轴承额定负荷与寿命

轴承额定负荷与寿命 4.1 轴承的寿命
轴承即使在正常的条件下使用，轴承套圈与滚动体的滚动面因重复承受压缩应力，由於材料的疲劳引起剥脱(Flaking)， 以致无法使用。所谓轴承寿命，是指正滚道面及滚动面发生剥脱为止的总回转数。
此外，烧熔、磨损、龟裂、卡死、生锈等现象虽会使轴承不能使用，但这些现象仅称之为轴承故障，与寿命定义是有区别的。轴承的选择错误、安装不良、润滑不当及密封不良都是造成这些现象的原因，把这些原因消除掉即可避免轴承的故障。
4.2 基本额定寿命与基本额定动负荷
即使将一批同样轴承以同样的条件下运转，寿命也会有相当的差异，这是因为材料疲劳本身就是有差异性所致。因此关於轴承寿命，以统计上考量材料疲劳的差异性，采用下述定义的基本额定寿命。
所谓基本额定寿命： 即是一批相同的轴承以同一条件进行运转时， 其中90%的轴承(信赖度90%)不会发生滚动疲劳而剥脱的总回转数。若以某固定转速运转时，则以总回转时间表示。
所谓基本额定动负荷，即是指滚动轴承的负荷能力，也就是说在这种负荷条件下，可以使轴承达到100万转的基本额定寿命。在尺寸表中，TPl采用标准材料及制造方法所生产轴承的基本额定动负荷。特别材料及制造方法所生产的轴承基本额定负荷请洽TPl。
基本额定寿命、基本额定动负荷以及轴承负荷之间有如下式(4－1)的关系，对球轴承而言在此，

P=3...........球轴承
P=10/3...............滚子轴承
L10：基本额定寿命 　　106转
Cr:基本动额定负荷　　N或kgf
p:基本动当量负荷　　N或kgf
又，基本额定寿命以回转时间表示时，用式(4-2)表示：
L10h=50Fhp.................(4-2)

回转数n和速度系数的关系以及基本额定寿命L10h和寿命系数的关系如图4-1所示。
4.3 使用机械与必要寿命
在选择轴承时，一定要设定其使用条件的轴承必要寿命。必要寿命，主要是依使用机械的耐久期间和运转时的信赖度来设定。一般可作参考的必要寿命如表4-1所示。在决定轴承尺寸时，轴承疲劳寿命是一个重要基准，但除了寿命以外，轴及外壳(座)的强度及刚性也是必须予以考虑。
4.4 当量负荷
(1)动当量径向负荷
径向负荷和轴向负荷同时作用于轴承时， 能给予相同寿命而作用於轴承中心的假想负荷称为动当量负荷。
向心轴承以纯径向负荷，故称为动当量径向负荷。
动当量径向负荷可由式(4-6)得。
Pr=XFr+YFa.....................(4-6)
在此，
Pr:动当量径向负荷　　N或kgf
Fr:径向负荷　　N或kgf
Fa:轴向负荷　　N或kgf
X:径向负荷系数
Y:轴向负荷系数
X,Y的值各别记载於尺寸表中
一般来说，动当量径向负荷为所使用轴承基本径向额定动负荷的6%以下称轻负荷，6%以上至12%者称为普通负荷，12%以上者称为重负荷。

(2)静当量径向负荷
轴承同时承受径向负荷与轴向负荷时，滚动体与滚道的接触部承受负荷而形成变形量，能使该轴承发生相等变形量的假想单一负荷称为静当量负荷。在向心轴承以纯径向负荷，故称为静当量径向负荷。
向心轴承的静当量径向负荷采用式(4-7)及式(4-8)中求出值中的较大者。
P or=XoFr+YoFa................................(4-7)
P or=Fr.............................................(4-8)　
在此，
P or：静当量径向负荷 N或kgf
Fr： 径向负荷 N或kgf
Fa： 轴向负荷 N或kgf
Xo 径向负荷系数
Yo： 轴向负荷系数
Xo,Yo的值各别记载於尺寸表中　
4.5 轴承的负荷分配
轴系可视为由轴承支援著的静定梁来考虑作用於轴系的负荷分配於轴承。
例如，在图4-2所示的轴，作用於轴承的径向负荷由式(7·10)及(7·11)来表示。若

F rA：作用於轴承A的径向负荷N或kgf
FrB：作用於轴承B的径向负荷N或kgf
FI,FII：：作用於轴的径向负荷N或gf　

(例1)　 深沟球轴承6207，以转速n=650rpm，并承受径向负荷Fr=2.8 kN{286kgf}时，试求其轴承寿命?多少?
(解)　　动当量径向负荷Pr依式(4-6)得
Pr=Fr=2.8kN或286kgf
6207的基本动额定负荷Cr为25.7kN或2620kgf，回转数n=650rpm的球轴承的速度系数Fn，依图4-1可得Fn＝0.37，因此寿命系数Fn依式得：

　因此，此Fn值的轴承寿命L10h，依图4-1得约为20000小时。
(例2)　 在例1加上轴向负荷Fa=1.6k或kgf作用时，轴承寿命L10h为多少?
(解)　　为了计算动当量径向负荷Pr得先求径向负荷系数X和轴向负荷系数Y。因为轴承6207的基本额定静负荷Cor为5.3kN或1560kgf,因此
Fa/Cor=1.6/15.3=0.10
e=0.29
又，由作用的径向负荷、轴向负荷，可得：
Fa/Fr=1.6/2.8=0.57>e=0.29
其次把当量径向负荷依式(4-6)求之可得：
Pr=XFr+YFa=0.56*2.8+1.48*1.6
＝3.94kN或420kgf
再依图4-1和式4-3求寿命系数Fh,即得

　 因此，此Fh值的轴承寿命L10h，，依图4-1得为7000小时。