《机械设计与应用案例化教程（第二版）》 课件 项目四任务一知识点：4-1-4滚动轴承的寿命、载荷及计算方法

项目四、传动系统典型零部件的设计与选用主讲教师|程畅

任务1输送机齿轮减速器滚动轴承的选用知识点4

滚动轴承的寿命、载荷及计算方法滚动轴承的基本结构、类型及代号1滚动轴承类型的选择2滚动轴承受力分析和失效形式3滚动轴承的寿命、载荷及计算方法4滚动轴承的组合结构5滚动轴承的固定和装拆6滚动轴承的润滑与密封7案例分析8一、基本概念（1）轴承的实际寿命（2）基本额定寿命（3）基本额定动载荷（4）基本额定静载荷（5）当量动载荷（6）当量静载荷（一）轴承的实际寿命

由于加工精度、材料的均质程度的差异，即使型号相同的轴承在相同的条件下工作，其实际寿命也各不相同。滚动轴承的实际寿命是指轴承中任意元件出现疲劳点蚀前轴承转过的总转数，或在一定转速下总的工作小时数。为了保证轴承工作的可靠性，在国家标准中规定以基本额定寿命作为计算依据。（二）轴承的基本额定寿命

轴承的基本额定寿命是指一批相同型号的轴承，在同样条件下工作，其中10%的轴承产生疲劳点蚀时转过的总转数(以为单位)，或在一定转速下总的工作小时数，分别用表示或表示。可见，基本额定寿命与破坏概率有关。对于每一个轴承来说，它能在基本额定寿命期内正常工作的概率为90%，而在基本额定寿命期未结束之前即发生点蚀破坏的概率仅为10%。（三）基本额定动载荷

轴承的基本额定动载荷是使轴承的基本额定寿命为106转时，轴承所能承受的最大载荷，用C

表示。对向心轴承是指径向载荷，并称为径向基本额定动载荷，用表示；对推力轴承指的是纯轴向载荷，并称为轴向基本额定动载荷，用表示；对角接触球轴承或圆锥滚子轴承，指的是使套圈间只产生纯径向位移的载荷的径向分量。（四）基本额定静载荷

基本额定静载荷是指受载最大的滚动体与内、外圈滚道接触处达到某一接触应力时的载荷，用表示。基本额定静载荷对于径向接触轴承和向心角接触轴承为单一的径向载荷，对轴向接触轴承为单一的轴向载荷。（五）当量动载荷

在计算轴承寿命时，为了能和基本额定动载荷进行比较，必须把实际作用在轴承上的双向载荷折算成与基本额定动载荷方向相同的一假想载荷，在该假想载荷作用下轴承的寿命与在实际载荷作用下轴承的寿命相同，则该假想载荷称为当量动载荷，用P表示。（六）当量静载荷

在计算静强度时，为了能和基本额定静载荷进行比较，必须把实际作用在轴承上的双向载荷折算成与基本额定静载荷方向相同的一假想载荷，在该假想载荷作用下轴承受载最大的滚动体和套圈滚道的塑性变形量之和与实际载荷作用下的塑性变形量之和相同，则该假想载荷称为当量静载荷，用P0表示。二、滚动轴承的寿命计算如图所示为轴承的当量动载荷P与基本额定寿命L10之间的关系曲线。其方程式为。其中为寿命指数，球轴承，滚子轴承。来表示轴承的基本额定寿命：（公式一）（公式二）（）来表示轴承的基本额定寿命：三、滚动轴承的当量动载荷计算

滚动轴承的基本额定动载荷是在一定的实验条件下确定的。对向心轴承是指承受纯径向载荷；对推力轴承是指承受中心轴向载荷。

如果作用在轴上的实际载荷是既有径向载荷又有轴向载荷，则必须将实际载荷换算成与实验条件相同的载荷后，才能和基本额定动载荷进行比较。换算后的载荷是一种假想的载荷，故称为当量动载荷。

式中fp是载荷系数，是考虑振动、冲击等工作情况对轴承寿命的影响。可由表查得；Fr、Fa分别为轴承的径向载荷及轴向载荷（N）；X、Y分别为径向动载荷系数及轴向动载荷系数，可由表查得。对于向心轴承，当Fa/Fr>e、时，可由表查出X和Y的数值；当Fa/Fr<e时，轴向力的影响可以忽略不计（这时表中Y=0，

X=1）。e值列于轴承标准中，其值与轴承类型和Fa/C0r比值有关（C0r是轴承的径向额定静载荷）。以上X、Y、e、C0r诸值由制订轴承标准的部门根据实验确定。对径向接触轴承（α=0º），P=Fr；对轴向接触轴承（α=90º），P=Fa

载荷系数fp载荷性质fp机器举例无冲击或轻微冲击1.0~1.2电机、汽轮机、水泵、通风机中等冲击振动1.0~1.8车辆、机床、传动装置、起重机、冶金设备、内燃机、减速器等强大冲击振动1.8~3.0破碎机、轧钢机、石油钻机、振动筛

单列向心轴承的当量动载荷系数X、Y四、角接触轴承的轴向载荷计算（1）确定载荷作用中心

向心角接触轴承载荷作用中心O位置如图所示，其中参数的数值由轴承型号确定，可从手册中查出。（2）确定内部附加轴向力

向心角接触轴承承受径向载荷作用时，在承载区内的法向力可以分解为径向力和轴向力（如图所示）。在承载区内各滚动体所受到的径向分力之和与径向载荷相平衡，而其轴向分力之和就是内部附加轴向力，用S表示。表中列出了向心角接触轴承的内部附加轴向力的近似计算公式。角接触轴承内部轴向力轴承类型角接触球轴承圆锥滚子轴承30000型7000C型7000AC型7000B型内部轴向力

向心角接触轴承所受到的总的轴向力与外加轴向力Fa和内部附加力S有关。由于角接触轴承只能承受单方向的轴向力，故这类轴承都应成对使用。向心角接触轴承的组合安装可以是正装（面对面安装）和反装（背靠背安装），如图所示。图(a)中两端轴承外圈窄边相对，称为正装(面对面安装)，图(b)中两端轴承外圈宽边相对，称为反装(背靠背安装)。（3）计算向心角接触轴承轴向总载荷设轴受径向外力Fr和轴向外力Fa，根据静力平衡条件，计算出作用在两个轴承上的径向载荷Fr1、Fr2，并由表查算出派生的内部轴向力S1、S2，再按下述方法，确定轴承所受的总轴向力Fa1、Fa2

:1)当Fa+S2=S1时，轴在合外力的作用下，没有轴向移动的趋势。则轴承1、2所受的轴向载荷分别为自己内部轴向力本身，即

Fa1=S1、Fa2=S2

。

2)当Fa+S2>S1时，轴在合外力的作用下将有向左移动的趋势，但实际上轴必须处于平衡位置，即轴承座要通过轴承1的外圈施加一个附加的轴向力来阻止轴的移动，而使轴承1压紧，所以轴承1所受的总轴向力Fa1必须与Fa+S2相平衡，即S1=Fa+S2；而轴承2(放松端)的轴向力Fa2只受其内部轴向力S2本身，即Fa2=S2。3)当Fa+S2<S1时，轴在合外力的作用下将有向右移动的趋势，轴承2被压紧，而轴承1被放松。