轴承尺寸的选择

• 轴承的寿命
• 轴承寿命的计算
• 当量动负荷
• 基本额定静负荷与当量静负荷

一、轴承的寿命
　　
　　 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。
　　 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

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。

１）对于单列向心轴承，当Fa/Fr<=e时，取X=1、Y=0，因此，这时当量动负荷为Pr=Fr.
[e表示Fa/Fr的界限值，载于轴承尺寸表。]
（１）对于单列角接触球轴承及圆锥滚子轴承，如图１所示。由于承受径向负荷时会产生轴向分力(Fac)，因此，轴向分力可由下式计算：
　 　
　　　　　　　　
　　　　　　　　　 Fac=Fr/2Y......（10）
　
　　 该类轴承承受径向负荷与外部轴向负荷(Ka)时的当量动负荷的计算方法如表５所示。

表５两个单列角接触球轴承或圆锥滚子轴承正面或背面配置时的当量动负荷的计算

２）接触角为９０度的推力球轴承只承受轴向负荷，因此当量动负荷Pa=Fa
３）推力调心滚子轴承的当量动负荷由下式计算：
　 　　

　　　　　　　　 Pa=Fa+1.2Fr.........式11　　　　　这里Fr/Fa<=0.55
　

２、当量静负荷
　　 当量静负荷是指一种假想负荷，当轴承静止或转速极低时，该假想负荷下承受负荷的滚动体与滚道的接触面中央产生与实际负荷条件下相同的接触应力。
　　 向心轴承与推力轴承的当量静负荷分别采用通过轴承中心的径向负荷与通过轴承中心线的轴向负荷。当量静负荷由式１７到式２０计算：
　
　 当量静负荷可由下式计算：

　　　　 这里：
　　　　　　 Por:径向当量静负荷，N{kgf}
　　　　　　 Poa:轴向当量静负荷，N{kgf}
　　　　　　 Fr:径向负荷，N{kgf}
　　　　　　 Fa:轴向负荷，N{kgf}
　　　　　　 Xo:径向静负荷系数
　　　　　　 Yo:轴向静负荷系数（静负荷系数Xo与Yo载于轴承尺寸表） 　　　　　
　　　　　　

３、安全系数
　　轴承的允许当量静负荷虽取决于轴承的基本额定静负荷，但由于上述永久变形量（局部凹陷量）决定的轴承使用限度则随对轴承的性能要求及使用条件而有所不同。
　　 因此，为分析基本额定静负荷的安全度，根据经验制定了安全系数。

　　　　　　
　　　　　　　　　　 fs=Co/Po..........(21)

　　　　　　 这里：
　　　　　　　　 fs:安全系数（表６）
　　　　　　　　 Co:基本额定静负荷，N{kgf}
　　　　　　　　 Po:当量静负荷，　　N{kgf}
　　
表６ 安全系数fs