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滚动轴承寿命计算一、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：--轴承载荷为P时，所具有的基本额定寿命(106转)L10C--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L h '=5000，对于高温下工作的轴承应引入温度系数ftCt=ftC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。
一、基本概念
1.轴承的寿命
在一定载荷作用下，轴承运转到任一滚动体或内、外圈滚道上出现疲劳点蚀前所经历的总转数。
寿命数据离散性非常大。
2.一批轴承的寿命
对于一批同型号的滚动轴承，在一定条件下进行疲劳试
验，对试验数据统计处理后，得
出轴承的疲劳破坏概率与转数间
的关系。
一、基本概念
3.基本额定寿命
一批同型号的轴承，在同一条件下运转，当有10%的轴承产生疲劳点蚀时，
轴承所经历的总转数L
（单位106转）或工作
10
（单位h），称为滚动轴承的基本小时数L
10h
额定寿命。
4.基本额定动载荷
=1(106)时轴承能
基本额定寿命L
10
够承受极限载荷称为基本额定动载荷，用C
表示。
反映了轴承承载能力的大小。
二、计算公式
L 10/106r 0151015C
P /N r 10,1610101010εε
εε
⎪⎭⎫ ⎝⎛=====P C L C L P C P L L P 时
当常数
二、计算公式
h
6010r 10t 6h 106t 10εε⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭
⎫ ⎝⎛=P C f n L P C f
L 当轴承的预期寿命取定时，可求出轴承应具有的基本额定动载荷
9-5 滚承寿命算公式 三、不同可靠度下滚承寿命算
动轴计动轴计
三、不同可靠度下滚动轴承寿命计算
10
1L L n α=
可靠度R / %
909596979899α1 1.00.620.530.440.330.21。
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。
什么是滚动轴承的基本额定寿命和基
本额定动载荷
滚动轴承的基本额定寿命是指在一组相同的滚动轴承中，有 90%的轴承在发生疲劳点蚀前能够达到或超过的总转数（以转为单位）或在一定转速下的工作小时数。
基本额定动载荷是指使滚动轴承的基本额定寿命恰好为 100 万转时，轴承所能承受的最大载荷。
基本额定寿命和基本额定动载荷是滚动轴承的重要参数，它们反映了轴承在正常工作条件下的寿命和承载能力。
在选择滚动轴承时，需要根据实际工作条件和要求，考虑轴承的基本额定寿命和基本额定动载荷，以确保轴承能够满足使用要求并具有足够的寿命。
此外，滚动轴承的基本额定寿命和基本额定动载荷还受到许多因素的影响，如轴承的类型、尺寸、精度、润滑方式、工作温度、载荷大小和方向等。
因此，在实际应用中，需要根据具体情况进行综合考虑和选择。
总之，了解滚动轴承的基本额定寿命和基本额定动载荷对于正确选择和使用滚动轴承具有重要意义，可以提高机械设备的可靠性和工作效率。
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） 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。
九、修正额定寿命计算 对于要求不同的可靠度、特殊的轴承性能以及运转条件不属于正常情况下的轴承寿命计算时，可采用修正额定寿命计算公式：式中：──特殊的轴承性能、运转条件以及不同可靠度要求下的修正额定寿命（106转）；a1──可靠度的寿命修正系数；a2──特殊的轴承性能寿命修正系数；a3──运转条件的寿命修正系数。
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。
当轴承承受冲击载荷时，当量动载荷可按下式计算Pd = fdP式中Pd —考虑冲击载荷的当量动载荷(N);fd —冲击载荷因数,见表1-38。
若轴承是在变载荷和变速下工作，在确定轴承寿命时，则应用平均当量动载荷和平均转速来计算。
平均当量动载荷一般按下式计算式中Pm —平均当量动载荷（N）;P —当量动载荷（函数式）（N）；N —载荷变动一个周期内的总转数（r)。
对于如图1-8所示的载荷与转速之间的关系，平均当量动载荷计算公式为式中P1,P2,P3 ···是在N1,N2,N3···转数时的当量动载荷轴承的转速保持不变，载荷随时间单调而连续地周期变化时，平均当量动载荷可利用简化公式近似求出。
其例见图1-9。
若轴承载荷由大小和方向都不变的载荷F1（如转子重量等）与大小不变的旋转载荷F2 （如不平衡引起的离心力等）组成（如图1-10所示），则其平均载荷Fm 由下式计算式中因数可按图1-11确定。
求出Fm 后，可根据F1 与F2的合成载荷平面方向，将Fm再转换成平均当量动载荷Pm。
2.3 影响轴承动载荷能力的主要因素根据国家标准GB/T6391-1995规定，滚动轴承基本额定动载荷的计算方法适用于当代常用优质催淬硬钢（系指真空脱气钢），按良好的加工方法制造，而且滚动接触表面的形状基本上为常规设计的滚动轴承。
超越上述规定范围，轴承的载荷能力将会受到影响。
（1）材质的影响轴承钢因冶炼方法不同，材料中夹杂物的大小，分布与含量亦不同。
这种材质的差别会对轴承的承载能力产生有利或不利的影响。
本样本各类轴承尺寸与性能表中所列轴承基本额定动载荷均是以真空脱气轴承钢为基本材料。
如果采用普通电炉轴承钢，轴承的载荷能力将会有不同程度的下降。
反之，采用诸如真空重熔，电渣重熔等方法冶炼的轴承钢或其他等效材质的钢材，轴承的载荷能力将会得到不同程度的提高。
（2）温度的影响一般轴承所能承受的工作温度可达120ºC（外圈测量温度为100ºC）。
对于超过此限定温度的工作条件，应采用经过特殊（稳定）热处理或特殊（耐热）材料制造的轴承。
轴承若经常在120ºC 以上的温度中使用，或者在很短时间的极高温度下使用时，都会使轴承材料的组织发生变化，导致轴承载荷能力的降低。
其影响关系可用下式表示式中CT —经过温度修正的基本额定载荷（N）；gT—温度因数,gT因数可参考表1-39的取值。
（3 ）硬度的影响轴承零件的表面硬度一般为61∽ 65HRC。
但在某些应用场合，其实际硬度低于规定范围。
例如，经过高温回火处理的高温轴承，直接利用轴颈和轴承箱孔作为滚道的某些滚针轴承等。
轴承材料表面硬度的降低，特别是降至58HRC 以下时，将会导致轴承载荷能力的相应降低。
其影响关系，通常可用下列经验公式表示式中CH —经过材料硬度修正的基本额定动载荷（N）；gT—硬度因数。
2.4 修正额定寿命使用基本额定寿命L10作为选择与评定轴承寿命的一般准则通常是令人满意的。
这个寿命与90% 可靠度，当前常用材料和加工质量以及常规运转条件相关。
然而，许多使用场合却要求对各种不同的可靠度和特殊的轴承性能以及运转条件不属于正常情况的寿命进行计算，这时，可采用以下修正基本额定寿命计算公式式中Lna —特殊的轴承性能和运转条件，可靠度为（100-n) 的修正额定寿命（百万转）；a1 —可靠性寿命修正因数；a2 —特殊的轴承性能寿命修正因数；a3 —运转条件的寿命修正因数；（1）可靠性寿命修正因数a1 一般情况下是以90% 的可靠度来评定轴承的疲劳寿命，这时a1=1；但在一些场合，要求可靠度高于90%，a1 因数可按表1-40选取。
（2）特殊的轴承性能寿命修正因数a2 采用特殊种类与质量的材料和特殊的制造工艺以及专门的设计来达到特殊的寿命特性要求时，用a2 因数来反映寿命值的变化。
根据目前的技术状况，尚不能对a2值与定量表示的材料特性或滚道几何形状之间的关系作出规定，但选取a2 值时，可从下列几个方面选取经验值。
采用夹杂物含量非常低或经过特别分析处理的钢材，可取a2≥1。
若采用特殊的热处理造成材料硬度降低而导致轴承寿命下降，应选取相应减小的a2 值。
选取a2值时，还应考虑是否涉及滚动体与滚道之间接触应力均匀性提高或降低的特殊设计。
如采用特殊的材料，工艺或设计，而润滑却不良时，a2通常不能取大于1的值。
（3）运转条件的寿命修正因数a3运转条件包括润滑充分与否（在工作速度和温度下），外来有害物质存在与否，以及引起材料性能改变的条件（例如高温造成硬度降低）。
正常的运转条件，即轴承安装正确，润滑充分，防止外界物质侵入的措施得当，且没有引起材料性能改变的高温，滚动接触表面之间为润滑油膜隔开时，可取a3=1。
润滑条件十分理想，足以在轴承滚动接触表面形成弹性流体动压油膜，而大大降低表面失效引起的疲劳破坏概率时，可取a3>1。
润滑不良，工作温度下润滑剂的运动粘度对球轴承小于13mm2/s。
