=2.0

4.0

-极重要设备：S0​≥4.0X0​、Y0​静载荷系数径向/轴向静载荷折算系数，查厂家样本（通常X0​略大于X，Y0​略大于Y）4.极限转速计算公式（nlim​）轴承的“极限转速”是指在规定润滑和冷却条件下，轴承不发生过热失效的最高转速，由厂家样本提供基本极限转速n0​，实际极限转速需考虑工作条件修正：

nlim​=n0​×f1​×f2​×f3​修正系数说明：系数符号系数名称修正内容f1​载荷系数实际载荷P小于额定动载荷C时，可提高极限转速：P/C≤0.1时，f1​≈1.2；P/C≥0.5时，f1​=1.0f2​润滑系数润滑不良时降低转速：

-油润滑（合适粘度）：f2​=1.0

-脂润滑：f2​=0.7

0.9（脂的散热性差于油）f3​冷却系数强制冷却时提高转速：自然冷却=1.0，强制油冷=1.2

1.55.其他实用计算公式（1）轴承游隙计算（径向游隙Gr​）游隙是轴承滚动体与套圈间的间隙，分为原始游隙（出厂时）、安装游隙（安装后）、工作游隙（运行时，受温度和载荷影响）。

安装后径向游隙（过盈配合时）：

Gr′​=Gr​−δ

其中：δ为轴与内圈的过盈量（单位：μm），过盈配合会减小游隙，需保证工作游隙≥0。（2）摩擦力矩估算（M）滚动轴承摩擦力矩主要来自滚动摩擦和滑动摩擦，简化公式（深沟球轴承）：

M=0.001×(Fr​+0.3Fa​)×d

其中：d为轴承内径（单位：mm），M单位为N・mm。二、滑动轴承核心计算公式（以液体动压润滑为例）滑动轴承通过油膜承载，核心计算围绕油膜厚度、承载能力、功率损耗展开，适用于高转速、大载荷场景（如汽轮机、水轮机）。1.最小油膜厚度计算公式（hmin​）油膜厚度是判断润滑状态的关键（hmin​≥2×(Rz​1+Rz​2)，Rz​1、Rz​2为轴颈与轴瓦表面粗糙度）：

hmin​=pηnd​×λ公式参数说明：参数符号参数名称单位含义η润滑油动力粘度Pa·s由油温、油牌号决定（如40℃时N46液压油η≈0.046

Pa·s）n转速r/s轴的转速d轴颈直径m滑动轴承配合的轴径p比压Pap=F/A，F为径向载荷，A为轴瓦承载面积（A≈d×L，L为轴瓦长度）λ膜厚系数-由轴承宽径比（L/d）和偏心率决定，查液体动压润滑图表（通常λ=0.1

0.3）2.承载能力计算公式（F）液体动压润滑下，轴承的承载能力由油膜压力提供：

F=cηndL​×Cp​

其中：c为轴承半径间隙（c=(D−d)/2，D为轴瓦内径）；Cp​为承载系数（由L/d和偏心率决定，查图表获取）。3.功率损耗计算公式（P）主要来自油膜的粘性摩擦：

P=ηn2d2L/(2c)

单位：W（可换算为摩擦功耗，用于计算油温升高）。三、公式应用的核心原则优先查厂家样本：轴承的额定动载荷（C）、额定静载荷（C0​）、基本极限转速（n0​）等关键参数，必须以SKF、NSK、TIMKEN等厂家的样本数据为准，公式仅用于“换算与校核”。区分轴承类型：球轴承与滚子轴承的寿命指数（ε）不同，向心轴承与推力轴承的载荷系数（X、Y）不同，需精准匹配。结合工况修正：载荷系数（fp​）、润滑系数（f2​）等需根据设备的冲击、振动、润滑条件合