轴承计算公式

动态等效径向载荷:

在此恒定不变的载荷影响下的滚动轴承具有与在实际载荷条件下相同的寿命。在径向和轴向载荷恒定的情况下,径向和角接触球轴承和径向滚子轴承的动态等效径向载荷通过以下表达式计算:

P r = (X F r + Y F a )。f d

α = 0 时,仅受径向载荷影响的径向滚子轴承的动态等效径向载荷通过以下表达式计算:

P r = F r f d

动态等效轴向载荷:

在此恒定的中心轴向载荷影响下的滚动轴承具有与在实际载荷条件下相同的寿命。推力球轴承和推力滚子轴承的动态等效轴向载荷在 α ≠ 0 时通过以下表达式计算:

P a = (X F r + Y F a )。f d

α = 90 度的推力球轴承和滚子轴承仅可支承轴向载荷。此类轴承的动态等效轴向载荷通过以下表达式计算:

P a = F a f d

静态等效径向载荷:

静态径向载荷,在最重的载荷滚动元件/通道接触中心上产生与在实际载荷条件下发生的接触上相同的接触应力。径向和角接触球轴承以及径向滚子轴承的静态等效径向载荷是通过以下两个表达式计算得出的值中的较大值:

P 0r = X 0 F r + Y 0 F a

P 0r = F r

静态等效轴向载荷:

静态中心轴向载荷,在最重的载荷滚动元件/通道接触中心上产生与在实际载荷条件下发生的接触上相同的接触应力。推力球轴承和推力滚子轴承的静态等效轴向载荷通过以下表达式计算:

P 0a = X 0 F r + Y 0 F a

结果等效载荷

当轴承载荷是常量时,等效载荷按照轴承类型提供。

P = P r 或 P = P a

如果轴承载荷在使用寿命中不是常量,则按照以下条件给出等效载荷。

其中:

 

i

使用寿命期限的索引

 

n i

使用寿命时期内的旋转数

 

t i

使用寿命时期 ,轴承载荷 P i 以及旋转数 n i 是常量

 

P i

使用寿命时期等效径向或轴向载荷(取决于轴承类型)

基本额定寿命:

对于单个滚动轴承,或一组在相同条件下运转的外观完全相同的滚动轴承,如果同时使用通常使用的材料和制造质量且在常规运转条件下,则寿命 90% 与可靠性相关。径向球轴承的基本额定寿命通过以下表达式计算

或者

对于以小时为单位的额定寿命

径向滚子轴承的基本额定寿命通过以下表达式计算

或者

对于以小时为单位的额定寿命

推力球轴承的基本额定寿命通过以下表达式计算

或者

对于以小时为单位的额定寿命

推力滚子轴承的基本额定寿命通过以下表达式计算

或者

对于以小时为单位的额定寿命

调整后的额定寿命:

通过适当的可靠性级别、特定轴承特性以及特定运转条件的基本额定寿命调整获得的额定寿命。径向球轴承的基本额定寿命通过以下表达式计算

对于 ANSI/AFBMA 9 (ISO 281),计算方法:L nar = L 10r a 1 a 2 a 3 ,或者 L na = L 10 a 1 a 2 a 3 (对于以小时为单位的额定寿命)

对于 SKF AG,计算方法:L nar = L 10r a 1 a skf f t 或者 L na = L 10 a 1 a skf f t (对于以小时为单位的额定寿命)

可靠性寿命调整系数,a1

对于一组外观完全相同的滚动轴承,在相同条件下运转时,期望达到或超过某特定寿命的组百分比。单个滚动轴承的可靠性是其达到或超过某特定寿命的可能性。寿命调整系数 a1 的值在下表中给出:

可靠性 [%]

L na

a1

90

L 10

1

95

L 5

0.62

96

L 4

0.53

97

L 3

0.44

98

L 2

0.33

99

L 1

0.21

特定轴承特性的寿命调整系数,a2

轴承寿命根据质量和材料、轴承的制造技术及其内部设计延长或缩短。对于这些轴承特性,寿命值通过特定轴承特性的寿命调整系数进行修正。

用于运转条件的寿命调整系数,a3

您可以使用该系数将运转条件(尤其是轴承的润滑程度)考虑在内。轴承寿命受疲劳现象的影响,该现象通常在受到重复应力作用的表面下出现。当润滑条件良好,滚动元件和通道由油膜隔离,从而降低对表面的损坏时,a 3 设置为 1。当润滑条件不好(例如润滑油的粘度低或滚动元件的圆周速度非常低等)时,使用 a 3 < 1。

另一方面,当润滑条件非常好时,可以使用 a 3 > 1 的值。当润滑条件不好而使用 a 3 < 1 时,寿命调整系数 a2 不能大于 1。当您根据额定的基本动态载荷选择轴承时,建议为每项应用选择合适的可靠性系数 a1 的值。使用由机械类型确定的 C/P 并根据实际润滑、温度、安装等条件进行选择。

SKF 寿命修改系数,aSKF

该系数表示疲劳载荷限制比率 (Pu/P)、润滑条件(粘度比)以及轴承中的污染水平 (ηc) 之间的关系。aSKF 系数的值可由四个示意图中获得(取决于轴承类型),作为 SKF 标准和 SKF Explorer 轴承的 ηc(Pu/P) 以及不同的粘度比值 κ 的函数。

示意图 1:径向球轴承系数 a SKF

a SKF
  η c (P u / P)
  其他 SKF 标准轴承
  SKF Explorer 轴承

示意图 2:径向滚动轴承系数 a SKF

a SKF
  η c (P u / P)
  其他 SKF 标准轴承
  SKF Explorer 轴承

示意图 3:推力球轴承系数 a SKF

a SKF
  η c (P u / P)

示意图 4:径向推力滚子轴承系数 a SKF

a SKF
  η c (P u / P)
  其他 SKF 标准轴承
  SKF Explorer 轴承

温度系数,ft

每个轴承的运转温度均由其材料和结果确定。如果经过了特殊热处理,则轴承可在高于温度 +150 ºC 时的环境中使用。许用接触应力随运转温度降低逐渐减小。额定寿命相应较低。

磨擦引起的功率损失

对于 κ > 4,使用 κ = 4 的曲线。随着 η c (P u / P) 的值趋向于零,对于所有 κ 值, SKF 趋向于 0.1。点线标记了旧的 a 23 (κ) 比例的位置,其中 a SKF = a 23

示意图表示通常与其他机械零部件的疲劳载荷限制相关的典型值以及安全系数类型。考虑到 SKF 额定寿命表达式的简单本质,即使精确标识了运转条件,使用超过 50 的 SKF 值也没有意义。

所用变量的含义:

 

C r

额定基本动态径向载荷 [lbforce, N]

 

C or

额定基本静态径向载荷 [lbforce, N]

 

C a

额定基本动态轴向载荷 [lbforce, N]

 

C oa

额定基本静态轴向载荷 [lbforce, N]

 

Fa

轴承轴向载荷 = 实际轴承载荷的轴向分量 [lbforce, N]

 

F r

轴承径向载荷 = 实际轴承载荷的径向分量 [lbforce, N]

 

n

轴旋转 [rpm]

 

L regr

所需额定寿命,以 10 6 转数为单位,[Mr]
 

L 10r

基本额定寿命,以 10 6 转数为单位,[Mr]

 

L nar

调整后的额定寿命,以 10 6 转数为单位,[Mr]

 

L reg

所需额定寿命,以 10 6 转数为单位,[h]
 

L 10

基本额定寿命,以 10 6 转数为单位,[h]

 

L na

调整后的额定寿命,以 10 6 转数为单位,[h]

 

P r

动态等效径向载荷 [lbforce, N]

 

P or

静态等效轴向载荷 [lbforce, N]

 

P a

动态等效轴向载荷 [lbforce, N]

 

P oa

静态等效轴向载荷 [lbforce, N]

 

X

动态径向载荷系数
 

X 0

静态径向载荷系数
 

Y

动态轴向载荷系数
 

Y 0

静态轴向载荷系数
 

R reg

要求的可靠性,[%]

 

a 1

用于可靠性的寿命调整系数

 

a 2

用于特定轴承特性的寿命调整系数

 

a 3

运行状况的寿命调整系数

 

a SKF

基于 SKF 寿命方式的寿命调整系数

 

e

用于系数 X 和 Y 的不同值的适用性的 F a / F r 限制值

 

P

用于确定寿命的指数

  α

轴承的公称值接触角度,以度为单位

 

s 0

所需静态安全系数

 

s 0c

计算的静态安全系数

 

f t

温度系数

 

f d

附加力的系数

 

l t

润滑类型

 

T

最大工作温度

 

f z

磨擦引起的功率损失

  μ

摩擦系数 [MPA, psi]