機械設(shè)計基礎(chǔ)：軸承壽命計算

演講人：日期：機械設(shè)計基礎(chǔ)：軸承壽命計算目錄CATALOGUE01滾動軸承的基本概念02滾動軸承的壽命計算基礎(chǔ)03滾動軸承壽命計算公式04影響軸承壽命的因素05軸承壽命的實際應用06軸承壽命計算的案例分析PART01滾動軸承的基本概念軸承是機器中支撐軸類零件并傳遞運動、力矩和載荷的關(guān)鍵零件。軸承定義根據(jù)摩擦性質(zhì)分為滾動軸承和滑動軸承；根據(jù)承受載荷方向分為向心軸承和推力軸承；根據(jù)結(jié)構(gòu)特點還可分為球軸承、滾子軸承等。軸承分類軸承的定義與分類滾動軸承的結(jié)構(gòu)與工作原理滾動軸承結(jié)構(gòu)滾動軸承由內(nèi)圈、外圈、滾動體（如滾珠、滾柱）和保持架組成。滾動軸承工作原理滾動體在內(nèi)外圈之間滾動，實現(xiàn)軸的旋轉(zhuǎn)和力的傳遞，同時減少摩擦和磨損。滾動軸承特點具有較小的摩擦系數(shù)、較高的運動精度、能承受較大的徑向和軸向載荷等。軸承壽命的定義與意義軸承壽命定義軸承壽命是指在規(guī)定的工作條件下，軸承能夠保持其性能和精度要求并達到預定壽命的可靠工作時間。軸承壽命意義軸承壽命的影響因素軸承壽命是衡量軸承質(zhì)量和使用可靠性的重要指標，對于機器設(shè)備的運行穩(wěn)定性和安全性具有重要意義。軸承壽命受多種因素影響，包括軸承材料、結(jié)構(gòu)、潤滑、安裝、使用和維護等。123PART02滾動軸承的壽命計算基礎(chǔ)基本額定壽命（L10）基本額定壽命是指一批相同的軸承在相同條件下運轉(zhuǎn)，其中90%的軸承能達到或超過的壽命。定義L10=(C/P)3*10^6，其中C為基本額定動載荷，P為當量動載荷。計算公式用于估算軸承在特定條件下的預期壽命，為設(shè)備維護和更換提供依據(jù)。意義基本額定動載荷是指軸承在旋轉(zhuǎn)時所能承受的最大載荷，它是一個理論值，表示軸承的承載能力。基本額定動載荷（C）定義材料、結(jié)構(gòu)、制造工藝、潤滑條件等。影響因素根據(jù)軸承所受的實際載荷和工作條件，選取適當?shù)幕绢~定動載荷。選定原則載荷越大，軸承的接觸應力越大，疲勞壽命越短。載荷與壽命的關(guān)系載荷對壽命的影響在一定范圍內(nèi)，軸承的壽命與載荷呈指數(shù)關(guān)系，即載荷增加一倍，壽命將大幅縮短。壽命與載荷的關(guān)系曲線當載荷超過某一值時，軸承的壽命將急劇下降，這個載荷值稱為疲勞極限載荷。在設(shè)計時應確保軸承所受載荷不超過其疲勞極限載荷。疲勞極限載荷PART03滾動軸承壽命計算公式軸承壽命修正當軸承溫度、潤滑條件、材料等因素與標準條件不一致時，需對軸承壽命進行修正。可靠性系數(shù)為提高軸承壽命的可靠性，需引入可靠性系數(shù)進行修正。球軸承的壽命計算（ε=3）壽命公式：L=(C/P)ε，其中L為軸承壽命（單位：百萬轉(zhuǎn)），C為基本額定動載荷（單位：N），P為當量動載荷（單位：N），ε為滾子軸承壽命指數(shù)，滾子軸承ε=10/3。滾子軸承的壽命受接觸應力影響較大，因此需特別注意軸承的靜載荷和沖擊載荷。滾子軸承的壽命通常低于球軸承，需在設(shè)計時予以充分考慮。滾子軸承的壽命計算（ε=10/3）當量動載荷是指軸承在工作中實際承受的載荷，通常需考慮軸承所受的各種力和力矩。當量動載荷的計算公式為：P=X*Fr+Y*Fa，其中Fr為徑向載荷，F(xiàn)a為軸向載荷，X、Y為載荷系數(shù)，與軸承類型和結(jié)構(gòu)有關(guān)。當量動載荷（P）的計算方法在計算當量動載荷時，需考慮軸承的實際工作條件和受力情況，確保計算結(jié)果的準確性。PART04影響軸承壽命的因素載荷類型與大小的影響滾動軸承疲勞壽命載荷越大，軸承疲勞壽命越短。軸承承載能力載荷類型軸承類型、尺寸和材料決定軸承承載能力。循環(huán)載荷、沖擊載荷、振動載荷等對軸承壽命有不同影響。123轉(zhuǎn)速對壽命的影響軸承疲勞極限轉(zhuǎn)速越高，軸承疲勞極限越低。030201滾動體離心力轉(zhuǎn)速越高，滾動體離心力越大，軸承承載能力降低。摩擦磨損轉(zhuǎn)速越高，軸承摩擦磨損越嚴重，壽命越短。溫度升高軸承在不同溫度下的壽命可通過溫度系數(shù)進行修正。溫度系數(shù)（ft）潤滑劑選擇合適的潤滑劑可有效降低軸承工作溫度，延長軸承壽命。軸承溫度每升高10℃，軸承壽命將大幅降低。溫度對壽命的影響及溫度系數(shù)（ft）PART05軸承壽命的實際應用壽命修正系數(shù)根據(jù)軸承類型、結(jié)構(gòu)、材料等因素，對基本額定動載荷進行修正，以反映實際工況下的壽命。可靠度系數(shù)考慮軸承在實際應用中可能受到的載荷波動、潤滑條件變化等因素，引入可靠度系數(shù)以保證計算的壽命具有一定的可信度。當量動載荷將實際載荷轉(zhuǎn)化為與基本額定動載荷相當?shù)漠斄縿虞d荷，以便進行壽命計算?；绢~定動載荷軸承的基本額定動載荷是指在一組特定條件下，軸承能承受的恒定徑向載荷的數(shù)值。在此載荷下，軸承的壽命為1百萬轉(zhuǎn)（基本壽命）。以小時數(shù)表示的壽命計算（Lh）根據(jù)載荷性質(zhì)（方向、大小、是否振動等）和轉(zhuǎn)速，初步選定軸承類型，如深溝球軸承、圓柱滾子軸承等。根據(jù)載荷大小和轉(zhuǎn)速，選擇合適的軸承內(nèi)徑和外徑尺寸，確保軸承具有足夠的承載能力。根據(jù)應用要求，選擇合適的軸承精度等級，以滿足旋轉(zhuǎn)精度和壽命要求。根據(jù)軸承類型和工作環(huán)境，選擇合適的潤滑方式和潤滑劑，以減少摩擦和磨損，提高軸承壽命。已知載荷與轉(zhuǎn)速時的軸承選型軸承類型選擇尺寸選擇精度等級選擇潤滑方式選擇高溫環(huán)境下的軸承壽命修正隨著溫度的升高，軸承材料的硬度、疲勞極限和耐磨性都會降低，從而縮短軸承壽命。溫度對軸承壽命的影響根據(jù)軸承類型和溫度范圍，查閱相關(guān)資料獲取壽命修正系數(shù)，以修正高溫環(huán)境下的軸承壽命。采取有效的冷卻措施，如加裝散熱片、風冷或水冷等，以降低軸承的工作溫度，延長軸承壽命。壽命修正系數(shù)在高溫環(huán)境下，應選擇耐高溫、穩(wěn)定性好的潤滑脂，以減少潤滑劑的流失和氧化，提高軸承壽命。潤滑脂選擇01020403軸承冷卻措施PART06軸承壽命計算的案例分析案例一：純徑向載荷下的壽命計算軸承類型選擇深溝球軸承，適用于純徑向載荷。載荷計算根據(jù)受力分析，確定軸承所受純徑向載荷大小。壽命計算公式應用利用軸承壽命計算公式，輸入載荷、轉(zhuǎn)速等參數(shù)，計算軸承壽命。結(jié)果分析分析計算結(jié)果，驗證是否符合設(shè)計要求。軸承類型選擇角接觸球軸承或圓錐滾子軸承，適用于同時承受徑向和軸向載荷。案例二：復合載荷下的壽命計算01載荷計算根據(jù)受力分析，確定軸承所受徑向和軸向載荷大小。02壽命計算公式應用利用復合載荷下的軸承壽命計算公式，輸入載荷、轉(zhuǎn)速等參數(shù)，計算軸承壽命。03結(jié)果分析分析計算結(jié)果，驗證是否符合設(shè)計要求，并提出改進措施。0401020304針對高溫環(huán)境，設(shè)計合適的潤滑與冷卻系統(tǒng)，確保軸承在高溫下仍能保持良好性能。案例三：高溫環(huán)境下的軸承選型與壽命驗