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機械設計軸承尺寸與壽命

作者：泵閥來源：軸承發布時間：2024-11-04

為確認所選軸承種類是否妥當，我們需要確定所選軸承的尺寸和壽命是否滿足設備的期望要求。選擇軸承時，要確保軸承在機械中穩定旋轉，必須確定合適的軸承尺寸。
1，軸承壽命定義
軸承在承受旋轉載荷時，每當滾動體（滾珠或滾子）在內圈，外圈的滾道表面上通過時，都會對其反復施加載荷。這種反復負荷會對與滾動體滾動面接觸的內圈、外圈滾道面產生很大的壓力。導致軸承材料疲勞，使滾道面或滾動面表面產生魚鱗狀剝落。這種到滾動疲勞損傷產生為止的總轉數叫做軸承的“滾動（疲勞）壽命”，是可以預測的。
軸承的滾動壽命參差不齊，呈現威布爾分布，一組相同軸承在相同條件下使用時，其中90%的軸承能在未產生疲勞損傷的狀態下旋轉的總轉數，叫做“基本額定壽命”。
當然對于極高可靠性應用的設備可以選擇90%以上的可靠性“基本額定壽命”。

2，軸承的預期使用壽命
你是不是認為軸承的壽命肯定是越長越好？因為軸承只是設備中的一個部件，軸承壽命的設定值過長將導致成本浪費，根據機械的用途及使用條件確定適當的壽命這一點非常重要。
根據經驗列舉出了不同機器類型的約定壽命參考值（來自SKF）。您也可以根據實際情況設定軸承的預期使用壽命。
3，軸承壽命的計算與確認（滾動接觸疲勞）
我們在設計機器設備并選擇軸承時，應保證在預期使用壽命的時間內不會產生滾動疲勞損傷的軸承。也就是“基本額定壽命”大于預期使用壽命。
那么“基本額定壽命”如何預測？
“基本額定動載荷”是指“軸承抗滾動疲勞的強度能力”。基本額定動載荷C用于計算承受動態應力的軸承的壽命。其表示達到ISO 281基本額定壽命1 000 000 轉時的軸承載荷。
這個基本額定動載荷的大小和方向是假定不變的。但是機械中安裝的軸承實際上是需要承受不同大小、不同方向的載荷。這些載荷無法直接與“基本額定動載荷”相比較。
因此，探討軸承的壽命時，需要將與實際承受的徑向載荷以及軸向載荷進行轉化，轉化為：一個假定大小和方向不變，在徑向作用于徑向軸承，或沿中心線軸向作用于推力軸承的載荷。這種轉化的載荷叫做“當量動載荷”。
使用“基本額定動載荷”和“當量動載荷”計算軸承的“基本額定壽命”。確認所選軸承的壽命是否滿足必要壽命（是否不足或超過太多）。基本額定壽命通常是疲勞轉速壽命，為了方便比較，結合軸承的實際轉速，即可換算為軸承小時壽命。
注意：如果不滿足，需要重新選擇軸承尺寸。
4，滾動接觸永久變形
除了動載荷疲勞壽命，軸承還需要考慮載荷造成的永久變形。如果向未旋轉或低速旋轉的軸承施加過大負荷，滾動體和內圈、外圈滾道面的接觸部位會產生凹陷（變形）。這種凹陷會隨著負荷的增加而增大，超過某個極限時，便會妨礙軸承順暢旋轉，導致振動和摩擦增加。
IS0 76 將基本額定靜載荷定義為，在承載大的滾動體與滾道接觸中心位置產生某一接觸應力的載荷。接觸應力值為：
在這一應力下會造成滾動體和滾道的永久變形，約為滾動體直徑的 0.0001。對于徑向軸承而言，載荷為純徑向載荷，對于推力軸承而言，載荷為作用于軸承中心的軸向載荷。
為防止凹陷擴大造成軸承失效，軸承承受的負荷有限度規定。這種極限負荷叫做“基本額定靜載荷C0”。軸承產品目錄的尺寸表中，記載了不同軸承種類、尺寸的“基本額定靜負荷”。
同樣的，機械中安裝的軸承需要承受不同大小、方向的負荷。但是，這些負荷無法直接與“基本額定靜負荷”相比較。因此同樣需要轉化為“當量靜載荷”
比較“基本額定靜載荷”和“當量靜載荷”，確認凹陷導致的軸承的使用極限。
5，與軸承尺寸或載荷相關的其他確認點
軸承徑向載荷與軸向載荷的載荷比
小載荷值
軸承的不對中能力等

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