滚动轴承的寿命计算.pptx

机械设计基础 2018/5/18
滚动轴承的寿命计算
以深沟球轴承承受径向载荷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。
滚动轴承的工作情况分析
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轴承在工作状态下,滚动体与旋转套圈承受
变化的脉动接触应力,固定套圈上最下端一点
承受最大脉动接触应力。
滚动体、动圈上确定点的应力变化
σH
t
o
固定圈上确定点的应力变化
σH
t
o
有载荷
无载荷
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⑴疲劳点蚀
轴承长期承受交变接触应力作用,元件表面会
出现金属剥落——疲劳点蚀。
会使轴承运转过程中产生振动和噪声,旋转
精度下降,并逐渐失去工作能力。
疲劳点蚀是滚动轴承的主要失效形式。
一、滚动轴承失效形式和计算准则
1、失效形式
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⑵塑性变形
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。
当变形量过大便不能正常工作。
⑶磨损
密封、润滑不良时,滚动体和套圈表面易产生
磨粒磨损。
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◎对一般转速轴承,其主要失效形式是疲劳点蚀
——进行轴承的寿命计算;
◎对于低速或载荷较大轴承,主要失效形式是
塑性——应进行静强度计算;
◎对于高速轴承,其工作表面易过热,除了需
要进行寿命计算外,还应验算极限转速。
2、设计准则
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轴承任一元件出现疲劳点蚀前工作的总转数或在一
定转速下总的工作小时数称为轴承寿命。
二、基本额定寿命和基本额定动载荷
1、基本额定寿命
由于材料、热处理、工艺等随机因素的影响, 一批
相同型号的轴承在相同条件下,其寿命并不相同,有的
相差几十倍。
一批相同型号的轴承在相同条件下运转,其中
90%的轴承未出现疲劳点蚀前所运转的总转数或
总工作时数——基本额定寿命。
用L10 (106r) 或Lh表示。
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轴承的基本额定寿命为 106r(即:L10 =1)时所能
承受的最大载荷——基本额定动载荷,以C表示。
即:在基本额定动载荷C作用下,这些轴承中
的90%可以工作106r,而不发生疲劳点蚀。
2、基本额定动载荷
基本额定动载荷:
对向心轴承指纯径向载荷,用Cr表示;
对推力轴承指的是纯轴向载荷,用Ca表示。
轴承基本额定动载荷可查阅有关设计手册或轴承生产厂家的产品样本。
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轴承在既承受轴向载荷又承受径向载荷,为了
便于研究, 将实际的轴向和径向载荷等效为一假
想的当量动载荷P来处理。
在当量动载荷作用下,轴承的工作寿命与在实
际工作载荷下的寿命相等。
P = +
三、滚动轴承的当量动载荷
式中:P ——当量动载荷(N);
 Fr ——轴承所承受的径向载荷(N);
 Fa ——轴承所承受的轴向载荷(N);
 X,Y——径向载荷系数和轴向载荷系数,。
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式中:P——轴当量动载荷,N;
L10—滚动轴承的基本额定寿命,106 r;
ε——轴寿命系数:对于球轴承ε=3,
对于滚子轴承ε=10/3。
四、滚动轴承寿命计算
试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:
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在实际应用中****惯用工作小时数 Lh 描述轴承
的寿命,若轴承的转速为n,L10=60nLh,则有:
式中:fT——温度系数,考虑到在工作温度高于120℃时,轴
承材料的硬度下降,导致轴承的基本额定动载荷
C下降,;
fP——载荷系数,考虑冲击和振动载荷对轴承当量动
载荷的影响, 。