轴承使用寿命
摘要：自然界苛刻的工作条件会导致轴承的失效，但是如果遵循一些简单的规则，轴承正常运转的机会是能够被提高的。在轴承的使用过程当中，过分的忽视会导致轴承的过热现象，也可能使轴承不能够再被使用，甚至完全的破坏。但是一个被损坏的轴承，会留下它为什么被损坏的线索。通过一些细致的侦察工作，我们可以采取行动来避免轴承的再次失效。
关键词：轴承失效寿命
导致轴承失效的原因很多，但常见的是不正确的使用、污染、润滑剂使用不当、装卸或搬运时的损伤及安装误差等。诊断失效的原因并不困难，因为根据轴承上留下的痕迹可以确定轴承失效的原因。
然而，当事后的调查分析提供出宝贵的信息时，最好首先通过正确地选定轴承来完全避免失效的发生。为了做到这一点，再考察一下制造厂商的尺寸定位指南和所选轴承的使用特点是非常重要的。
1 轴承失效的原因
在球轴承的失效中约有40%是由灰尘、脏物、碎屑的污染以及腐蚀造成的。污染通常是由不正确的使用和不良的使用环境造成的，它还会引起扭矩和噪声的问题。由环境和污染所产生的轴承失效是可以预防的，而且通过简单的肉眼观察是可以确定产生这类失效的原因。
通过失效后的分析可以得知对已经失效的或将要失效的轴承应该在哪些方面进行查看。弄清诸如剥蚀和疲劳破坏一类失效的机理，有助于消除问题的根源。
只要使用和安装合理，轴承的剥蚀是容易避免的。剥蚀的特征是在轴承圈滚道上留有由冲击载荷或不正确的安装产生的压痕。剥蚀通常是在载荷超过材料屈服极限时发生的。如果安装不正确从而使某一载荷横穿轴承圈也会产生剥蚀。轴承圈上的压坑还会产生噪声、振动和附加扭矩。
类似的一种缺陷是当轴承不旋转时由于滚珠在轴承圈间振动而产生的椭圆形压痕。这种破坏称为低荷振蚀。这种破坏在运输中的设备和不工作时仍振动的设备中都会产生。此外，低荷振蚀产生的碎屑的作用就象磨粒一样，会进一步损害轴承。与剥蚀不同，低荷振蚀的特征通常是由于微振磨损腐蚀在润滑剂中会产生淡红色。
消除振动源并保持良好的轴承润滑可以防止低荷振蚀。给设备加隔离垫或对底座进行隔离可以减轻环境的振动。另外在轴承上加一个较小的预载荷不仅有助于滚珠和轴承圈保持紧密的接触，并且对防止在设备运输中产生的低荷振蚀也有帮助。
造成轴承卡住的原因是缺少内隙、润滑不当和载荷过大。在卡住之前，过大的摩擦和热量使轴承钢软化。过热的轴承通常会改变颜色，一般会变成蓝黑色或淡黄色。摩擦还会使保持架受力，这会破坏支承架，并加速轴承的失效。
材料过早出现疲劳破坏是由重载后过大的预载引起的。如果这些条件不可避免，就应仔细计算轴承寿命，以制定一个维护计划。
另一个解决办法是更换材料。若标准的轴承材料不能保证足够的轴承寿命，就应当采用特殊的材料。另外，如果这个问题是由于载荷过大造成的，就应该采用抗载能力更强或其他结构的轴承。
蠕动不象过早疲劳那样普遍。轴承的蠕动是由于轴和内圈之间的间隙过大造成的。蠕动的害处很大，它不仅损害轴承，也破坏其他零件。
蠕动的明显特征是划痕、擦痕或轴与内圈的颜色变化。为了防止蠕动，应该先用肉眼检查一下轴承箱件和轴的配件。
蠕动与安装不正有关。如果轴承圈不正或翘起，滚珠将沿着一个非圆周轨道运动。这个问题是由于安装不正确或公差不正确或轴承安装现场的垂直度不够造成的。如果偏斜超过0.25°，轴承就会过早地失效。
检查润滑剂的污染比检查装配不正或蠕动要困难得多。污染的特征是使轴承过早的出现磨损。润滑剂中的固体杂质就象磨粒一样。如果滚珠和保持架之间润滑不良也会磨损并削弱保持架。在这种情况下，润滑对于完全加工形式的保持架来说是至关重要的。相比之下，带状或冠状保持架能较容易地使润滑剂到达全部表面。
锈是湿气污染的一种形式，它的出现常常表明材料选择不当。如果某一材料经检验适合工作要求，那么防止生锈的最简单的方法是给轴承包装起来，直到安装使用时才打开包装。
2 避免失效的方法
解决轴承失效问题的最好办法就是避免失效发生。这可以在选用过程中通过考虑关键性能特征来实现。这些特征包括噪声、起动和运转扭矩、刚性、非重复性振摆以及径向和轴向间隙。
扭矩要求是由润滑剂、保持架、轴承圈质量（弯曲部分的圆度和表面加工质量）以及是否使用密封或遮护装置来决定。润滑剂的粘度必须认真加以选择，因为不适宜的润滑剂会产生过大的扭矩，这在小型轴承中尤其如此。另外，不同的润滑剂的噪声特性也不一样。举例来说，润滑脂产生的噪声比润滑油大一些。因此，要根据不同的用途来选用润滑剂。
在轴承转动过程中，如果内圈和外圈之间存在一个随机的偏心距，就会产生与凸轮运动非常相似的非重复性振摆（NRR）。保持架的尺寸误差和轴承圈与滚珠的偏心都会引起NRR。和重复性振摆不同的是，NRR是没有办法进行补偿的。
在工业中一般是根据具体的应用来选择不同类型和精度等级的轴承。例如，当要求振摆最小时，轴承的非重复性振摆不能超过0.3微米。同样，机床主轴只能容许最小的振摆，以保证切削精度。因此在机床的应用中应该使用非重复性振摆较小的轴承。
在许多工业产品中，污染是不可避免的，因此常用密封或遮护装置来保护轴承，使其免受灰尘或脏物的侵蚀。但是，由于轴承内外圈的运动，使轴承的密封不可能达到完美的程度，因此润滑油的泄漏和污染始终是一个未能解决的问题。
一旦轴承受到污染，润滑剂就要变质，运行噪声也随之变大。如果轴承过热，它将会卡住。当污染物处于滚珠和轴承圈之间时，其作用和金属表面之间的磨粒一样，会使轴承磨损。采用密封和遮护装置来挡开脏物是控制污染的一种方法。
噪声是反映轴承质量的一个指标。轴承的性能可以用不同的噪声等级来表示。
噪声的分析是用安德逊计进行的，该仪器在轴承生产中可用来控制质量，也可对失效的轴承进行分析。将一传感器连接在轴承外圈上，而内圈在心轴以1800r/min的转速旋转。测量噪声的单位为anderon。即用um/rad表示的轴承位移。
根据经验，观察者可以根据声音辨别出微小的缺陷。例如，灰尘产生的是不规则的劈啪声；滚珠划痕产生一种连续的爆破声，确定这种划痕最困难；内圈损伤通常产生连续的高频噪声，而外圈损伤则产生一种间歇的声音。
轴承缺陷可以通过其频率特性进一步加以鉴定。通常轴承缺陷被分为低、中、高三个波段。缺陷还可以根据轴承每转动一周出现的不规则变化的次数加以鉴定。
低频噪声是长波段不规则变化的结果。轴承每转一周这种不规则变化可出现1.6~10次，它们是由各种干涉（例如轴承圈滚道上的凹坑）引起的。可察觉的凹坑是一种制造缺陷，它是在制造过程中由于多爪卡盘夹的太紧而形成的。
中频噪声的特征是轴承每旋转一周不规则变化出现10~60次。这种缺陷是由在轴承圈和滚珠的磨削加工中出现的振动引起的。轴承每旋转一周高频不规则变化出现60~300次，它表明轴承上存在着密集的振痕或大面积的粗糙不平。
利用轴承的噪声特性对轴承进行分类，用户除了可以确定大多数厂商所使用的ABEC标准外，还可确定轴承的噪声等级。ABEC标准只定义了诸如孔、外径、振摆等尺寸公差。随着ABEC级别的增加（从3增到9），公差逐渐变小。但ABEC等级并不能反映其他轴承特性，如轴承圈质量、粗糙度、噪声等。因此，噪声等级的划分有助于工业标准的改进。
EXTENDING BEARING LIFE
Abstract：Nature works hard to destroy bearings, but their chances of survival can be improved by following a few simple guidelines. Extreme neglect in a bearing leads to overheating and possibly seizure or, at worst, an explosion. But even a failed bearing leaves clues as to what went wrong. After a little detective work, action can be taken to avoid a repeat performance.
Keywords: bearings failures life
Bearings fail for a number of reasons，but the most common are misapplication，contamination，improper lubricant，shipping or handling damage，and misalignment. The problem is often not difficult to diagnose because a failed bearing usually leaves telltale signs about what went wrong．However，while a postmortem yields good information，it is better to avoid the process altogether by specifying the bearing correctly in The first place．To do this，it is useful to review the manufacturers sizing guidelines and operating characteristics for the selected bearing.
Equally critical is a study of requirements for noise, torque, and runout, as well as possible exposure to contaminants, hostile liquids, and temperature extremes. This can provide further clues as to whether a bearing is right for a job.
1 Why bearings fail
About 40% of ball bearing failures are caused by contamination from dust, dirt, shavings, and corrosion. Contamination also causes torque and noise problems, and is often the result of improper handling or the application environment．Fortunately, a bearing failure caused by environment or handling contamination is preventable，and a simple visual examination can easily identify the cause．
Conducting a postmortem il1ustrates what to look for on a failed or failing bearing．Then，understanding the mechanism behind the failure, such as brinelling or fatigue, helps eliminate the source of the problem.
Brinelling is one type of bearing failure easily avoided by proper handing and assembly. It is characterized by indentations in the bearing raceway caused by shock loading－such as when a bearing is dropped-or incorrect assembly. Brinelling usually occurs when loads exceed the material yield point(350,000 psi in SAE 52100 chrome steel)．It may also be caused by improper assembly, Which places a load across the races．Raceway dents also produce noise，vibration，and increased torque.
A similar defect is a pattern of elliptical dents caused by balls vibrating between raceways while the bearing is not turning．This problem is called false brinelling. It occurs on equipment in transit or that vibrates when not in operation. In addition, debris created by false brinelling acts like an abrasive, further contaminating the bearing. Unlike brinelling, false binelling is often indicated by a reddish color from fretting corrosion in the lubricant.
False brinelling is prevented by eliminating vibration sources and keeping the bearing well lubricated. Isolation pads on the equipment or a separate foundation may be required to reduce environmental vibration. Also a light preload on the bearing helps keep the balls and raceway in tight contact. Preloading also helps prevent false brinelling during transit.
Seizures can be caused by a lack of internal clearance, improper lubrication, or excessive loading. Before seizing, excessive, friction and heat softens the bearing steel. Overheated bearings often change color，usually to blue-black or straw colored．Friction also causes stress in the retainer，which can break and hasten bearing failure．
Premature material fatigue is caused by a high load or excessive preload．When these conditions are unavoidable，bearing life should be carefully calculated so that a maintenance scheme can be worked out．
Another solution for fighting premature fatigue is changing material．When standard bearing materials，such as 440C or SAE 52100，do not guarantee sufficient life，specialty materials can be recommended. In addition，when the problem is traced back to excessive loading，a higher capacity bearing or different configuration may be used．
Creep is less common than premature fatigue．In bearings．it is caused by excessive clearance between bore and shaft that allows the bore to rotate on the shaft．Creep can be expensive because it causes damage to other components in addition to the bearing．
0ther more likely creep indicators are scratches，scuff marks，or discoloration to shaft and bore．To prevent creep damage，the bearing housing and shaft fittings should be visually checked．
Misalignment is related to creep in that it is mounting related．If races are misaligned or cocked．The balls track in a noncircumferencial path．The problem is incorrect mounting or tolerancing，or insufficient squareness of the bearing mounting site．Misalignment of more than 1/4·can cause an early failure．
Contaminated lubricant is often more difficult to detect than misalignment or creep．Contamination shows as premature wear．Solid contaminants become an abrasive in the lubricant．In addition。insufficient lubrication between ball and retainer wears and weakens the retainer．In this situation，lubrication is critical if the retainer is a fully machined type．Ribbon or crown retainers，in contrast，allow lubricants to more easily reach all surfaces．Rust is a form of moisture contamination and often indicates the wrong material for the application．If the material checks out for the job，the easiest way to prevent rust is to keep bearings in their packaging，until just before installation．
2 Avoiding failures
The best way to handle bearing failures is to avoid them．This can be done in the selection process by recognizing critical performance characteristics．These include noise，starting and running torque，stiffness，nonrepetitive runout，and radial and axial play．In some applications, these items are so critical that specifying an ABEC level alone is not sufficient．
Torque requirements are determined by the lubricant，retainer，raceway quality(roundness cross curvature and surface finish)，and whether seals or shields are used．Lubricant viscosity must be selected carefully because inappropriate lubricant，especially in miniature bearings，causes excessive torque．Also，different lubricants have varying noise characteristics that should be matched to the application. For example，greases produce more noise than oil．
Nonrepetitive runout(NRR)occurs during rotation as a random eccentricity between the inner and outer races，much like a cam action．NRR can be caused by retainer tolerance or eccentricities of the raceways and balls．Unlike repetitive runout, no compensation can be made for NRR.
NRR is reflected in the cost of the bearing．It is common in the industry to provide different bearing types and grades for specific applications．For example，a bearing with an NRR of less than 0.3um is used when minimal runout is needed，such as in disk—drive spindle motors．Similarly，machine—tool spindles tolerate only minimal deflections to maintain precision cuts．Consequently, bearings are manufactured with low NRR just for machine-tool applications．
Contamination is unavoidable in many industrial products，and shields and seals are commonly used to protect bearings from dust and dirt．However，a perfect bearing seal is not possible because of the movement between inner and outer races．Consequently，lubrication migration and contamination are always problems．
Once a bearing is contaminated, its lubricant deteriorates and operation becomes noisier．If it overheats，the bearing can seize．At the very least，contamination causes wear as it works between balls and the raceway，becoming imbedded in the races and acting as an abrasive between metal surfaces．Fending off dirt with seals and shields illustrates some methods for controlling contamination．
Noise is as an indicator of bearing quality．Various noise grades have been developed to classify bearing performance capabilities．
Noise analysis is done with an Anderonmeter, which is used for quality control in bearing production and also when failed bearings are returned for analysis. A transducer is attached to the outer ring and the inner race is turned at 1,800rpm on an air spindle. Noise is measured in andirons, which represent ball displacement in μm/rad.
With experience, inspectors can identify the smallest flaw from their sound. Dust, for example, makes an irregular crackling. Ball scratches make a consistent popping and are the most difficult to identify. Inner-race damage is normally a constant high-pitched noise, while a damaged outer race makes an intermittent sound as it rotates.
Bearing defects are further identified by their frequencies. Generally, defects are separated into low, medium, and high wavelengths. Defects are also referenced to the number of irregularities per revolution.
Low-band noise is the effect of long-wavelength irregularities that occur about 1.6 to 10 times per revolution. These are caused by a variety of inconsistencies, such as pockets in the race. Detectable pockets are manufacturing flaws and result when the race is mounted too tightly in multiplejaw chucks.
Medium-hand noise is characterized by irregularities that occur 10 to 60 times per revolution. It is caused by vibration in the grinding operation that produces balls and raceways. High-hand irregularities occur at 60 to 300 times per revolution and indicate closely spaced chatter marks or widely spaced, rough irregularities.
Classifying bearings by their noise characteristics allows users to specify a noise grade in addition to the ABEC standards used by most manufacturers. ABEC defines physical tolerances such as bore, outer diameter, and runout. As the ABEC class number increase (from 3 to 9), tolerances are tightened. ABEC class, however, does not specify other bearing characteristics such as raceway quality, finish, or noise. Hence, a noise classification helps improve on the industry standard.
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。 载荷系数P f 是考虑了机械工作时轴承上的载荷由于机器的惯性、零件的误差、轴或轴承座变形而产生的附加力和冲击力，考虑这些影响因素，对理论当量动载荷加以修正。 表中e 是判断系数。0/a r F C 为相对轴向载荷，它反映轴向载荷的相对大小，其中0r C 是轴承的径向基本额定载荷。表中未列出0/a r F C 的中间值，可按线性插值法求出相对应的e 、Y 值。
一、某减速器输入轴由一对6206型深沟球轴承支承，轴的转速n =960 r/min ，轴上齿轮受力情况如下：切向力3000t F =N ，径向力1200r F =N ， 轴向力650a F =N ，在进行结构设计时设定轴向力由右端轴承2承受， 齿轮分度圆直径d =40 mm 。齿轮中点至两支点距离为 50 mm ，载荷平稳，常温工作。（已知：C = 19.5kN ；e = 0.26；F a / F r ≤ e 时，X = 1，Y = 0；F a / F r >e 时，X = 0.56 ，Y = 1.71；计算中取f d = 1.1，f t = 1.0）试确定：（1） 该轴承内径为多少。（2） 若要求轴承寿命不低于9000小时，试校核是否满足使用要求？ 解：1该深沟球轴承内径为6×5＝30mm 。(1分) 2. 两轴承所受径向载荷（4分） 1) 轴垂直面支点反力.由力矩平衡条件
F rV1=(F r ×50－F a ×20)/100=470N F rV2=(F r ×50+F a ×20)/100= 730N （1分） 2) 轴水平面支点反力.由力矩平衡条件 F rH1= F rH2 =F t /2=1500N （1分） 3）两轴承所受径向载荷 11572r F ==N （1分） 21668r F ==N （1分） 2．计算当量动载荷（4分） （1）轴承所受轴向载荷为0。 1 1 00.26a r F e F =<=故X = 1，Y = 0 111572r P F ==N （2分） （2）轴承所受轴向载荷为F a2= 650N 22650 0.390.261668 a r F e F ==>= 故X = 0.56，Y =1.71 N =?+?=+=6.204565071.1166856.0222A R YF XF P （2分） 3． 寿命计算（3分） P 2>P 1,按P 2进行寿命计算 3 1021666716667 1.019500()()11299960 1.12045.6 T h d f C L n f P ε?= ==?小时>9000小时（2分） 寿命高于9000h,故满足寿命要求.（1分）
使用轴承的使用注意事项(标 准版) Security technology is an industry that uses security technology to provide security services to society. Systematic design, service and management. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0115
使用轴承的使用注意事项(标准版) 轴承属于精密零件，因而在使用时要求有相当地慎重态度，即变是使用了高性能的轴承，如果使用不当，也不能达到预期的性能效果，而且容易使轴承损坏。所以，使用轴承应注意以下事项： 一、保持轴承及其周围环境的清洁 即使肉眼看不见的微笑灰尘进入轴承，也会增加轴承的磨损，振动和噪声。 二、使用安装时要认真仔细 不允许强力冲压，不允许用锤直接敲击轴承，不允许通过滚动体传递压力。 三、使用合适、准确的安装工具 尽量使用专用工具，极力避免使用布类和短纤维之类的东西。 四、防止轴承的锈蚀
直接用手拿取轴承时，要充分洗去手上的汗液，并涂以优质矿物油后再进行操作，在雨季和夏季尤其要注意防锈。 不过，在某种特殊的操作条件下，轴承可以获得较长于传统计算的寿命，特别是在轻负荷的情况下。这些特殊的操作条件就是，当滚动面（轨道及滚动件）被一润滑油膜有效地分隔及限制污染物所可能导致的表面破坏。事实上，在理想的条件下，所谓永久轴承寿命是可能的。 五、轴承寿命 滚动轴承之寿命以转数（或以一定转速下的工作的小时数），定义：在此寿命以内的轴承，应在其任何轴承圈或滚动体上发生初步疲劳损坏（剥落或缺损）。然而无论在实验室试验或在实际使用中，都可明显的看到，在同样的工作条件下的外观相同轴承，实际寿命大不相同。此外还有数种不同定义的轴承“寿命”，其中之一即所谓的“工作寿命”，它表示某一轴承在损坏之前可达到的实际寿命是由磨损、损坏通常并非由疲劳所致，而是由磨损、腐蚀、密封损坏等原因造成。
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 r 2．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 a 3．同时受径向载荷R和轴向载荷A的轴承P=X F r+Y F a X——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
如需估计轴承的预期寿命，您可以使用基本额定寿命，L10，或SKF 额定寿命，L10m。 如果您对与润滑和污染相关的工况有经验并且知道您所处的工作条件不会对轴承的寿命产生剧烈的影响，请使用基本额定寿命计算法；不然，SKF 推荐使用SKF 额定寿命。 轴承寿命定义 轴承寿命的定义是，在内圈或外圈滚动体或滚道首次出现金属疲劳（剥落）迹象之前，轴承以一定速度运行所能够达到的旋转次数或（工作小时数）。 在相同的工况下，对外表看起来相同的轴承进行试验，结果在周期数以及导致金属疲劳所需时间上产生了巨大差异。因此，基于滚动接触疲劳（RCF）估计的轴承寿命不够精确，因此需要使用统计方法来确定轴承尺寸。 基本额定寿命，L10是基于某一足够大数量表面上完全相同的轴承在相同的工况下运行，其中90% 能够达到或超过的疲劳寿命。 如需用此处给出的定义确定相关的轴承尺寸，请根据之前可用的尺寸标注经验，将计算出的额定寿命与轴承应用的预期服务寿命进行对比。否则，请使用表 1和 表 2中列出的有关不同轴承应用约定寿命的指南。 鉴于轴承疲劳寿命的统计分布，只要特定轴承失效概率的确定与相似条件下运行的一组轴承相关，单个轴承可观察到的失效时间就可根据其额定寿命进行评估。 在各种应用中，对轴承失效进行的众多调查已确认，基于90% 可靠性的设计准则和采用动态安全系数，可以设计出可避免典型疲劳失效的、坚固耐用的轴承解决方案。 基本额定寿命 如果您只考虑载荷和速度，您可以使用基本额定寿命，L10。 轴承的基本额定寿命按ISO 281 标准表示为 进行计算 如果速度保持不变，最好用工作小时计算寿命值，可通过以下公式获得
一、轴承寿命的基本概念 根据最新的滚动轴承疲劳寿命理论，一只设计优秀、材质卓越、制造精良而且安装正确的轴承，只要其承受的负荷足够轻松（不大于该轴承相应的某个持久性极限负荷值），则这个轴承的材料将永远不会产生疲劳损坏。因此，只要轴承的工作环境温度适宜而且变化幅度不大，绝对无固体尘埃、有害气体和水分侵入轴承，轴承的润滑充分而又恰到好处，润滑剂绝对纯正而无杂质，并且不会老化变质……，则这个轴承将会无限期地运转下去。 这个理论的重大意义不仅在于它提供了一个比ISO寿命方程更为可靠的预测现代轴承寿命的工具，而且在于它展示了所有滚动轴承的疲劳寿命都有着可观的开发潜力，并展示了开发这种潜力的途径，因而对轴承产品的开发、质量管理和应用技术有着深远的影响。 但是，轴承的无限只有在实验室的条件下才有可能“实现”，而这样的条件对于在一定工况下现场使用的轴承来说，既难办到也太昂贵。 现场使用轴承，其工作负荷往往大于其相应的疲劳持久性极限负荷，在工作到一定的期限后，或晚或早总会由于本身材料达致电疲劳极限，产生疲劳剥落而无法继续使用。即使某些轴承的工作负荷低于其相应的持久性极限负荷，也会由于难以根绝的轴承污染问题而发生磨损失效。总之，现场使用中的轴承或多或少总不能充分具备上述实验室所具备的那些条件，而其中任一条件稍有不足，都会缩短轴承的可用期限，这就产生了轴承的寿命问题。
一般地说，滚动轴承的寿命是指滚动轴承在实际的服务条件下（包括工作条件、环境条件和维护和保养条件等），能持续保持满足主动要求的工作性能和工作精度的特长服务期限。 二、可计算的轴承寿命类别 滚动轴承的失效形式多种多样，但其中多数失效形式迄今尚无可用的寿命计算方法，只有疲劳寿命、磨损寿命、润滑寿命和微动寿命可以通过计算的方法定量地加以评估。 1、疲劳寿命在润滑充分而其他使用条件正常的情况下，滚动轴承常因疲劳剥落而失效，其期限疲劳寿命可以样本查得有关数据，按规定的公式和计算程序以一定的可靠性计算出来。 2、磨损寿命机床主轴承取大直径以保证其高刚度，所配轴承的尺寸相应也大，在其远末达到疲劳极限之前，常因磨损而丧失要精度以致无法继续使用，对这类轴承必须用磨损寿命来徇其可能性的服务期限。实际上，现场使用的轴承大多因过度磨损而失效，所以也必须考虑磨损寿命问题。 3、润滑寿命主要对于双面带密封的脂润滑轴承，一次填脂以后不再补充加脂，此时轴承有寿命便取决于滚脂的使用寿命。 4、微动磨蚀寿命绞车、悬臂式起微型重机和齿轮变速箱以及汽车离合器等机构中的轴承，在其非运转状态下受到振动负荷所产生的微动磨蚀损伤。往往会发展成轴承失效的主导原因，对这类机构中的轴承，有时需要计算其微动磨蚀寿命。
滚动轴承工作温度的介绍-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
滚动轴承工作温度的介绍（一）滚动轴承根据其材质选用和热处理工艺以及使用工作时的润滑条件，在产品设计阶段和生产加工制造过程中其工作温度即已给定。具体情况如下： 一．材质选用 1.通用轴承在正常工作温度下（室温）可按照国家标准GB/T18254-2002《高碳铬轴承钢》选材。 2.高温轴承工作温度超过300℃以上可按照YB688-2000《高温轴承钢 Cr4 M O4V技术条件》选材。 3.低温轴承（工作温度低于-60℃以下的轴承），常用不锈轴承钢9Cr18、9Cr18Mo材料制造，可按照GB/T3086-1982《高碳铬不锈轴承钢技术条件》选材，也可选用铍青铜、陶瓷等材料制造。 二．热处理工艺 1.通用轴承选用高碳铬轴承钢时，其热处理工艺按照国家机械行业标准JB/T1255-2001《高碳铬轴承钢滚动轴承零件热处理技术条件》进行。 2.高温轴承工作温度高于300℃时可按JB/T2850-1993《Cr4M O4V高温轴承钢滚动轴承零件热处理技术条件》处理后，予以应用。 3.低温轴承，可按JB/T1460-2002《高碳铬不锈钢滚动轴承零件热处理技术条件》处理后，予以应用。 三．滚动轴承工作温度
1.通用轴承选用高碳铬轴承钢并按上述热处理工艺加工后滚动轴承在正常工作状态下（室温）的工作温度按照相关标准要求，即通过寿命和可靠性试验及评定后，即可按此予以控制。 a. 试验规定见JB/T50013-2000《滚动轴承寿命及可靠性试验规程》中第5条试验条件，第5.4项：轴承外圈温度脂润滑时，不允许超过80℃；油润滑时，不允许超过95℃。 b. 试验及评定见GB/T24607-2009《滚动轴承寿命与可靠性试验及评定》国家标准第6条试验条件，第6.2项：循环油润滑时，轴承外圈温度一般不应超过95℃；脂润滑时，轴承外圈温度一般不应超过80℃。 2. 高温条件下轴承工作温度： a. 滚动轴承选用高碳铬轴承钢，工作温度在150℃～350℃之间，按照JB/T2974标准,当工作温度在150℃～350℃之间时，在轴承型号后缀可分别标注S0～S4予以表示。 b. 滚动轴承选用高温轴承钢，其工作温度可达300℃以上，具体工作温度依据工作条件另行给定。 3.低温轴承工作温度： 滚动轴承选用高碳铬不锈轴承钢，其工作温度低于零下60℃以下，具体工作温度依据工作条件另行给定。
轴承的寿命 ●轴承加上负载使其回转时，内外轮的沟道及沟道面受不断重复的负荷、材料疲劳，导致发生表面脱落。我们把到此为至的总回转数称回转疲劳寿命。 ●轴承的寿命：材料、尺寸、热处理加工方法相同并在同一条件下使其运转，其寿命也有较大的波动，因此总体来说，90％的轴承不发生表面脱落、可旋转的回转数称为额定疲劳寿命。 基本额定动负荷 在内轮回转、外轮静止时，额定疲劳寿命为100万转的方向和大小，把一定的负荷称为基本额定动负荷。径向轴承是中心径向负荷，尺寸表的Cr是高碳素铬轴承钢的值。且不锈钢是轴承钢的85％。另外2个不同宽度的组合轴承用单体轴承时，按约1.62倍进行计算。 寿命计算公式 滚动轴承的基本额定动负荷、当量动负荷、额定疲劳寿命间的关系。 总回转数L10=(Cr/P)3*106（回转） 时间L10h=(Cr/P)3*16667/n（时间） 距离L10d=*D*L10*10-6 (km) 对于使用条件的 最低基本额定负荷 Cmin=P*(L10h*n/16667)(1/3) (N) L10=基本额定寿命（rev）L10h=基本额定寿命（h）L10d=基本额定寿命（km）P=当量动负荷（N）Cr=基本额定动负荷（N） Cmin=最低基本额定动负荷（N）n=回转数（1/min） D=回转体外径尺寸（mm） ●额定寿命L10h的选择方法 机械的运转状况额定寿命时间L10h 使用频率少时500 短时间或间断使用的机械，即使故障也没大的影 响时 4,000～8,000间断使用，有故障有大的影响时8,000～12,000 1天8小时使用，不常时间满运转时12,000～20,000 1天8小时满运转时20,000～30,000 1天24小时连续运转时40,000～60,000
[精 品] 滚动轴承系统讲解 [2020.06.23]
第一节 滚动轴承精度等级及其应用 一、滚动轴承的精度等级 国标GB/T307.3－1996规定向心轴承（圆锥滚子轴承除外）精度分为0，6，5，4，2（相当于GB/T307.3－1984规定G ，E ，D ，C ，B 级）五级，精度依次升高，0（G ）级精度最低，2（B ）级精度最高。 国标GB/T307.3－1996规定圆锥滚子轴承精度分为0，6x ，5，4四级；推力轴承精度分为0，6，5，4四级。 二、滚动轴承精度等级的选用 滚动轴承各级精度的应用情况如下： 0（G ）级（通常称为普通级）——用于低、中速及旋转精度要求不高的一般旋转机构，它在机械中应用最广。例如普通机床变速箱、进给箱的轴承，汽车、拖拉机变速箱的轴承，普通电动机、水泵、压缩机等旋转机构中的轴承等。 6（E ）级——用于转速较高、旋转精度要求较高的旋转机构。例如普通机床的主轴后轴承，精密机床变速箱的轴承等o 5（D ）级、4（C ）级——用于高速、高旋转精度要求的机构。例如精密机床的主轴轴承，精密仪器仪表的主要轴承等。 2（B ）级——用于转速很高、旋转精度要求也很高的机构。例如齿轮磨床、精密坐标镗床的主轴轴承，高精度仪器仪表的主要轴承等。 第二节 滚动轴承内、外径的公差带 滚动轴承的内圈、外圈都是薄壁零件，在制造和保管过程中容易变形，但当轴承内圈与轴、外圈与外壳孔装配后，这种少量的变形会得到一定程度的矫正。田此，国家标准对轴承内、外径分别规定了两种尺寸公差和两种形状公差。 两种尺寸公差是：①轴承单一内径（s d ）与外径（s D ）的偏差（d ?，D ?）；②轴承单一平面平均内径（mp d ）与外径（mp D ）的偏差（mp d ?，mp D ?）。
滚动轴承的寿命计算 四．滚动轴承的受载和失效 1．滚动轴承的受载特点 （a）转动圈各点及滚动体的径向载荷及应力分布 （b）固定圈各点的径向载荷及应力分布深沟球轴承的经向载荷分布通用轴承各滚动元件的载荷及应力分布 ⑴对于转动圈及滚动体经过承载区的各点时接触载荷及应力是变化的；而在每一接触点上的接触载荷及应力呈脉动循环的特征；在非承载区不受载； ⑵对于固定圈各点的受载及应力是不等的，而在每一承载点处承载时的接触载荷及应力均呈现同一的脉动循环的特征，只是幅度的值不同； 其中最下端处受载最大其值是，对于深沟球轴承（6类）：F0=（4.37/Z）Fr。 2．滚动轴承的失效形式 ⑴对于正常运转的轴承（10 r/min＜n＜n lim）——内外圈及滚动体的疲劳点蚀； ⑵对于静止不转或转速低（n≤10 r/min）或间歇摆动的轴承——内外圈及滚动体的塑性变形；
⑶内外圈及滚动体的不可避免的摩擦磨损； 3．滚动轴承的设计准则 ⑴对于正常运转的轴承——为防止疲劳点蚀，以疲劳强度计算为依据，进行寿命计算； ⑵对于低速轴承，或承受连续载荷或承受间断载荷而不旋转的轴承，要求控制塑性变形，——进行静强度计算； ⑶对于高速运转轴承——除进行寿命计算，还要验算轴承的极限转速。 五．滚动轴承的设计计算 ㈠类型的选择 滚动轴承是标准件，在机械设计中，要求能正确地选用滚动轴承。首先选择轴承的类型；然后再根据工作条件、使用要求及轴承特性进行相应的计算，并从有关国标中选取合适的型号。 选择轴承的类型时，应考虑以下因素： 1．轴承的载荷 轴承所受载荷的大小、方向和性质，是选择轴承类型的主要依据。 （1）当载荷较小时，宜选用球轴承；当载荷较大时，宜选用滚子轴承； （2）当只承受径向载荷，选用径向接触轴承（深沟球轴承、圆柱滚子轴承）；当只承受轴向载荷，选用轴向接触轴承； （3）当轴承同时承受径向载荷和轴向载荷时，可根据它们的相对值考虑： ①当轴向载荷比径向载荷小得多时，可选用深沟球轴承； ②当轴向载荷比径向载荷较小时，根据转速（见2．轴承的转速）可选用接触角较小的向心角接触轴承（向心角接触球轴承或圆锥滚子轴承）； ③当轴向载荷比径向载荷大，可选用接触角较大的推力角接触轴承或选用轴向接触轴承与径向接触轴承组合使用。 （4）当有冲击载荷时，宜选择滚子轴承。 2．轴承的转速 在轴承手册中，极限转速是滚动轴承在一定载荷与润滑条件下允许的最高转速，轴承的工作转速应小于极限转速。 高速时（＞1000r/min），应优先选用球轴承。 3．轴承的调心性能
滚 动 轴 承 在 汽 车 中 的 应 用 及 问 题 车辆31 夏华翅 2130105019
滚动轴承在汽车中的应用 内容提要：汽车轴承泛指汽车各部位使用的各种通用和专用滚动轴承。汽车 轴承的发展主要表现为通用轴承应用范围的扩大、专用轴承的发展以及轴承性能与寿命的提高。专用轴承的发展使汽车轴承在结构与功能上逐步形成了有别于通用轴承的一些特色。 关键词：汽车轴承设计维修保养 一、分类与安装部位 一辆汽车通常有约30种50套轴承安装在不同的转动部位。在实际中，一般按安装或使用部位对汽车轴承进行分类。 与汽车划分为发动机、传动系、转向系及空调系统相对应，按安装部位汽车轴承可首先划分为发动机轴承、传动系轴承、转向系轴承及空调机轴承等类轴承，继而可进一步细分至上述系统的各个部件乃至轴承的具体安装部位汽。由于汽车和轴承设计的多样化，不同汽车的同类部件常采用不同的部件结构和轴承结构。采用轴承安装部位图和相应的轴承型谱表可以更为详细和直观地表示轴承的安装部位，并可通过同时给出轴承型号、外形尺寸及其安装部位揭示部件与轴承内在联
系。 二、发展概况 随着汽车技术的发展，汽车轴承的设计、制造、试验及应用技术都取得了很大的发展。但从应用的角度考虑，可将汽车轴承的发展概括为主要是通用轴承的扩大应用、专用轴承的发展以及轴承性能与寿命的提高。 （一）通用轴承的扩大应用 汽车结构的改进、品种与规格的发展、性能与寿命的提高以及汽车设计、轴承设计的多样化导致了通用轴承应用范围的扩大。 迄今，在汽车中直接应用的通用轴承已覆盖通用轴承几乎所有的基本结构类型、越来越多的系列和越来越多的规格，而对直接应用的通用轴承的改进和发展则导致产生了一些新的通用轴承系列和专用轴承。（二）专用轴承的发展 在通用轴承的基础之上逐步发展起来的一些汽车专用轴承具有传统滚动轴承所不具备的、与汽车应用联系紧密的结构与功能特征。在这些汽车专用轴承中，以轮毂轴承和离合器分离轴承结构与功能的扩展
§12—3－3 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 r 2．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 a 3．同时受径向载荷R和轴向载荷A的轴承P=X F r +Y F a X——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
滚动轴承的选择与应用 1、滚动轴承的分类 轴承按其所能承受的载荷方向或公称接触角的不同，可分为：向心轴承（00≤а＜450）、推力轴承（450≤а＜900）、组合轴承等。 （一）向心轴承：主要用于承受径向载荷的滚动轴承，其公称接触角从00到450，按公称接触角不同，又分为： （1）径向接触轴承：公称接触角为00的向心轴承； （2）角接触向心轴承：公称接触角为00到450的轴承； （二）推力轴承：主要用于承受轴向载荷的滚动轴承，其公称接触角为450到900，按公称接触角不同，又分为： （1）轴向接触轴承：公称接触角为900的推力轴承； （2）角接触推力轴承：公称接触角大于450但小于900的推力轴承。 （三）轴承按滚动体分类，分为： （1）球轴承：滚动体为球； （2）滚子轴承：滚动体为滚子； （3）圆锥滚子轴承：滚动体是球面滚子的轴承。 （四）轴承按其能否调心，分为： （1）调心轴承：滚道是球面形的，能适应两滚道轴心线间的角偏差及角运动的轴承；（2）非调心轴承（刚性轴承）：能阻抗滚道间轴心线角偏移的轴承； （五）轴承按滚动体的列数，分为： （1）单列轴承：具有一列滚动体的轴承； （2）双列轴承：具有两列滚动体的轴承； （3）多列轴承：具有多于两列的滚动体并承受同一方向载荷的轴承。如三列、四列轴承。（六）轴承按其部件能否分离，分为： （1）可分离轴承：具有可分离部件的轴承； （2）不可分离轴承：轴承在最终配套后，套圈均不能任意自由分离的轴承。 2、通用轴承的代号方法 滚动轴承代号是用字母加数字来表示滚动轴承的结构、尺寸、公差等级、技术性能等的产品符号。常用轴承代号由基本代号、前置代号和后置代号构成，排列为：前置代号基本代号后置代号 （一）基本代号 （1）滚动轴承的基本代号：表示轴承的基本类型、结构和尺寸，是轴承代号的基础，它由轴承类型代号、尺寸系列代号、内径代号构成，排列为： 类型代号尺寸系列代号内径代号 字表示，它的主要作用是区别内径相同，而宽（高）度和外径不同的轴承，见下表：
滑动轴承的应用 1工作转速特高的情况 原因：因转速高，用滚动轴承，寿命将大大降低。 应用实例：汽轮机轴承 简介：汽轮机采用的轴承有推力轴承和支持轴承。支持轴承的重量和不平衡重量产生的离心力，并确定转子的径向位置，保证转子中心和汽缸中心一致，以保持转子与静止部分位置的径向间隙。推力轴承承受蒸汽作用在转子上的轴向推力，并确定转子的轴向位置，并保证通流部分动静间正确的轴向间隙。下为推力轴承： 1—球面座；2—挡油环；3—调节套筒；4—推力轴承瓦块安装环；5—反向推力瓦；6—正向推力瓦；7—出油挡油环；8—进油挡油环；9—拉弹簧 2特重型轴承； 原因：若采用滚动轴承，造价太高（需单件生产） 应用实例：支重轮轴承 简介：支重轮是履带式工程机械底盘四轮一带中的一种，它的主要作用是支撑着挖掘机与推土机的重量，让履带沿着轮子前进。支重轮的主要轮体、支重轮轴、轴套、密封圈、端盖等相关部件构成。
3对轴的支承位置特别精确的轴承； 原因：滑动轴承比滚动轴承影响精度的零件数要少，故可制造得更精确。 应用实例：精密机床的精密轴承 4承受巨大冲击和振动载荷的轴承； 原因：滑动轴承的轴瓦和轴颈间的支承面一般都较大，且有油层的缓冲和阻尼作用，所以显示出较滚动轴承更优越。 应用实例：颚式破碎机轴承 简介：鄂式破碎机的主轴承大多采用对开式滑动轴承，轴承内衬大多是由巴氏合金制成，这种轴承刮研技术要求较高，刮研不好或间隙调整不当，会导致研瓦或烧瓦事故。组装时，首先要把轴瓦、轴颈、集油器及润滑油管路清理干净。然后将主轴瓦、连杆瓦等组装完毕。安装三角带时，应使其比正常运转时略松一点。试车时，先开动油泵，并使供油量比正常运转时略大一些。
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。 实际上，在各种机械工作条件下，轴承的工作条件与上述情况不同，需要把实际的载荷换算成假想的当量载荷，在此当量载荷的作用下，轴承的寿命与实际载荷作用下相同。 1.1.3 滚动轴承的寿命计算 滚动轴承额定寿命的计算方法，规定在GB/T6391－94（等同国际标准ISO281－1990）中。 1．滚动轴承疲劳寿命计算其基本公式为 1 10(/)L P C ε ε=10或P/C=L 式中 10L —基本额定寿命（106r ）； C —基本额定动载荷（N ）；
第一节滚动轴承简介 教学目标 （一）能力目标 能判断常用滚动轴承的类型；理解其代号的含义；会选用滚动轴承 （二）知识目标 1.了解滚动轴承的类型、特点，掌握滚动轴承的代号 2.掌握滚动轴承的选择 教学内容 滚动轴承的类型、代号及选用 教学的重点与难点 重点：滚动轴承的类型、特点及代号。 难点：滚动轴承类型的选择。 教学方法与手段 采用多媒体教学（加动画演示），结合教具，提高学生的学习兴趣。 一、轴承的功用和类型 轴承的功用：支承轴及轴上的旋转零件，使其回转并保证一定的旋转精度，减少相对摩擦和磨损。 轴承的分类：按摩擦的性质分，轴承可分为滑动轴承和滚动轴承。 二、滚动轴承的组成、类型及特点 1、滚动轴承的组成 滚动轴承一般由外圈、内圈、滚动体和保持架所组成。
2、滚动轴承的基本类型及特点 接触角α：滚动体与外圈内滚道接触点的法线方向与轴承径向平面所夹的角。 滚动轴承按能承受的负荷方向或公称接触角不同，可分为向心轴承和推力轴承。向 心轴承又可以分为径向接触轴承（α＝ 0）和角接触向心轴承（0＜α＜ 45）推力轴承又可以分为轴向接触轴承（α＝90）和角接触推力轴承（45＜α＜ 90） 径向接触轴承：只能承受径向载荷，不能承受轴向载荷； 角接触向心轴承：既能承受径向载荷，也能承受一定的轴向载荷； 轴向接触轴承：只能承受轴向载荷，不能承受径向载荷； 角接触推力轴承：既能承受轴向载荷，也能承受一定的径向载荷 三、滚动轴承的代号 滚动轴承是标准件，GB272／ T-93 规定了轴承代号的表示方法。轴承代号由基本代号、 前置代号和后置代号三部分构成。 1、基本代号 由类型代号、尺寸系列代号和内径代号组成。 类型代号由一位( 或两位 ) 数字或英文字母表示，其相应的轴承类型参阅设计手册。 尺寸系列代号由两位数字组成。前一个数字表示向心轴承的宽度或推力轴承的高度；后
滚动轴承常见的失效形式 滚动轴承在使用过程中,由于很多原因造成其性能指标达不到使用要求时就产生了失效或损坏.常见的失效形式有疲劳剥落、磨损、塑性变形、腐蚀、烧伤、电腐蚀、保持架损坏等。 一，疲劳剥落 疲劳有许多类型，对于滚动轴承来说主要是指接触疲劳。滚动轴承套圈各滚动体表面在接触应力的反复作用下，其滚动表面金属从金属基体呈点状或片状剥落下来的现象称为疲劳剥落。点蚀也是由于材料疲劳引起一种疲劳现象，但形状尺寸很小，点蚀扩展后将形成疲劳剥落。 疲劳剥落的形态特征一般具有一定的深度和面积，使滚动表面呈凹凸不平的鳞状，有尖锐的沟角．通常呈显疲劳扩展特征的海滩装纹路．产生部位主要出现在套圈和滚动体的滚动表面． 轴承疲劳失效的机理很复杂，也出现了多种分析理论，如最大静态剪应力理论、最大动态剪应力理论、切向力理论、表面微小裂纹理论、油膜剥落理论、沟道表面弯曲理论、热应力理论等。这些理论中没有一个理论能够全面解释疲劳的各种现象，只能对其中的部分现象作出解释。目前对疲劳失效机理比较统一的观点有： 1、次表面起源型
次表面起源型认为轴承在滚动接触部位形成油膜的条件下运转时，滚动表面是以内部（次表面）为起源产生的疲劳剥落。 2、表面起源型 表面起源型认为轴承在滚动接触部位未形成油膜或在边界润滑状态下运转时，滚动表面是以表面为起源产生的疲劳剥落。 3、工程模型 工程模型认为在一般工作条件下，轴承的疲劳是次表面起源型和表面起源型共同作用的结果。 疲劳产生的原因错综复杂，影响因素也很多，有与轴承制造有关的因素，如产品设计、材料选用、制造工艺和制造质量等；也有与轴承使用有关的因素，如轴承选型、安装、配合、润滑、密封、维护等。具体因素如下： A、制造因素 1、产品结构设计的影响 产品的结构设计是根据使用性能目标值来确定的，这些目标值如载荷容量、寿命、精度、可靠性、振动、磨损、摩擦力矩等。在设计时，由于各种原因，会造成产品设计与使用的不适用或脱节，甚至偏离了目标值，这种情况很容易造成产品的早期失效。
轴承寿命计算 1、已知条件 根据“一、花键的强度校核”中花键简图和风扇机械参数知： 轴承内径d=50 转速n=2100 径向载荷F r=G风扇+ G轴套=50N 轴向载荷F a=352.6N 要求寿命L h=20000h 2、计算参考依据 《机械设计手册》单行本轴承成大先主编 ISBN 978- 7-122-07140-8 3、选轴承、计算 根据已知条件查《机械设计手册》p7-277 表7-2-66 选择6010轴承单列i=1 C r=22.0kN=22000N C or=16.2kN=16200 N Z=13 D w=9 极限转速=7000n/mim 查《机械设计手册》p7-274 表7-2-65 相对轴向载荷=F a/iZ D w2 即352.6/1×13×92=0.334 继续查表7-2-65 e=0.22 F a/F r=352.6/50≈7＞e 继续查表7-2-65 X=0.56 Y=1.99 根据p7-274 径向当量动载荷和静载荷P r=XF r＋Y F a P o r=0.6F r＋0.5F a 则：P r=0.56×50+1.90×352.6=698.0N P o r=0.6×50+0.5×352.6=206.3N 根据p7-232 公式（7-2-1）C=f h f m f d P/f n f T＜C r公式（7-2-6）C o=S o P o＜C or 查表7-2-23 f h=3.42 查p7-232 f m=1.5查表7-2-24 f n=0.251 查表7-2-25 f d=1.5 查表7-2-26 f T=1.0 P= P r P o= P o r查表7-2-31 S o=1 则：C=3.42×1.5×1.5×698.0/0.251×1=21399 N＜C r=22000N C o=1×206.3=206.3N＜C or=16200 N ∴选择6010轴承能满足寿命20000h的要求。 1
资料公式c 1 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/℃ <120 125 150 175 200 225 250 300 f 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 资料公式c 2
常用轴承应用特点 一、轴承分类简介 深沟球轴承 最具代表性的滚动轴承，用途广泛 可承受径向负荷与双向轴向负荷 适用于高速旋转及要求低噪声、低振动的场合 带钢板防尘盖或橡胶密封圈的密封型轴承内预先充填了适量的润滑脂 外圈带止动环或凸缘的轴承，即容易轴向定位，又便于外壳内的安装 最大负荷型轴承的尺寸与标准轴承相同，但内、外圈有一处装填槽，增加了装球数，提高了额定负荷 主要适用的保持架：钢板冲压保持架（波形、冠形…单列；S形…双列） 铜合金或酚醛树脂切制保持架、合成树脂成形保持架 主要用途：汽车：后轮、变速器、电气装置部件 电气：通用电动机、家用电器 其他：仪表、内燃机、建筑机械、铁路车辆、装卸搬运机械、农业机械、各种产业机械
角接触球轴承 套圈与球之间有接触角，标准的接触角为15°、30°和40° 接触角越大轴向负荷能力也越大 接触角越小则越有利于高速旋转 单列轴承可承受径向负荷与单向轴向负荷 DB组合、DF组合及双列轴承可承受径向负荷与双向轴向负荷 DT组合适用单向轴向负荷较大，单个轴承的额定负荷不足的场合 高速用ACH型轴承球径小、球数多，大多用于机床主轴 角接触球轴承适用于高速及高精度旋转 结构上为背面组合的两个单列角接触球轴承共用内圈与外圈，可承受径向负荷与双向轴向负荷 无装填槽轴承也有密封型 主要适用的保持架：钢板冲压保持架（碗形…单列；S形、冠形…双列） 铜合金或酚醛树脂切制保持架、合成树脂成形保持架 主要用途：单列：机床主轴、高频马达、燃汽轮机、离心分离机、小型汽车前轮、差速器小齿轮轴 双列：油泵、罗茨鼓风机、空气压缩机、各类变速器、燃料喷射泵、印刷机械
滚动轴承的寿命计算 一、轴承寿命的基本概念 根据最新的滚动轴承疲劳寿命理论，一只设计优秀、材质卓越、制造精良而且安装正确的轴承，只要其承受的负荷足够轻松（不大于该轴承相应的某个持久性极限负荷值），则这个轴承的材料将永远不会产生疲劳损坏。因此，只要轴承的工作环境温度适宜而且变化幅度不大，绝对无固体尘埃、有害气体和水分侵入轴承，轴承的润滑充分而又恰到好处，润滑剂绝对纯正而无杂质，并且不会老化变质……，则这个轴承将会无限期地运转下去。 这个理论的重大意义不仅在于它提供了一个比ISO寿命方程更为可靠的预测现代轴承寿命的工具，而且在于它展示了所有滚动轴承的疲劳寿命都有着可观的开发潜力，并展示了开发这种潜力的途径，因而对轴承产品的开发、质量管理和应用技术有着深远的影响。 但是，轴承的无限只有在实验室的条件下才有可能“实现”，而这样的条件对于在一定工况下现场使用的轴承来说，既难办到也太昂贵。 现场使用轴承，其工作负荷往往大于其相应的疲劳持久性极限负荷，在工作到一定的期限后，或晚或早总会由于本身材料达致电疲劳极限，产生疲劳剥落而无法继续使用。即使某些轴承的工作负荷低于其相应的持久性极限负荷，也会由于难以根绝的轴承污染问题而发生
磨损失效。总之，现场使用中的轴承或多或少总不能充分具备上述实验室所具备的那些条件，而其中任一条件稍有不足，都会缩短轴承的可用期限，这就产生了轴承的寿命问题。 一般地说，滚动轴承的寿命是指滚动轴承在实际的服务条件下（包括工作条件、环境条件和维护和保养条件等），能持续保持满足主动要求的工作性能和工作精度的特长服务期限。 二、可计算的轴承寿命类别 滚动轴承的失效形式多种多样，但其中多数失效形式迄今尚无可用的寿命计算方法，只有疲劳寿命、磨损寿命、润滑寿命和微动寿命可以通过计算的方法定量地加以评估。 1、疲劳寿命在润滑充分而其他使用条件正常的情况下，滚动轴承常因疲劳剥落而失效，其期限疲劳寿命可以样本查得有关数据，按规定的公式和计算程序以一定的可靠性计算出来。 2、磨损寿命机床主轴承取大直径以保证其高刚度，所配轴承的尺寸相应也大，在其远末达到疲劳极限之前，常因磨损而丧失要精度以致无法继续使用，对这类轴承必须用磨损寿命来徇其可能性的服务