滚动轴承寿命计算
滚动轴承的额定载荷与寿命：
1轴承的寿命与承载能力
1.1 寿命
1.2 基本额定载荷
2 根据额定动载荷选择轴承尺寸
2.1 轴承的当量动载荷
2.2 寿命公式
2.3 影响轴承动载荷能力的主要因素
2.4 修正额定寿命
3 根据额定静载荷选择轴承尺寸
3.1 轴承的当量静载荷
3.2 轴承所需额定静载荷的确定
3.3 当量静载荷计算方法
3.4 安全因数的选取
1 轴承的寿命与承载能力
1.1 寿命
轴承即使在正常的条件下使用，套圈和滚动体的滚动面也会因受到交变应力作用而发生材料疲劳，以致造成剥落。疲劳剥落是滚动轴承的主要失效形式，因此，轴承的寿命一般情况指其疲劳寿命。疲劳寿命的定义为：一套轴承，其中一个套圈（或垫圈）或滚动体的材料出现第一个疲劳扩展迹象之前，一个套圈（或垫圈）相对另一个套圈（或垫圈）的转数。
在某些特定情况下，轴承也可能因磨损过度或丧失必须的精度而失效，这时轴承的寿命是指磨损寿命或精度寿命，需另行考虑。
此外，轴承因烧伤，磨损，裂纹，卡死，生锈等都可能无法使用，但这些应称为轴承故障，须与轴承寿命区分开。轴承选用不当，安装欠妥，润滑不良及密封不好等都是发生故障的原因，排除这些原因便可避免轴承发生故障。（1）可靠性实验室试验和实际应用中表明，同一结构型式和外形尺寸的一组轴承，在相同的运转条件下，实际疲劳寿命大不相同。一批轴承的疲劳寿命服从一定的概率分布规律，所以轴承的寿命总是与其失效概率相联系。轴承寿命的可靠性用可靠度指标衡量，它指一组在同一条件下运转的，近于相同的滚动轴承所期望达到或超过规定
寿命的百分率。单个滚动轴承的可靠度为该轴承达到或超过规定寿命的概率。
（2）基本额定寿命和修正额定寿命对于一套滚动轴承或一组在同一条件下运转的，近于相同的滚动轴承，其寿命是指与90%的可靠度，常用的材料和加工质量以及常规的运转条件相关的寿命，称之为基本额定寿命。考虑所要求的可靠性水平，特殊的轴承性能和具体的运转条件，而对基本额定寿命进行修正所得到的寿命则称为修下正额定寿命。
1.2 基本额定载荷
基本额定载荷包含基本额定动载荷和额定静载荷。表征轴承在旋转（转速n>10r/mim)时的承载能力为基本额定动载荷，表征轴承在静止或缓慢旋转(转速n≤10r/min)时的承载能力为额定静载荷。
（1）径向基本额定动载荷径向基本额定动载荷系指一套轴承的基本额定寿命为一百万转时假想能承受的恒定径向载荷。对于单列角接触轴承，该载荷指引起轴承套圈相互间产生纯径向位移的载荷的径向分量。
（2）轴向基本额定动载荷轴向基本额定动载荷系指滚动轴承的基本额定寿命为一百万转时假想作用于滚动轴承上恒定中心轴向载荷。
（3）径向额定静载荷径向额定静载荷系指在滚动轴承静止或缓慢旋转状态下，其最大载荷滚动体与滚道接触中心处引起与下列接触应力相当的假想径向静载荷。
4600MPa 调心球轴承
4200MPa 所有其他的向心球轴承
4000MPa 所有的向心滚子轴承
对于单列角接触球轴承，其径向额定静载荷是指使轴承套圈间仅产生相对纯径向位移的载荷的径向分量。
（4）轴向额定静载荷轴向额定静载荷系指在滚动轴承在最大滚动体与滚道接触中心处引起与下列接触应力相当的假想中心轴向静载荷。
4200MPa 推力球轴承
4000MPa 所有推力滚子轴承
2 根据额定动载荷选择轴承尺寸
2.1 轴承的当量动载荷
轴承的基本额定动载荷是在假定的运转条件下确定的。其载荷条件为：向心轴承仅承受纯径向载荷，推力轴承仅承受纯轴向载荷。实际上，轴承在大多数应用场合，常常同时承受径向和轴向载荷，因此，在进行轴承寿命计算时，必须把实际载荷转换成与额定动载荷的载荷条件相一致的当量动载荷。径向当量动载荷是指一恒定的径向载荷。轴向当量动载荷是指一恒定中心轴向载荷。在这一载荷作用下，滚动轴承具有与实际载荷作用相同的寿命。
2.2 寿命公式
轴承的基本额定寿命，基本额定动载荷和当量动载荷三者之间的关系，可用下列公式表示：
式中L10 —基本额定寿命(百万转）；
C —基本额定动载荷（N）；
P —当量动载荷（N）；
ε—寿命指数（球轴承ε=3，滚子轴承ε=10/3）。
若轴承的转速恒定，其基本额定寿命可用运转小时数表示为：
式中L10 —基本额定寿命（h)；
n —轴承转速(r/min)。
对于车辆轮毂用轴承，基本额定寿命可用其行驶公里数表示
式中L10k —基本额定寿命(km);
D —车轮直径(mm)。
若轴承作摆动运动，绕摆动中心摆动幅角为±γ，则
式中L10osc —基本额定寿命（百万次摆动周期）;
γ—摆幅(º)。
当摆幅很小时，不计算基本额定寿命。
为了简化计算，取500h作为额定寿命的基准，引入速度系数fn和寿命系数fh:
则轴承寿命公式可转换为
根据轴承的工作转速和预期的使用寿命L10h，由表1-34和表1-35查出fh,fn 的数值后，即可很方便的确定出待选用轴承所应具有的基本额定动载荷值。
（1）轴承的使用寿命在选择轴承时，一般应根据机械的类型，工作条件及可靠性要求，预先确定一个恰当的使用寿命。通常，可参照机械的大修期限予以决定。各种机械所需的轴承使用寿命的推荐值，见表1-36。
（2）当量动载荷计算方法当轴承承受大小和方向恒定的工作载荷时，其当量动载荷可按下列一般公式计算P = XFr+YFa
式中 P —当量动载荷（N）;
Fr —径向协荷（N）;
Fa —轴向载荷（N）;
X —径向动载荷系数;
Y —轴向载载荷系数。
各类轴承的当量动载荷计算公式及径向动载荷系数和轴向动载荷系数的具体数值，参考各类轴承尺寸与性能表。
当轴承承受恒定力矩载荷时，当量动载荷可按下式计算
Pm = fmP
式中Pm —考虑力矩载荷的当量动载荷（N）;
fm —力矩载荷因数见表1-37。
