简析滚动轴承的疲劳寿命

滚动轴承寿命计算公式滚动轴承寿命计算是判断滚动轴承寿命的重要方法，它是基于滚动轴承的结构及使用条件进行分析，通过考虑滚动接触应力、脂润滑条件等因素，计算出滚动轴承的寿命。

滚动轴承寿命计算公式是基于ISO标准的经验公式，其中最常使用的是基本额定寿命公式。

滚动轴承的基本额定寿命(L10)是指在相同条件下，有10%的轴承在寿命前失效。

滚动轴承寿命分为疲劳寿命和表面疲劳寿命，其中疲劳寿命是指由于滚动和滑动过程中产生的疲劳损伤导致的寿命。

表面疲劳寿命是指由外在原因（如进入外来颗粒等）引起的表面大片剥落，导致轴承失效的寿命。

滚动轴承的基本额定寿命(L10)的计算公式如下：L10 = (C/P)^3 × (1000000/60)其中，C为基本动载荷，P为等效动载荷。

基本动载荷(C)是滚动轴承能够承受的最大载荷。

它由制造商提供，根据ISO标准进行计算。

等效动载荷(P)是指滚动轴承在使用过程中的实际载荷，它考虑了滚动轴承的载荷分布及轴承的轴向受力情况。

在实际应用中，滚动轴承的使用条件可能会发生变化，例如工作温度、转速、润滑条件等。

考虑到这些因素对寿命的影响，可以使用修正系数进行修正。

其中，温度修正系数(a1)、转速修正系数(a2)和脂润滑修正系数(a3)是常见的修正系数。

它们表示滚动轴承在不同工况下寿命与基本额定寿命之间的比值。

修正后的寿命(L)可以根据以下公式计算：L = L10 × a1 × a2 × a3同时，还有其他一些公式可以用于计算滚动轴承的寿命，例如基本动载荷的计算公式和等效载荷的计算公式。

这些公式可以根据具体的应用要求和实际情况进行选择和计算。

综上所述，滚动轴承寿命计算公式是根据滚动轴承的结构和使用条件进行分析的重要方法。

通过计算基本额定寿命和修正系数，可以得到滚动轴承的寿命。

计算公式的准确性和合理性对于滚动轴承的设计和选用非常重要，可以提高轴承的使用寿命和可靠性。

滚动轴承的寿命1，轴承的寿命在滚动轴承运转过程中，会发生故障和损坏，若预先采取有效的措施，很多损坏是可以防止的。

但即使是润滑良好，安装正确，无尘埃、水分和腐蚀介质的侵入，且载荷适中，由于轴承长期在交变接触应力作用下，滚动表面会发生疲劳剥落，这种损坏是不可避免的。

滚动轴承寿命一般是指疲劳寿命。

疲劳寿命是滚动轴承最重要的性能指标，轴承的设计和应用都需要分析计算疲劳寿命。

对给定的轴承尺寸和负荷条件追求最长的疲劳寿命是一般轴承设计的目标。

选用轴承时，根据工况确定轴承额定动载荷c，进而确立轴承的型号，再验算轴承的疲劳寿命是否满足工况要求。

除疲劳寿命外，轴承失效形式还有压痕、烧伤、断裂、裂纹、崩裂、腐蚀、锈蚀和磨损等多种，产生的原因是轴承选用不当，安装、使用、支承设计、润滑、维护保养方面不合理。

轴承寿命计算指疲劳寿命的计算。

另外本章还讲述了轴承磨损寿命的估算法。

1.1.1 疲劳寿命与额定寿命疲劳寿命是指轴承工作到滚动工作表面出现疲劳剥落为止的累计工作小时或运转的总转数，以106转计，是指单个轴承而言。

轴承的疲劳寿命，即使是同样尺寸、结构、材料、热处理、加工方法的同一批轴承，在同一条件下运转，也是非常离散的，最长与最短的寿命可能相差数十倍甚至百倍。

试验研究得出，寿命分布服从一定的统计规律，要用数理统计方法处理数据，以计算在一定损坏概率下的轴承寿命。

额定疲劳寿命，是指同一型号的一批轴承，在同一条件下运转，其中90％的轴承能够不出现疲劳剥落的运转总转数，以610转计。

或在一定旋转速度下的工作小时数，记作10L 。

1.1.2 基本额定动载荷C 和当量动载荷额定动载荷c 是指在轴承内圈旋转、外圈静止的条件下，额定寿命为100万转时轴承能够承受的载荷。

对于向心轴承是纯径向载荷，对于推力轴承是指中心轴向载荷，它是表示滚动轴承的载荷能力，是轴承的一项主要性能参数，是选择轴承的主要技术依据。

每种轴承的额定动载荷都已按GB6391－94（等同ISO281/1－1977）计算，且标明在产品样本中。

滚动轴承的寿命计算一、基本额定寿命和基本额定动载荷1、基本额定寿命L10轴承寿命：单个滚动轴承中任一元件出现疲劳点蚀前运转的总转数或在一定转速下的工作小时数称轴承寿命。

由于材料、加工精度、热处理与装配质量不可能相同,同一批轴承在同样的工作条件下，各个轴承的寿命有很大的离散性，所以，用数理统计的办法来处理。

基本额定寿命L10——同一批轴承在相同工作条件下工作，其中90%的轴承在产生疲劳点蚀前所能运转的总转数（以106为单位）或一定转速下的工作时数。

（失效概率10%）。

2、基本额定动载荷C轴承的基本额定寿命L10=1（106转）时，轴承所能承受的载荷称基本额定动载荷C。

在基本额定动载荷作用下，轴承可以转106转而不发生点蚀失效的可靠度为90%。

基本额定动载荷 C（1）向心轴承的C是纯径向载荷；（2）推力轴承的C是纯轴向载荷；（3）角接触球轴承和圆锥滚子轴承的C是指引起套圈间产生相对径向位移时载荷的径向分量。

二、滚动轴承的当量动载荷P定义：将实际载荷转换为作用效果相当并与确定基本额定动载荷的载荷条件相一致的假想载荷，该假想载荷称为当量动载荷P，在当量动载荷P作用下的轴承寿命与实际联合载荷作用下的轴承寿命相同。

1．对只能承受径向载荷R的轴承（N、滚针轴承）P=F r2．对只能承受轴向载荷A的轴承（推力球（5）和推力滚子（8））P= F a3．同时受径向载荷R和轴向载荷A的轴承P=X F r+Y F aX——径向载荷系数，Y——轴向载荷系数，X、Y——见下表。

径向动载荷系数X和轴向动载荷系数表12－3考虑冲击、振动等动载荷的影响，使轴承寿命降低，引入载荷系数fp—见下表。

载荷系数fp表12－4三、滚动轴承的寿命计算公式图12－9 载荷与寿命的关系曲线载荷与寿命的关系曲线方程为：=常数(12-3)3 球轴承ε——寿命指数10/3——滚子轴承根据定义：P=C，轴承所能承受的载荷为基本额定功载荷时，∴∴（106r） (12-2)按小时计的轴承寿命：（h）（12-3）考虑当工作t>120℃时，因金属组织硬度和润滑条件等的变化，轴承的基本额定动载荷C有所下降，∴引入温度系数f t——下表——对C修正表 12－5（106r）(12-4)（h）(12-5)当P、n已知，预期寿命为L h′，则要求选取的轴承的额定动载荷C为N ——选轴承型号和尺寸！（12-6）不同的机械上要求的轴承寿命推荐使用期见下表。

万向节轴承疲劳寿命分析陈佳华【摘要】万向节轴承是一种比较特殊的滚针轴承类型,其应用运动特性为往复摆动运动.作为商用车传动系统中的重要零部件—传动轴的核心部件,长期以来,对于万向节轴承疲劳寿命的研究非常缺乏,对影响万向节轴承疲劳寿命的因素也没有一个清晰的,理论结合实际的归纳;另外对于此类轴承也缺乏一套系统的、科学的、可靠的疲劳寿命计算方法.工程人员在分析万向节失效,改善万向节疲劳寿命和性能,万向节设计选型及传动轴设计计算这些环节都遇到了很多问题.这些问题很有可能会成为未来整车设计中的短板和缺陷.本文就万向节轴承的疲劳寿命问题展开讨论,提出了预测万向节轴承疲劳寿命的计算方法,分析了部分影响万向节轴承疲劳寿命的因素及这些因素如何对疲劳寿命产生影响,通过这些工作为广大工程人员在设计、选型和分析时提供了参考.【期刊名称】《传动技术》【年(卷),期】2015(029)002【总页数】7页(P14-20)【关键词】万向节轴承;万向节;传动轴;万向节轴承寿命【作者】陈佳华【作者单位】上海交通大学汽车机械与动力工程学院,上海 200240【正文语种】中文【中图分类】U463.216+.1万向节总成的受力情况如图1所示。

在计算滚动轴承疲劳寿命的公式中，P表示滚动轴承旋转时受到的恒定压力载荷。

我们知道，万向节轴承在实际的工作状态中作摆动运动而非一般的旋转运动，因此，为了能使用滚动轴承疲劳寿命的理论，我们必须建立起万向节轴承这种摆动运动对应的滚动运动，将摆动运动转换成等价的旋转运动，然后运用疲劳寿命理论进行计算。

图2表示万向节旋转一周的滚动体的路径。

当传动轴转角φi=90°和270°时，滚动体改变它的运动方向，因为滚动体在传动轴每转一圈的时候会有两次经过这个位置。

摆动角β和转角φ的关系是[1]：n′是等价转速，将它代入到滚动轴承疲劳寿命计算公式中后，可以得到：这就是万向节轴承疲劳寿命计算的公式。

在式中，P是理想化的恒定压力，必须被平均等效压力替换，最终的计算表达式为：图3表示等效系数kw。

滚动轴承的寿命计算
滚动轴承在运转时可能出现各种类型的失效形式，但是套圈和滚动体表⾯的疲劳点蚀是滚动轴承的⼀种最基本和常见的失效形式，也是通常作为滚动轴承寿命计算的依据。

轴承发⽣点蚀破坏后，在运转时通常会出现较强的振动、噪声和发热现象。

滚动轴承的寿命是指轴承的滚动体或套圈⾸次出现点蚀之前，轴承的转数或相应的运转⼩时数。

滚动轴承的承载能⼒计算主要是指轴承的寿命计算。

　与⼀般结构的疲劳寿命⼀样，滚动轴承的疲劳寿命的离散性也是相当⼤的（见右图）。

⼯程中定义具有90％可靠度的轴承寿命为轴承的基本额定寿命。

在⼯程实际中，通常是以轴承的基本额定动载荷来衡量⼀个轴承的承载能⼒。

所谓轴承的基本额定动载荷是指:使轴承的基本额定寿命恰好为100万转时，轴承所能承受的载荷值，⽤字母C表⽰。

轴承的基本额定动载荷是依实验与理论分析相结合⽽得出的，其值可在滚动轴承⼿册中查得。

⼀个滚动轴承的基本额定寿命(L10)与轴承的基本额定动载荷C、轴承所受的外加载荷（当量动载荷P）等有关，可依据额定寿命计算公式确定。

滚动轴承寿命计算中的⼀项重要内容是进⾏当量动载荷的计算和轴向⼒Fa的计算。

由于轴承的失效形式不仅只有点蚀，⽽轴承的寿命计算主要是针对了轴承的点蚀寿命，因此轴承的计算寿命与实际寿命会有⼀定的差距。

为减⼩这⼀差距，应当确保轴承正确地安装、合理地润滑以及保持轴承良好地运⾏环境等等。

对于重要⽤途的轴承，可在使⽤中采取在线监测及故障诊断的措施，及时发现故障并更换失效的轴承。

滚动轴承寿命计算辅导一、基本概念：㈠、滚动轴承主要失效形式及设计准则：1、疲劳点蚀失效：是指滚动轴承的滚动体或内外圈上出现的点蚀斑点。

设计准则：防止产生疲劳点蚀失效需进行寿命计算。

Lh ≧〔Lh〕2、塑性变形失效：是指内外圈或滚动体产生过量的塑性变形。

设计准则：防止产生塑性变形失效需进行静负荷计算。

PO ≦〔PO〕3、磨损失效：是指内外圈或滚动体的过量磨损。

设计准则：防止产生磨损失效需限制转速。

n max≦n lim㈡、滚动轴承寿命计算中的基本概念：1、滚动轴承寿命：是指滚动轴承内外圈或滚动体在发生第一个疲劳点蚀前总转动次数或总工作时间。

注：滚动轴承寿命是相当离散的，即同一批生产出的同类滚动轴承，其寿命相差很大。

2、可靠度R：由于滚动轴承寿命的离散性，需对生产的滚动轴承的进行抽样试验，以检验滚动轴承的合格率。

设抽样试验件数为N，在特定的载荷下进行加载试验。

经过一个T）后，其中有N f件发生点蚀。

滚动轴特定的时间（转次L或时间LH承的可靠度R：R=×注：滚动轴承的可靠度与试验中所加的载荷和试验时间有关。

国标规定：①、滚动轴承试验载荷C：对向心类和角接触类滚动轴承的试验载荷是纯径向载荷。

C=Cr(Fr)对仅能承受轴向载荷的推力轴承的试验载荷是纯轴向载荷。

C=Ca(Fa)②、试验时间：L=106转次。

③、在试验载荷为C，试验时间为L=106转次时，滚动轴承的可靠度R≧90%时，滚动轴承合格。

3、基本额定寿命L或Lh：滚动轴承的额定寿命是指滚动轴承在可靠度R=90%，试验载荷为C时的寿命，即是试验时间106转次。

L=106转次。

4、基本额定动载荷C：滚动轴承的额定动负荷C是指在可靠度R=90%，试验时间为106转次时轴承所能承受的最大载荷，既是滚动轴承的试验载荷。

注：各类滚动轴承的额定动负荷C可查机械设计手册确定。

5、滚动轴承的寿命计算：滚动轴承寿命计算是解决当实际滚动轴承上承受的载荷不等于额定动负荷时，滚动轴承的寿命是多少？即：滚动轴承上载荷P=C时，轴承寿命是L=106转次。

轴承的寿命轴承在随负荷旋转时，由于套圈滚道面及滚动体滚动面不断地受到交变负荷的作用，即使使用条件正常，也会因材料疲劳使滚道面及滚动面出现鱼鳞状损伤（称做剥离或剥落）。

出现这种滚动疲劳操作之前的总旋转数称做轴承的“（疲劳）寿命”。

即使是结构、尺寸、材料、加工方法等完全相同的轴承，在同样条件下旋转时，轴承的（疲劳）寿命仍会出现较大的差异。

这是因为材料疲劳本身即具有离散性，应从统计的角度来考虑。

于是就将一批相同的轴承在同样条件下分别旋转时，其中90％的轴承不出现滚动疲劳操作的总旋转数称做“轴承的基本额定寿命”（即可靠性为90％的寿命）在以固定的转速旋转时，也可用总旋转时间表示。

但在实际工作时，还会出现滚动疲劳操作以外的损伤现象（如磨损、烧伤、蠕变、磨蚀、压痕、断裂等）。

这些损伤可以通过做好轴承的选择、安装和润滑等加以避免。

轴承寿命的计算基本额定动负荷基本额定动负荷表示轴承耐滚动疲劳的能力（即负荷能力），是指大小和方向一定的纯径向负荷（对于向心轴承）或中心轴向负荷（对于推力轴承），在内圈旋转外圈固定（或内圈固定外圈旋转）的条件下，该负荷下的基本额定寿命可达100万转，向心轴承与推力抽承的基本额定动负荷分别称做径向基本定动负荷与轴向基本额定动负荷，用Cr与Ca表示，其数值载于轴承尺寸表。

基本额定寿命式（1）表示轴承的基本额定动负荷、当量动负荷及基本额定寿命之间的关系。

轴承以固定的转速旋转时，用时间表示寿命更为方便，如式（2）所示。

另外，对于铁路车辆或汽车等用行走距离（KM）表示寿命较多，如式（3）所示。

这里：L10:基本额定寿命，106转L10h:基本额定寿命，hL10s:基本额定寿命，kmP:当量动负荷，N{Kgf}厖......参照后面C:基本额定动负荷，N{Kgf}n:转速，rpmp:寿命指数球轴承..........p=3滚子轴承.......p=10/3D:车轮或轮胎直径，mm因此，作为轴承的使用条件，设当量动负荷为P，转速为n，则满足设计寿命所需要的轴承基本额定动负荷C可由式（4）计算，从轴承尺寸表中选出满足C值的轴承，即可确定轴承的尺寸。

滚动轴承疲劳寿命分析及优化研究1.引言随着机械行业的不断发展，滚动轴承已经成为广泛使用的重要配件。

然而，随着各项机械设备使用寿命的延长，疲劳故障也逐渐成为制约轴承使用寿命的关键因素。

因此，对滚动轴承疲劳寿命进行分析和优化研究，具有非常重要的意义。

2.滚动轴承疲劳寿命的分析2.1 轴承疲劳寿命的定义轴承的疲劳寿命是指在荷载不变、速度不变的条件下，轴承在一定时间内的运转寿命。

通常用所经历的循环次数或工作时间来表示。

2.2 轴承疲劳寿命的影响因素(1) 轴承内部材料的质量和强度。

(2) 环境因素，如温度、湿度、污染等。

(3) 运转条件，如荷载、速度、转向、振动等。

2.3 轴承疲劳寿命的计算方法滚动轴承的疲劳寿命计算可以采用基于接触疲劳理论的方法和基于试验和经验的方法。

其中基于接触疲劳理论的方法是基于轴承内部的接触应力和接触疲劳强度，通过有限元分析或解析方法计算轴承的疲劳寿命；而基于试验和经验的方法则是通过实验数据和经验公式计算轴承的疲劳寿命。

3.滚动轴承疲劳寿命的优化研究3.1 轴承材料的选择轴承材料的选择是轴承疲劳寿命优化的重要环节。

一般情况下，钢是最常用的轴承材料，但随着技术的不断提升，新型合金材料也逐渐应用于轴承制造。

3.2 设计改进通过改进轴承结构、参数优化和表面处理等方法，可以提高轴承的使用寿命。

例如，在滚道和滚珠之间加入油膜或类似材料，可以起到润滑减少磨损的作用，从而提高轴承的寿命。

3.3 寿命测试和仿真生产轴承前进行寿命测试以及采用计算机仿真的方法能预测轴承的寿命，为轴承设计和生产提供指导。

4.结论对滚动轴承的疲劳寿命进行分析和优化研究，是提高轴承使用寿命和保证设备运行的重要手段。

在未来的研究中，应考虑多种因素的综合影响，采用多种方法综合比较，不断提高轴承的使用性能和寿命。

滚动轴承的寿命计算1 基本额定寿命和基本额定动载荷轴承中任一元件出现疲劳点蚀前的总转数或一定转速下工作的小时数称为轴承寿命。

大量实验证明，在一批轴承中结构尺寸、材料及热处理、加工方法、使用条件完全相同的轴承寿命是相当离散的（图1是一组20套轴承寿命实验的结果），最长寿命是最短寿命的数十倍。

对一具体轴承很难确切预知其寿命，但对一批轴承用数理统计方法可以求出其寿命概率分布规律。

轴承的寿命不能以一批中最长或最短的寿命做基准，标准中规定对于一般使用的机器，以90%的轴承不发生破坏的寿命作为基准。

（1）基本额定寿命 一批相同的轴承中90%的轴承在疲劳点蚀前能够达到或超过的总转数r L （610转为单位）或在一定转速下工作的小时数()h h L 。

图1 轴承寿命试验结果可靠度要求超过90%，或改变轴承材料性能和运转条件时，可以对基本额定寿命进行修正。

（2）基本额定动载荷 滚动轴承标准中规定，基本额定寿命为一百万转时，轴承所能承受的载荷称为基本额定动载荷，用字母C 表示，即在基本额定动载荷作用下，轴承可以工作一百万转而不发生点蚀失效的概率为90%。

基本额定动载荷是衡量轴承抵抗点蚀能力的一个表征值，其值越大，轴承抗疲劳点蚀能力越强。

基本额定动载荷又有径向基本额定动载荷（r C ）和轴向基本额定动载荷（a C ）之分。

径向基本动载荷对向心轴承（角接触轴承除外）是指径向载荷，对角接触轴承指轴承套圈间产生相对径向位移的载荷的径向分量。

对推力轴承指中心轴向载荷。

轴承的基本额定动载荷的大小与轴承的类型、结构、尺寸大小及材料等有关，可以从手册或轴承产品样本中直接查出数值。

2 当量动载荷轴承的基本额定动载荷C （r C 和a C ）是在一定条件下确定的。

对同时承受径向载荷和轴向载荷作用的轴承进行寿命计算时，需要把实际载荷折算为与基本额定动载荷条件相一致的一种假想载荷，此假想载荷称为当量动载荷，用字母P 表示。

当量动载荷P 的计算方法如下：同时承受径向载荷r F 和轴向载荷a F 的轴承()P r a P f XF YF =+（1）受纯径向载荷r F 的轴承（如N 、NA 类轴承）P r P f F =（2）受纯轴向载荷a F 的轴承（如5类、8类轴承）P a P f F =（3）式中：X ——径向动载荷系数，查表1； Y ——轴向动载荷系数，查表1； P f 冲击载荷系数，见表2。