轴承的使用寿命

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-6L10d=二 *D*L10*10 (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（mr）i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4,0008,000间断使用，有故障有大的影响时8,00012,0001天8小时使用，不常时间满运转时12,00020,0001天8小时满运转时20,00030,0001天24小时连续运转时40,00060,0001天24小时连续运转，绝对不允许因故障停止时100,000200,000寿命计算公式的修整一般用前面的公式可计算岀使用寿命，但根据用途在要求90%以上的高可靠性时是不够的。最近对轴承钢进行了改良，疲劳寿命变长，也明确了润滑剂 和轴承寿命的关系，因此根据ISO281: 1990使用下面的修整寿命计算公式。Ln a=a1*a2*a3*L10Ln a：修整额定寿命（可靠性等级为（100-n ）%时的寿命）L10：基本额定三姐妹（rev ）al ：可靠性系数a2：轴承特性系数a3：使用条件系数可靠性系数 al要求可靠性90%以上的寿命时，可高峻下面的关系al修正可靠性系数al的值可靠性（）寿命Lna可靠性系数a190L10a1.0091L9a0.9292L8a0.8493L7a0.7794L6a0.6495L5a0.6296L4a0.5397L3a0.4498L2a0.3399L1a0.21(99.6)(L0.4a)(0.10)(99.9)(L0.1a)(0.037)（2）轴承特性系数 a2经过轴承材料的制造方法和热处理条件等的改良，疲劳寿命延长时，轴承特 性系数a2修整。标准轴承材料使用着经严格挑选了的高品质真空脱气轴承 钢，与以往的轴承钢相比，通过各种实验及实绩，明确知道其寿命长。样本 的基本额定动负荷是考虑了这寿命延长效果的值。与以往相比，在时间上约 增加2.2倍，负荷约增加 1.3倍。当然这时的轴承特性系数a3= 1就可以了。（3）使用条件系数 a3在轴承的使用条件下，把因润滑、温度、负荷等的条件作修正的系数称使用 条件系数a3。良好的润滑条件下，沟道面和钢球间有油膜，金属间不接触，并且润滑剂的动粘度13mm2/s(13cst)时采用a3 = 1。另外，润滑条件不良时(dmn= 10000、润滑剂劣化、内外轮倾斜大)，a3v 1。如果使用温度超过120 C时，尺寸变化变大，而且硬度变低，由此寿命也变短，此时使用温度和寿命修正系数如下表。温度系数ft的值轴承温度(C)125150175200225250275300温度系数轴承钢1.000.900.850.750.650.600.520.45(ft)不锈钢1.000.950.900.860.820.780.740.70另外，温度在120 C以上，普通热处理后的轴承尺寸变化变大，硬度低下, 不可避免降低基本额定动负荷，但由于进行了尺寸稳定性处理，故即使在高 温下也可避免尺寸变化。尺寸稳定性处理尺寸稳定性处理记号S0S1S2S3使用温度范围(C)100?150150?200200?250250?300复合各轴承的综合寿命各轴承的额定寿命是保持 90%的概率。复合的轴承综合寿命，比各轴承的额 定寿命的最短还要短，把使用的轴承当作全体一只轴承来考虑的话，其额定 寿命由以下公式求得。(10/9)(10/9)(10/9)(10/9)1/L=1/L1+1/L2+L3 LnL=轴承综合额定寿命L1、L2、L3 Ln=各轴承的额定寿命基本额定静负荷在轴承上加了静止负荷时，钢球和沟道面的接触部分面产生局部的压痕状的 永久变形。由于这永久变形，会造成回转情况不良，音响、振动也变大，因 此作为可允许的静止负载的基准，基本额定静负荷Cor如下规定。径向球轴承的基本额定静负荷在钢球和沟道的接触部，最大接触应力4200MPa(429kgf/mm2)以下的静负荷，钢球和沟道间所产生的永久变形量之和是钢球直径的约1/10000的值。轴承负荷的计算作用于轴承的负载，有发生在齿轮等传动负荷、运转中的机械负荷、轴承支 持装置的自重等。实际上使用轴承时，加上大小不同的振动和冲击负荷，这 些所有的作为轴承负载很难求出，通常，理论上所求得的计算负荷值再乘上 依据以往经验得到的各种系数求得。(1) 负载系数、齿轮系数、皮带系数加在轴承上的轴向负荷和径向负荷，即使由理论上计算求得的，实际加上的 负荷因装置的振动和冲击比计算值大，因此乘上下面的系数求得。（齿轮传动）F=fw fg Fc（皮带、链轮传动）F=fw fb FcF=实际加上的负荷（N）fw=负载系数Fc=理论上的计算负荷（N）fg=齿轮系数fb=皮带系数负载系数 fw运转条件举例fw无冲击时电动机、工作机、计器类、输送机1 1.2轻微冲击时送风机、吊车、空压机、泵、电梯、造纸机械1.21.5强冲击时压延机、碎矿机、打桩锤、振动筛153齿轮系数 fg齿轮的种类fg精密齿轮（间距误差 W 0.02mm 形状误差壬0.02mm）1.01.1普通齿轮（间距误差匹0.1mm、形状误差匹0.1mm）1.11.3皮带系数 fb皮带的种类fb平皮带（有张紧皮带轮）4.0 5.0平皮带（无张紧皮带轮）2.5 3.0V型皮带轮2.0 2.5带齿皮带轮1.3 2.0链轮1.2 1.5（2）往轴承的负荷分配如图所示，径向负荷 F1、F2加上时，被分 配到轴承I、II上的负荷根据下式求得。FR1=c/a*F1-e/a*F2FR2=b/a*F1+d/a*F2（3）变动负荷的平均负荷加在轴承上的负荷的大小和方向变动时，需求得其负荷条件与轴承寿命相等 的平均负荷。Pm=A Pa +B PIP1/PZ0.60.3KW1劃形、楙圄形0.340.U0 7S0.250.830.730.270 32Q.150.7S0.300.810,1?0.660.320.790.780.210.660.640.563正弦、余弦堆默0Df4.拔形A00.370.56B0.446圆朮、禰同走0.300.627断段的吏勒5正弦、余拄眉狀yw&辭止债荷利回转债荷同时化用狀态 Pi :回轄锁荷Pa :静止負荷（丹aPi0.630.32G.630 640 3bDi.400 500.600.560 530.500.400.440.470.500 450.3Zu.54 .160.430.420 300.550 5S0.620.Z7 .25怖常p平t哼竺竺% ri 111 +32口Pi + PlR24-P2P n二Pi+PzPm韶，F(6.17 0.500.360.640 770.22径向当量动负荷实际上使用轴承时的负荷条件不一定，但一般径向负荷和轴向负荷的合成负 荷很多。方向和大小一定了的径向当量动负荷由下式表示。轴向负荷比e单列、复列轴承2Fa/iZDwFa/Fr 虱Fa/Fr =eXYXY0.1720.19100.562.300.3450.221.990.6890.261.711.030.281.551.380.301.452.070.341.313.450.381.155.170.421.046.890.441.00P=X F叶 YFaX=径向负荷系数Y=轴向负荷系数Dw=钢球直径（mr）iZ=1列的钢球数P= 径向当量动负荷（NFr=径向负荷（N）Fa=轴向负荷（N） i=钢球列数径向当量静负荷同时承受径向负荷和轴向负荷的轴承，把方向和大小一定的径向静止负荷称 为径向当量静负荷，由下式的大的数值表示。Po=0.6*F r+0.5*Fa.Po=Fr安全系数轴承所容许的当量静负荷由基本额定静负荷决定，根据使用条件和要求性能 不同，轴承的使用限度也不同。因此，为了考虑安全性能，采用经验所得的 安全系数，可由下式求得。fs=Cor/Po fs=安全系数Cor=基本额定静负荷（N）Po=当量静负荷（N）使用条件fs普通运转条件下1.0 冲击负荷下1.5需要静止的高精度回转时2.0轴向最大容许动负荷（参考）普通负荷把基本额定动负荷的12%考虑为最大值的话，在径向当量动负荷的计算式P= 0.12*Cr时，求Fa (max)用下式。Fa(max)=(0.12*Cr-X*Fr)/Y但 Dw 2 时 Fa(max)臣 0.2*Cor. Dwg2 时 Fa(max)套0.5*Cor轴向最大容许静负荷(参考)钢球受轴向负荷，考虑到不加载到沟道的肩径向游隙Co时，由下式求得。Fao(max)=0.2*(Cor-0.6*Fr). 但 Dw2 时Fao(max)=0.5*(Cor-0.6*Fr)但 Dwg2 时