向心关节轴承寿命计算方法解析
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转速:轴承的旋转速度。
关节轴承使用寿命
关节轴承的使用寿命取决于多个因素,包括负荷、转速、润滑情况、工作环境等。
一般来说,关节轴承的使用寿命可以通过以下公式来计算:
L = (C / P)^(10/3) * 106
其中,L为关节轴承的使用寿命(单位为小时)、C为基本动载荷(单位为N)、P为实际负荷(单位为N)。
使用寿命也可以通过Reliability Engineering方法来计算,该方法考虑了多个因素并进行系统性的分析。
此外,正确的安装、维护和保养也可以延长关节轴承的使用寿命。
定期检查润滑情况,及时更换磨损的零部件等都是保持关节轴承寿命的关键。
2.轴承的额定动载荷及额定寿命2.1基本额定动载荷轴承的额定动载荷是决定额定寿命的主参数,也是确定轴承设计水平的目标函数。
额定动载荷值大,则轴承的承载能力高,或说在相同载荷下,其额定寿命长,设计水平高。
基本额定动载荷:系指一个轴承假想承受一个大小和方向恒定的径向(或中心轴向)负荷,在这一负荷作用下轴承基本额定寿命为一百万转。
根据我国国家标准GB/T6391-1995的规定,现将各类轴承基本额定动载荷的计算公式整理于表2-1中:Cr : 径向基本额定动载荷NCa : 轴向基本额定动载荷Nbm : 材料(真空脱气)和加工质量的额定系数,该值随轴承类型不同而异。
见表2-2fc : 与轴承零件的几何形状、制造精度和材料有关的系数i : 轴承中球或滚子的列数Lwe : 额定载荷计算中用的滚子长度mm即滚子与接触长度最短的滚道间的理论最大接触长度。
正常情况下,或者取滚子尖角之间的距离减去滚子倒角,或者取不包括磨削越程槽的滚道宽度,择其小者。
α: 轴承的公称接触角度Z: 单列轴承中的球或滚子数。
每列球或滚子数相同的多列轴承中每列的球或滚子数Dw : 球直径mmDwe : 额定载荷计算中用的滚子直径mm对于圆锥滚子取滚子端面和小端面理论尖角处直径的平均值。
对于非对称外凸滚子近似地取零载荷下滚子与无挡边滚道间接触点处滚子的直径现将GB/T6391-1995所定的额定系数bm值列于表2-22.2 额定动载荷的修正滚动轴承基本额定动载荷的计算方法适用于优质淬硬钢(系指真空脱气钢),按良好的加工方法制造,且滚动接触表面的形状为常规设计。
超越上述规定,额定动载荷应予修正。
2.2.1 材质轴承钢因冶炼方法不同,材料中夹杂物的大小、分布、含量亦不同。
夹杂物是造成金属材料疲劳裂纹产生的主要成因,是影响滚动轴承疲劳寿命的主要因素。
如采用夹杂物含量高于真空脱气的普通电炉冶炼轴承钢,则轴承的载荷能力将会有不同程度的下降。
当采用诸如真空重熔、电渣重熔等方法冶炼的轴承钢或其它等效材质的钢材时,其夹杂物的含量显著减少,轴承的载荷能力将会得到提高。
轴承寿命的计算1、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。
向心轴承与推力轴承的基本额定动负荷分别称做径向基本额定动负荷与轴向基本额定动负荷,用Cr与Ca表示,其数值录入轴承尺寸表。
2、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车距离(km)表示寿命较多,如式3所示。
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。
从轴承表选出满足c值的轴承,即可确定轴承的尺寸。
机械要求的轴承必需寿命请参考表4。
3、根据温度进行的基本额定动负荷的修正与轴承的尺寸稳定处理轴承在高温下使用时,材料组织会发生变化、硬度降低,基本额定动负荷将比常温下使用时减小。
材料组织一旦发生变化,即使温度恢复到常温也不会复原。
因此,在高温下使用时,必须将轴承尺寸表的基本额定动负荷乘以表1的温度系数进行修正。
表1温度系数轴承长时间在120摄氏度以上的工作温度下使用时,由于经一般热处理的轴承尺寸变化大,必须进行尺寸稳定处理。
尺寸稳定处理与使用温度范围如表2所示。
但经尺寸稳定处理的轴承硬度降低,有时基本额定动负荷会减小。
表2尺寸稳定处理4、修正额定寿命式1表示的是可靠性90%的基本额定寿命(L10),根据用途的不同,有时也需要可靠性高于90%的高可靠性寿命。
此外,采用特殊材料有时可以使轴承寿命延长,甚至润滑等使用条件的不同也会影响轴承寿命。
考虑了以上因素对基本额定寿命进行修正后的寿命称做修正额定寿命,可由式8计算:***********************************Lna=a1a2z3L10..........式8***********************************这里,a1:可靠性系数......参照(1)项a2:可靠性系数......参照(2)项a3:可靠性系数......参照(3)项[备注]按照可靠性高于90%的Lna选择轴承尺寸时,应特别注意轴与外壳的强度。
轴承寿命以及计算00轴承在承受负荷旋转时,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)。
出现这种滚动疲劳损伤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损伤的总旋转数称做“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,还会出现滚动疲劳损伤以外的损伤现象。
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。
二、轴承寿命的计算1、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。
向心轴承与推力轴承的基本额定动负荷分别称做径向基本额定动负荷与轴向基本额定动负荷,用Cr与Ca表示,其数值录入轴承尺寸表。
2、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车距离(km)表示寿命较多,如式3所示。
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。
从轴承表选出满足c值的轴承,即可确定轴承的尺寸。
机械要求的轴承必需寿命请参考表4。
3、根据温度进行的基本额定动负荷的修正与轴承的尺寸稳定处理轴承在高温下使用时,材料组织会发生变化、硬度降低,基本额定动负荷将比常温下使用时减小。
材料组织一旦发生变化,即使温度恢复到常温也不会复原。
关节轴承知识一、基本概念1径向额定动载荷:关节轴承中的工作表面动应力达到最大许用应力时的径向载荷。
2轴向额定动载荷:关节轴承中的工作表面动应力达到最大许用应力时的轴向载荷。
3寿命:关节轴承的摩擦系数达到规定的极限值或关节轴承磨损量超过规定的极限值时关节轴承工作摆动的总次数。
4径向当量动载荷:一恒定的径向载荷,在该载荷作用下,关节轴承中工作表面接触应力与实际载荷作用相当。
用于向心关节轴承、角接触关节轴承、杆端关节轴承同时承受径向载荷和轴向载荷时计算关节轴承使用寿命用。
一般情况下,对于向心、角接触关节轴承承受的轴向载荷推荐不要超过径向载荷的30%,杆端关节轴承承受的轴向载荷推荐不要超过径向载荷的20%5轴向当量动载荷:一恒定的轴向载荷,在该载荷作用下,关节轴承中工作表面接触应力与实际载荷作用相当。
用于推力关节轴承同时承受径向载荷和轴向载荷时计算关节轴承使用等命用我惦况下,■:「于福力美兰给承承受向汪同能蔺邪宇不得照混打同16坯,口;步/塞x.L弟。
桂景同到两小板眼色讲网的夫m7摆次;式节珏承摆域娶图上黑•一点冕哥丁3。
鲁酎为一摆次.二.圣节地语的选用造用史节独花叼,可花分乱也美节叫'£的汽芬大小.大同建侍K方式、方式、工眼条件,泗谦》式.定性4轮向、骷向).瞽求助使用骞♦和安差」50%4关节轴承配合选择的基本原则。
4.1根据轴承的类型、尺寸、公差、游隙,轴承的工作条件,作用在轴承上载荷的大小、方向和性质,轴和外壳孔的材料,以及装拆方便等来进行轴承与轴和外壳孔配合的选择。
4.2轴承的摆动套圈一般采用过盈配合,使轴承在载荷下工作时,套圈在轴和外壳孔的配合表面不产生磨损和相对转动现象。
4.3为防止内圈与轴之间的滑动或爬行,内圈与轴应优先采用过盈配合,如果为装拆方便或由于采用浮动支承,而必须选用间隙配合时,轴颈表面必须淬硬。
4.4选用过盈配合时,应考虑过盈量对径向游隙的影响。
对于必须使用较大过盈量的场合,应选用原始游隙大于基本组游隙值的轴承。
一、滚动轴承承载能力的一般说明滚动轴承的承载能力与轴承类型和尺寸有关。
相同外形尺寸下,滚子轴承的承载能力约为球轴承的1.5~3倍。
向心类轴承主要用于承受径向载荷,推力类轴承主要用于承受轴向载荷。
角接触轴承同时承受径向载荷和轴向载荷的联合作用,其轴向承载能力的大小随接触角α的增大而增大。
二、滚动轴承的寿命计算轴承的寿命与载荷间的关系可表示为下列公式:或式中:──基本额定寿命(106转);──基本额定寿命(小时h);C──基本额定动载荷,由轴承类型、尺寸查表获得;P──当量动载荷(N),根据所受径向力、轴向力合成计算;──温度系数,由表1查得;n──轴承工作转速(r/min);──寿命指数(球轴承,滚子轴承)。
三、温度系数f t当滚动轴承工作温度高于120℃时,需引入温度系数(表1)表1 温度系数工作温度/℃<120 125 150 175 200 225 250 300f t 1.00 0.95 0.90 0.85 0.80 0.75 0.70 0.60四、当量动载荷当滚动轴承同时承受径向载荷和轴向载荷时,当量载荷的基本计算公式为式中:P——当量动载荷,N;——径向载荷,N;——轴向载荷,N;X——径向动载荷系数;Y——轴向动载荷系数;——负荷系数五、载荷系数f p当轴承承受有冲击载荷时,当量动载荷计算时,引入载荷系数(表2)表2 冲击载荷系数f p载荷性质f p举例无冲击或轻微冲击 1.0~1.2 电机、汽轮机、通风机、水泵等中等冲击 1.2~1.8 车辆、机床、起重机、内燃机等强大冲击 1.8~3.0 破碎机、轧钢机、振动筛等六、动载荷系数X、Y表3 深沟球轴承的系数X、Y表4 角接触球轴承的系数X、Y表5 其它向心轴承的系数X、Y 表6 推力轴承的系数X、Y七、成对轴承所受轴向力计算公式:角接触球轴承:圆锥滚子轴承:式中e为判断系数,可由表4查出;Y应取表5中的数值。
●正排列:若则若则●反排列:若则若则八、成对轴承当量动载荷根据基本公式:式中:P——当量动载荷,N;——径向载荷,N;——轴向载荷,N;X——径向动载荷系数;Y——轴向动载荷系数;——负荷系数。
一、额定寿命与额定动载荷1、轴承寿命在一定载荷作用下,轴承在出现点蚀前所经历的转数或小时数,称为轴承寿命。
由于制造精度,材料均匀程度的差异,即使是同样材料,同样尺寸的同一批轴承,在同样的工作条件下使用,其寿命长短也不相同。
若以统计寿命为1单位,最长的相对寿命为4单位,最短的为0.1-0.2单位,最长与最短寿命之比为20-40倍。
为确定轴承寿命的标准,把轴承寿命与可靠性联系起来。
2、额定寿命同样规格(型号、材料、工艺)的一批轴承,在同样的工作条件下使用,90%的轴承不产生点蚀,所经历的转数或小时数称为轴承额定寿命。
3、基本额定动载荷为比较轴承抗点蚀的承载能力,规定轴承的额定寿命为一百万转(106)时,所能承受的最大载荷为基本额定动载荷,以C表示。
也就是轴承在额定动载荷C作用下,这种轴承工作一百万转(106)而不发生点蚀失效的可靠度为90%,C越大承载能力越高。
对于基本额定动载荷(1)向心轴承是指纯径向载荷(2)推力球轴承是指纯轴向载荷(3)向心推力轴承是指产生纯径向位移得径向分量二、轴承寿命的计算公式:洛阳轴承厂以208轴承为对象,进行大量的试验研究,建立了载荷与寿命的数字关系式和曲线。
式中:L10--轴承载荷为P时,所具有的基本额定寿命(106转)C--基本额定动载荷Nε--指数对球轴承:ε=3对滚子轴承:ε=10/3P--当量动载荷(N)把在实际条件下轴承上所承受的载荷: A、R ,转化为实验条件下的载荷称为当量动载荷,对轴承元件来讲这个载荷是变动的,实验研究时,轴承寿命用106转为单位比较方便(记数器),但在实际生产中一般寿命用小时表示,为此须进行转换L10×106=Lh×60n所以滚动轴承寿命计算分为:1、已知轴承型号、载荷与轴的转速,计算Lh;2、已知载荷、转速与预期寿命,计算C ,选取轴承型号。
通常取机器的中修或大修界限为轴承的设计寿命,一般取Lh'=5000,对于高温下工作的轴承应引入温度系数ftCt=ftCt ≤120 125 150 200 300ft 1 0.95 0.90 0.80 0.60上两式变为:对于向心轴承对于推力轴承三、当量动载荷P的计算在实际生产中轴承的工作条件是多种多样的,为此,要把实际工作条件下的载荷折算为假想寿命相同的实验载荷--当量载荷。