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精密轴承的额定载荷及额定寿命
作者:奥瑞萨斯 发布日期:2021/7/11 11:11:29

精密轴承的额定载荷及额定寿命
1. 额定静载荷
    额定静载荷是指承受最大载荷的滚动体与滚道接触中心处引起与下列计算接触应力相当的中心轴向静载荷或径向载荷。
    调心球轴承:4600MPa
    其他球轴承:4200MPa
    所有滚子轴承:4000MPa
    在上述接触应力下产生的滚动体和滚道的总永久变形量约为滚动体直径的0.0001倍。
    对于由1套相同的角接触球轴承组成的轴承组,其额定静载荷为单套轴承额定静载荷的1倍。
2. 当量静载荷
2.1 径向当量静载荷
    角接触球轴承的径向当量静载荷取下列两式计算值中的较大者。
    Por = Xo·Fr + Yo · Fa
    Por=Fr
式中:   Por--径向当量静载荷,N
         Xo---径向静载荷系数,见下表
         Yo---轴向静载荷系列,见下表
         Fr---轴承径向载荷,或者实际轴承载荷的径向分量,N
         Fa---轴承轴向载荷,或者实际轴承载荷的轴向分量,N
角接触球轴承的系数Xo和Yo



接触角XoYo





15°0.50.46





25°0.50.38











    圆柱滚子轴承的径向当量静载荷
    Por = Fr
2.2 径向当量静载荷
    对于60°接触角的滚珠丝杠支撑轴承,其轴向当量静载荷按照下式计算:
    Poa = 2.3Frtg α + Fa  即 Poa = 4Fr + Fa
对于双向推力角接触球轴承,其轴向当量静载荷
    Poa = Fa
3. 静载安全系数
    根据轴承运行的稳定性、摩擦的要求以及实际接触表面的几何形状,许可的当量静载荷可以小于、等于或者大于额定静载荷。但是,对于高速精密轴承,推荐额定静载荷与当量静载荷的比值应不小于3。
4. 额定动载荷
    额定动载荷是指一套滚动轴承假想能够承受的恒定径向载荷或者恒定的中心轴向载荷,在该载荷作用下滚动轴承的基本额定寿命为一百完转。
    对于单列角接触球轴承,该载荷指引起轴承的套圈相互间产生纯径向位移的载荷的径向分量。
    对于滚珠丝杠支撑轴承,其额定动载荷指引起轴承套圈相互间产生轴向位移的载荷的轴向分量。
5. 当量动载荷
5.1 角接触球轴承的当量动载荷
    Pr = X·Fr + Y · Fa
式中:   Pr--径向当量动载荷,N
         X---径向动载荷系数,见下表
         Y---轴向动载荷系列,见下表
         Fr---轴承径向载荷,或者实际轴承载荷的径向分量,N
         Fa---轴承轴向载荷,或者实际轴承载荷的轴向分量,N
角接触球轴承的系数X和Y

接触角Fa/CoreFa/Fr ≤ eFa/Fr > e

XYXY

15°0.0150.38100.441.47

0.0290.40100.441.40

0.0580.43100.441.30

0.0870.46100.441.23

0.120.47100.441.19

0.170.50100.441.12

0.290.55100.441.02

0.440.56100.441.00

0.580.56100.441.00

25°0.68100.410.87









    对一组有预载的角接触球轴承:
    (1)若轴承仅承受外部径向载荷,则Fa值即为预载荷值Fao。
    (2)若轴承承受外部的径向和轴向联合载荷Fr′和Fa′
     当该组轴承为刚性预载,如果Fa′ ≤ 3Fao,则 Fa= 2/3 Fa′+Fao
                         如果Fa′ > 3Fao, Fa=Fa′
     当该组轴承为弹性预紧,则 Fa=Fa′+Fao  
     圆柱滚子轴承的径向当量动载荷:
     Pr=Fr
5.2 轴向当量动载荷
由于滚珠丝杠支撑轴承主要承受的轴向载荷,通常情况下,当在径向Fr′和轴向Fa′载荷联合作用时,Fr′<0.47Fa′,因此,滚珠丝杠支撑轴承的轴向当量动载荷Pa=Fa′。
6. 基本额定寿命
    对于单套滚动轴承或者一组在同一条件下运转的近于相同的滚动轴承,其基本额定寿命是与90%的可靠度、常用的材料和加工质量以及常规的运转条件相关的寿命。
    成组角接触球轴承的基本额定寿命L10
L10=i2.1[Cr/Pr]3(百万转)
或L10h=i2.1[Cr/Pr]3×106/60n(小时)
    式中,i— 一组轴承中的轴承套数
        Cr— 单套轴承的径向额定动载荷,N
        Pr— 单套轴承的径向当量动载荷,N
        n—  轴承转速,r/min
    对于双向推力角接触球轴承和滚珠丝杠支撑轴承,计算其寿命时,应采用轴向载荷。
    对于圆柱滚子轴承,其基本额定寿命为
L10=[Cr/Pr]10/3(百万转)
或L10h=[Cr/Pr]10/3×106/60n(小时)
    上述计算的寿命是指轴承的疲劳寿命。对于高速精密主轴轴承,轴承的寿命一般指精度寿命,即轴承精度的保持时间。精密轴承使用一段时间后,由于滚动体、套圈滚道、保持架的磨损,使得轴承精度降低,无法继续使用,这时轴承可能还未出现疲劳破坏,但是我们认为该轴承寿命已到。因此,计算轴承的疲劳寿命可作为高速精密轴承使用寿命的一个参考依据。
    主轴轴承接触角度与转速及负荷之间的关系:角接触球轴承角度越大,承载的轴向负荷就越大,转速就越低;接触角越小,承载的轴向负荷就越小,转速就越高,径向负荷就越大;例如,同一型号的角接触球轴承,C角度轴承的刚性就是AC角度轴承刚性的45%左右,配对轴承的刚性主要取决于主轴轴承的配对和预紧力方面,也取决于轴和轴承座的刚性。预紧力:主轴轴承预紧力和接触角度的关系类似,都是关系到主轴轴承性能方面的重要因素之一。一般角接触轴承预紧力分3种:轻预紧A(L)、中预紧B(M)、重预紧C(H)。在不同预紧情况下,预紧力越大,径向刚性和轴向刚性都有所提高,主轴温升也相应在加大,寿命和极限转速也相应在降低,预紧力过大会造成轴承噪音大和轴承沟道烧伤等不良问题的发生。                                     


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