軸承的計算公式

動態等效徑向負載:

該固定的固定負載受到影響,其中滾動軸承具有與其在實際負載條件下取得的相同壽命。在徑向和軸向負載恒定的情況下,徑向和斜角滾珠軸承和徑向滾筒軸承的動態等效徑向負載由以下公式給出:

P r = (X F r + Y F a )。f d

α = 0 時,僅受徑向負載影響的徑向滾子軸承的動態等效徑向負載由以下公式給出:

P r = F r f d

動態等效軸向負載:

該固定的中心軸向負載受到影響,其中滾動軸承具有與其在實際負載條件下取得的相同壽命。α ≠ 0 時,止推滾珠軸承和止推滾子軸承的動態等效軸向負載由以下公式給出

P a = (X F r + Y F a )。f d

α = 90 度時,止推滾珠和滾子軸承僅可支撐軸向負載。此類軸承的動態等效軸向負載由以下公式給出:

P a = F a f d

靜態等效徑向負載:

靜態徑向負載會由於在實際負載條件下發生的接觸,而導致大多數負載較重的滾動元素/滾道中心的相同接觸應力。徑向和斜角滾珠軸承以及徑向滾筒軸承的靜態等效徑向負載是由以下兩個公式所給出值中的較大值:

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

P 0r = F r

靜態等效軸向負載:

靜態中心軸向負載可能會由於在實際負載條件下發生的接觸,而導致大多數負載較重的滾動元素/滾道中心的相同接觸應力。止推滾珠軸承和止推滾筒軸承的靜態等效軸向負載由以下公式給出:

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

合併等效負載

軸承負載固定時,根據軸承類型,等效負載由以下公式給出。

P = P r 或 P = P a

服務壽命期間的軸承負載不固定時,等效負載由以下公式給出。

其中:

 

i

服務壽命時間期索引

 

n i

服務壽命時間期旋轉

 

t i

服務壽命時間期持續時間 、軸承負載 P i 和旋轉 n i 均固定

 

P i

服務壽命時間期等效徑向或軸向負載 (根據軸承類型)

基本額定壽命:

對於個別滾動軸承,或相同條件下作業的外觀相同的滾動軸承群組,在慣用作業條件下,與 90% 的可靠性和現代普遍使用的材料品質和製造品質相關的壽命。徑向滾珠軸承的基本額定壽命由以下公式給出:

對於用小時表示額定壽命

徑向滾筒軸承的基本額定壽命由以下公式給出:

對於用小時表示額定壽命

止推滾珠軸承的基本額定壽命由以下公式給出:

對於用小時表示額定壽命

止推滾筒軸承的基本額定壽命由以下公式給出:

對於用小時表示額定壽命

調整的額定壽命:

透過調整適當可靠性等級、特定軸承性質和特定作業條件下的基本額定壽命獲得的額定壽命。徑向滾珠軸承的基本額定壽命由以下公式給出:

對於 ANSI/ISO 9 (ISO 281) 計算方式:L nar = L 10r a 1 a 2 a 3 或 L na = L 10 a 1 a 2 a 3 (對于額定壽命用小時表示)

對於 SKF AG 計算方式:L nar = L 10r a 1 a skf f t 或 L na = L 10 a 1 a skf f t (對于額定壽命用小時表示)

可靠性的壽命調整係數,a1

對於在相同條件下作業的外觀相同的滾動軸承群組,所預期取得或超過指定壽命的群組百分比。個別滾動軸承的可靠性是軸承取得或超過指定壽命的可能性。下一個表格中會提供壽命調整係數 a1 的值:

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

特殊軸承性質的壽命調整係數 a2

軸承壽命的長短會因材料品質、軸承的製造技術及內部設計而異。對於軸承壽命的這些性質,透過特殊軸承性質的壽命調整係數 a2 更正壽命值。

作業條件的壽命調整係數 a3

使用此係數,可考量作業條件 (尤其是軸承上的潤滑情況) 的影響。軸承壽命受疲勞現象的影響,該現象一般發生在受重複應力影響的曲面下方。如果潤滑條件良好 (即當滾動元素和曲面被油膜分離,且可忽略曲面損毀時),則將 a 3 設定為 1。如果潤滑條件不良 (例如,當潤滑油的黏度低或滾動元素的周邊速度非常低等),則使用 a 3 < 1。

另外,如果潤滑特別好,則可以使用 a 3 > 1 的值。如果潤滑不良且使用 a 3 < 1,則壽命調整係數 a2 不可能大於 1。根據基本動態負載率選取軸承時,建議為每個應用程式選擇合適的可靠性係數值 a1。使用由機器類型確定且基於潤滑實際條件、溫度、裝配等的 C/P 來進行選取。

SKF 壽命修改係數 aSKF

此係數表示疲勞負載極限比率 (Pu/P)、潤滑條件 (黏度比率) 和軸承內的污染等級 (ηc) 之間的關係。做為 ηSKF 標準、SKF Explorer 軸承和黏度比率的 c(Pu/P)κ 功能,根據軸承類型,係數 aSKF 的值可從四個圖中取得。

圖 1:徑向滾珠軸承的係數 a SKF

a SKF
  η c (P u / P)
  其他 SKF 標準軸承
  SKF Explorer 軸承

圖 2:徑向滾子軸承的係數 a SKF

a SKF
  η c (P u / P)
  其他 SKF 標準軸承
  SKF Explorer 軸承

圖 3:止推滾珠軸承的係數 a SKF

a SKF
  η c (P u / P)

圖 4:徑向止推滾子軸承的係數 a SKF

a SKF
  η c (P u / P)
  其他 SKF 標準軸承
  SKF Explorer 軸承

溫度係數 ft

每個軸承的作業溫度由其材料和結構決定。如果已執行特殊熱處理,則軸承可以在高於 +150 °C 的溫度下使用。允許的接觸應力會隨著作業溫度的升高而下降。額定壽命相應減少。

摩擦造成的功率消耗

κ > 4 時,使用 κ = 4 的曲線。隨著 η c (P u / P) 的值趨近於零,對於 κ 的所有值,a SKF 趨近於 0.1。虛線標記 a 23 (κ) 比例的舊位置,其中 a SKF = a 23

此圖表表示與其他機械元件的疲勞負載極限通常關聯的類型之典型值和安全係數。考量簡化固有的 SKF 額定壽命方程式,即使準確識別了作業條件,使用超過 50 的 a SKF 值也是沒有意義的。

所用變數的含義:

 

C r

基本動態徑向負載率 [lbforce, N]

 

C or

基本靜態徑向負載率,[lbforce、N]

 

C a

基本動態軸向負載率 [lbforce, N]

 

C oa

基本靜態軸向負載率,[lbforce、N]

 

Fa

軸承軸向負載 = 實際軸承負載的軸向元件,[lbforce、N]

 

F r

軸承徑向負載 = 實際軸承負載的徑向元件 [lbforce、N]

 

n

軸旋轉 [rpm]

 

L regr

用 10 6 次迴轉來表示所需的額定壽命,[Mr]
 

L 10r

用 10 6 次迴轉來表示基本額定壽命,[Mr]

 

L nar

用 10 6 次迴轉來表示調整的額定壽命,[Mr]

 

L reg

用 10 6 次迴轉來表示所需的額定壽命,[h]
 

L 10

用 10 6 次迴轉來表示基本額定壽命,[h]

 

L na

用 10 6 次迴轉來表示調整的額定壽命,[h]

 

P r

動態等效徑向負載 [lbforce, N]

 

P or

靜態等效徑向負載,[lbforce、N]

 

P a

動態等效軸向負載 [lbforce, N]

 

P oa

靜態等效軸向負載,[lbforce、N]

 

X

動態徑向負載係數
 

X 0

靜態徑向負載係數
 

Y

動態軸向負載係數
 

Y 0

靜態軸向負載係數
 

R reg

要求的可靠性,[%]

 

a 1

可靠性的壽命調整係數

 

a 2

特殊軸承性質的壽命調整係數

 

a 3

作業條件的壽命調整係數

 

a SKF

基於 SKF 壽命方式的壽命調整係數

 

e

係數 X 和 Y 不同值的適用性之 F a / F r 極限值

 

P

決定壽命的指數

  α

用度數來表示軸承的標稱接觸角度

 

s 0

要求的靜態安全係數

 

s 0c

計算的靜態安全係數

 

f t

溫度係數

 

f d

其他力的係數

 

l t

潤滑類型

 

T

最大工作溫度

 

f z

摩擦造成的功率消耗

  μ

摩擦係數 [MPA,psi]