軸承壽命計算如何考慮運行溫度

⑴ 軸承的使用壽命

一、額定壽命與額定動載荷
1、軸承壽命
在一定載荷作用下，軸承在出現點蝕前所經歷的轉數或小時數，稱為軸承壽命。
由於製造精度，材料均勻程度的差異，即使是同樣材料，同樣尺寸的同一批軸承，在同樣的工作條件下使用，其壽命長短也不相同。若以統計壽命為1單位，最長的相對壽命為4單位，最短的為0.1-0.2單位，最長與最短壽命之比為20-40倍。
為確定軸承壽命的標准，把軸承壽命與可靠性聯系起來。
2、額定壽命
同樣規格（型號、材料、工藝）的一批軸承，在同樣的工作條件下使用，90%的軸承不產生點蝕，所經歷的轉數或小時數稱為軸承額定壽命。
3、基本額定動載荷
為比較軸承抗點蝕的承載能力，規定軸承的額定壽命為一百萬轉（106）時，所能承受的最大載荷為基本額定動載荷，以C表示。
也就是軸承在額定動載荷C作用下，這種軸承工作一百萬轉（106）而不發生點蝕失效的可靠度為90%，C越大承載能力越高。
對於基本額定動載荷
（1）向心軸承是指純徑向載荷
（2）推力球軸承是指純軸向載荷
（3）向心推力軸承是指產生純徑向位移得徑向分量

二、軸承壽命的計算公式：
洛陽軸承廠以208軸承為對象，進行大量的試驗研究，建立了載荷與壽命的數字關系式和曲線。

式中：
L10--軸承載荷為P時，所具有的基本額定壽命(106轉)
C--基本額定動載荷 N
ε--指數
對球軸承：ε=3
對滾子軸承：ε=10/3
P--當量動載荷(N)
把在實際條件下軸承上所承受的載荷: A、R ,轉化為實驗條件下的載荷稱為當量動載荷，對軸承元件來講這個載荷是變動的，實驗研究時，軸承壽命用106轉為單位比較方便(記數器)，但在實際生產中一般壽命用小時表示，為此須進行轉換
L10×106=Lh×60n
所以

滾動軸承壽命計算分為：
1、已知軸承型號、載荷與軸的轉速，計算Lh；
2、已知載荷、轉速與預期壽命，計算C ，選取軸承型號。

通常取機器的中修或大修界限為軸承的設計壽命，一般取Lh'=5000，對於高溫下工作的軸承應引入溫度系數ft
Ct=ftC

t ≤120 125 150 200 300
ft 1 0.95 0.90 0.80 0.60

上兩式變為：

對於向心軸承

對於推力軸承

三、當量動載荷P的計算
在實際生產中軸承的工作條件是多種多樣的，為此，要把實際工作條件下的載荷折算為假想壽命相同的實驗載荷--當量載荷。
對於N0OOO、NU0OOO、NJ0OOO、NA0000隻承受徑向載荷：Pr＝Rfp
對於51000、52000隻承受軸向載荷：Pa=Afp
對於其它類型軸承2OOOO、lOO00、20OOO、60000、70000、30000、29000
Pr=fp(XR+YA)
式中：
R--軸承實際上承受的徑向載荷
A--軸承實際上承受的軸向載荷
x--徑向折算載荷系數
Y--軸向折算載荷系數
fp--載荷系數，考慮載荷和應力的變化、機器慣性等

四、向心推力軸承軸向載荷的計算
1．壓力中心
外圈是反力作用線與軸心線交點
對於向力推力軸承

式中： Dm＝0.5(D十d)
對於跨度較大的軸，為簡化計算假設壓力中心在軸承寬度中心。
2．軸向載荷計算
首先介紹：軸承正裝圖13-13 b)，鈾承反裝圖13-13a)
向心推力軸承承受徑向載荷時,要產生派生軸向力S，
按表13-7計算：
70000C：S＝0.4R 70OOOAC：S＝0.7R 70OOOB：S＝R
30OOO：S＝R/(2Y)
圖13--13所示為一對向心推力軸承支承的軸，其上作用載荷為 Fr、Fa

為計算出各軸承上的當量動載荷P必須首先求出R1、A1和R2、A2。根據Fr很容易求出R1、R2；而計算A1、A2時不僅考慮Fa，還應考慮派生軸向力 S1，S2
圖b)示為正裝,取軸、內圈和滾動體為分離體，在 Fr作用下，軸承外圈對分離體的支反力N分解為R、S
圖S2和Fa同向
1）如果 Fa+S2=S1
為保持平衡 A1=Fa+S2 A2=S1
2）如果 Fa+S2＞S1時，則軸有向左竄動趨勢；為保持平衡，軸承上必受軸承外圈一個平衡力Fb1
軸承1被壓緊： A1=Fa+S2=S1+Fb1
軸承2被放鬆： A2=S1+Fb1-Fa=S2
3）如果 Fa+S2＜S1時，則軸有向右竄動趨勢，軸承2被壓緊，軸承1放鬆，為保持平衡，軸承2上受軸承外圈平衡力Fb2
被壓緊軸承2：A2=S1-Fa=S2+Fb2
被放鬆軸承1：A1=Fa+S2+Fb2=S1

下面歸納30000、70000軸承計算軸向載荷A的方法：
(l)根據軸承安裝結構，先判明軸上全部軸向力合力的指向，分清被壓緊和放鬆軸承，合力由面指向背的軸承被壓緊。
(2)被壓緊軸承，軸向力 A等於除本身派生軸向力外，其它軸向力的代數和。
(3)被放鬆軸承，軸向力 A等於它本身派生軸向力。

五、滾動軸承的靜載荷
對於轉速低或基本不旋轉的軸承，滾動接觸面上由於接觸應力過大，而產生永久的過大凹坑，稱為塑性變形，導致沖擊振動。為此，應按靜強度選擇軸承尺寸，同樣用額定靜載荷表徵軸承抵抗塑性變形的能力。

額定靜載荷：規范上規定使受載最大滾動體與較弱的套圈滾道上產生永久變形量之和，等於滾動體直徑的萬分之一時的載荷，作為額定靜載荷以 C0示之。
手冊上列出了各類各型號軸承的C0 值。
靜強度計算
C0≥S0P0
1．當量靜載荷P0
(l)6OOOO，30OOO，70OOO，l0OOO，200OOO
P0=X0R+Y0A
式中： X0、Y0 見表13-8
求取的P0如果P0＜R時，取P0＝R
(2)推力軸承
P0A=A+2.3tgα
2．S0--靜強度的安全系數，表13-8

⑵ 軸承溫度的標准

表面溫度：軸承在規定工況下運轉時，內裝式軸承處外表面溫度不應高出輸送介質溫度20℃，最高溫度不高於80℃。外裝式軸承處外表面溫升不應高處環境溫度40℃。最高溫度不高於80℃。

使用溫度：軸承溫升不得超過環境溫度35℃，最高溫度不得超過75℃。

滾動軸承的潤滑目有減少軸承內部摩擦及磨損，防止燒粘；延長其使用壽命；排出摩擦熱、冷卻，防止軸承過熱，防止潤滑油自身老化；也有防止異物侵入軸承內部，或防止生銹、腐蝕之效果。

軸承的密封可分為自帶密封和外加密封兩類。所謂軸承自帶密封就是把軸承本身製造成具有密封性能裝置的。如軸承帶防塵蓋、密封圈等。這種密封佔用空間很小，安裝拆卸方便，造價也比較低。

所謂軸承外加密封性能裝置，就是在安裝端蓋等內部製造成具有各種性能的密封裝置。軸承外加密封又分為非接觸式密封與接觸式密封兩種。

其中非接觸式密封適用於高速和高溫場合，有間隙式、迷宮式和墊圈式等不同結構形式。接觸式密封適用於中、低速的工作條件，常用的有毛氈密封、皮碗密封等結構形式。

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額定動載荷

為比較軸承抗點蝕的承載能力，規定軸承的額定壽命為一百萬轉（106）時，所能承受的最大載荷為基本額定動載荷，以C表示。

也就是軸承在額定動載荷C作用下，這種軸承工作一百萬轉（106）而不發生點蝕失效的可靠度為90%，C越大承載能力越高。

對於基本額定動載荷

1、向心軸承是指純徑向載荷

2、推力球軸承是指純軸向載荷

3、向心推力軸承是指產生純徑向位移得徑向分量