机械设计轴承尺寸与寿命
作者：泵阀 来源：轴承 发布时间：2024-11-04
为确认所选轴承种类是否妥当，我们需要确定所选轴承的尺寸和寿命是否满足设备的期望要求。选择轴承时，要确保轴承在机械中稳定旋转，必须确定合适的轴承尺寸。
1，轴承寿命定义
轴承在承受旋转载荷时，每当滚动体（滚珠或滚子）在内圈，外圈的滚道表面上通过时，都会对其反复施加载荷。这种反复负荷会对与滚动体滚动面接触的内圈、外圈滚道面产生很大的压力。导致轴承材料疲劳，使滚道面或滚动面表面产生鱼鳞状剥落。这种到滚动疲劳损伤产生为止的总转数叫做轴承的“滚动（疲劳）寿命”，是可以预测的。
轴承的滚动寿命参差不齐，呈现威布尔分布，一组相同轴承在相同条件下使用时，其中90%的轴承能在未产生疲劳损伤的状态下旋转的总转数，叫做“基本额定寿命”。
当然对于极高可靠性应用的设备可以选择90%以上的可靠性“基本额定寿命”。
2，轴承的预期使用寿命
你是不是认为轴承的寿命肯定是越长越好？因为轴承只是设备中的一个部件，轴承寿命的设定值过长将导致成本浪费，根据机械的用途及使用条件确定适当的寿命这一点非常重要。
根据经验列举出了不同机器类型的约定寿命参考值（来自SKF）。您也可以根据实际情况设定轴承的预期使用寿命。
3，轴承寿命的计算与确认（滚动接触疲劳）
我们在设计机器设备并选择轴承时，应保证在预期使用寿命的时间内不会产生滚动疲劳损伤的轴承。也就是“基本额定寿命”大于预期使用寿命。
那么“基本额定寿命”如何预测？
“基本额定动载荷”是指“轴承抗滚动疲劳的强度能力”。 基本额定动载荷C用于计算承受动态应力的轴承的寿命。其表示达到ISO 281基本额定寿命1 000 000 转时的轴承载荷。
这个基本额定动载荷的大小和方向是假定不变的。但是机械中安装的轴承实际上是需要承受不同大小、不同方向的载荷。这些载荷无法直接与“基本额定动载荷”相比较。
因此，探讨轴承的寿命时，需要将与实际承受的径向载荷以及轴向载荷进行转化，转化为：一个假定大小和方向不变，在径向作用于径向轴承，或沿中心线轴向作用于推力轴承的载荷。这种转化的载荷叫做“当量动载荷”。
使用“基本额定动载荷”和“当量动载荷”计算轴承的“基本额定寿命”。确认所选轴承的寿命是否满足必要寿命（是否不足或超过太多）。基本额定寿命通常是疲劳转速寿命，为了方便比较，结合轴承的实际转速，即可换算为轴承小时寿命。
注意：如果不满足，需要重新选择轴承尺寸。
4，滚动接触永久变形
除了动载荷疲劳寿命，轴承还需要考虑载荷造成的永久变形。如果向未旋转或低速旋转的轴承施加过大负荷，滚动体和内圈、外圈滚道面的接触部位会产生凹陷（变形）。这种凹陷会随着负荷的增加而增大，超过某个极限时，便会妨碍轴承顺畅旋转，导致振动和摩擦增加。
IS0 76 将基本额定静载荷定义为，在承载大的滚动体与滚道接触中心位置产生某一接触应力的载荷。接触应力值为：
在这一应力下会造成滚动体和滚道的永久变形，约为滚动体直径的 0.0001。对于径向轴承而言，载荷为纯径向载荷，对于推力轴承而言，载荷为作用于轴承中心的轴向载荷。
为防止凹陷扩大造成轴承失效，轴承承受的负荷有限度规定。这种极限负荷叫做“基本额定静载荷C0”。轴承产品目录的尺寸表中，记载了不同轴承种类、尺寸的“基本额定静负荷”。
同样的，机械中安装的轴承需要承受不同大小、方向的负荷。但是，这些负荷无法直接与“基本额定静负荷”相比较。因此同样需要转化为“当量静载荷”
比较“基本额定静载荷”和“当量静载荷”，确认凹陷导致的轴承的使用极限。
5，与轴承尺寸或载荷相关的其他确认点
轴承径向载荷与轴向载荷的载荷比
小载荷值
轴承的不对中能力等
