滾動軸承

本文檔用于對英制系列的滾動軸承進行選擇、計算並校核,程序可以解決以下問題:

  1. 選擇合適的軸承並進行校核,本文檔包含大約5000種不同的滾子軸承,包括以下類型:深溝球軸承,角接觸球軸承,滾針軸承,圓錐滾子軸承,推力球軸承,圓柱滾子推力軸承和滾針推力軸承;
  2. 計算軸承基本參數(壽命、靜態安全系數等等);
  3. 根據ISO 281計算軸承的調整壽命;
  4. 計算成對圓錐滾子軸承或者成對角接觸球軸承的載荷;
  5. 支持二維繪圖及三維建模。

除了給定的基本計算之外,程序還提供了一些輔助計算功能(如:計算潤滑劑工作粘度,計算變動載荷的平均值等)。

本程序所使用的數據、過程、算法和其他信息來自專業文件,包括ISO、ANSI和SAE標准及來自以下公司的滾動軸承産品目錄:RBC Bearings, Nice Ball Bearing, General Bearing Company, New Hampshire Ball Bearing, NMB USA Inc., MRC Bearing Group, Fafnir Bearings Company, Torrington Company, Timken Company, Barden Precision Bearing, McGill Manufacturing Co. Inc., NTN Bearing Corporation, INA USA Corporation.

相關標准: ANSI/ABMA 9-1990, ANSI/ABMA 11-1990, ISO 76, ISO 281, ISO 1132, ISO 5593, ISO 3448, ISO 15312

提示:關于如何選擇合適的軸承類型,請查看比較文檔“滾動軸承選擇

控制結構及語法

相關控制結構與語法部分的內容請查看 "控制結構與語法"。

項目信息

本項目的相關信息請查看 "項目信息"。

理論基礎

滾動軸承具有一系列廣泛的外形及尺寸,通常包括內外圈、滾子和保持架組成。軸承根據其內部設計,滾動體形狀和載荷方向可以被分爲幾種基本類型。各種類型滾動軸承的比較可以查看文檔“滾動軸承選擇”。

滾動軸承的基本型號都是國際標准,爲了滿足不同場合需要,在基本型的基礎上還有很多不同設計參數的軸承,其具體的技術參數可以參考各制造商的産品目錄。

滾動軸承計算.

根據載荷的大小,方向和類型及轉速來選擇合適的軸承尺寸,根據工作中載荷的類型,需要分爲兩部分來對軸承進行計算:

基本軸承壽命

滾動軸承的壽命是滾動體或內外圈出現疲勞點蝕前能達到的總轉數或一定轉速下工作的小時數。實踐證明不同的軸承在相同工作條件下的壽命也各不相同,爲了表示軸承的使用壽命,通常使用基本壽命來衡量。

基本額定壽命是在相同的工作條件下,其中90%以上的軸承在疲勞點蝕前能達到的總轉速或一定轉速下工作的小時數。基本壽命由下面的公式得到:

其中:
C ... 基本額定動載荷 [N, lb]
P ... 當量動載荷 [N, lb]
n ... 工作轉速 [1/min]
p ... 壽命指數 (p=3 球軸承, p=10/3 滾子軸承)

基本額定動載荷:基本額定壽命爲百萬轉時,軸承所能承受的最大載荷。各軸承的基本額定動載荷的值已經在産品目錄中列出。

當量動載荷:當作用在軸承上的實際載荷是徑向載荷與軸向載荷聯合作用,與上述規定條件不同時,需要將實際載荷轉換成與上述條件相同的假象載荷,即當量動載荷。當量動載荷與實際載荷的關系爲:

where:
Fr ... 軸承徑向載荷 [N, lb]
Fa ... 軸承軸向載荷 [N, lb]
X ... 徑向動載荷系數
Y ... 軸向動載荷系數

系數X、Y的取值根據軸承類型,設計及尺寸來確定,對于某些型號,還需要考慮實際載荷的方向和大小,這些值已經在各軸承的目錄中給出。

提示:壽命的參考值請查看段[1.3]。

 

調整軸承壽命

基本額定壽命只考慮了工作載荷,而沒有考慮其他比如工作條件,産品質量和軸承材料等影響。爲了提高設計的質量和可靠性,需要對軸承的壽命進行更精確的計算,ISO標准中使用修正方程來進行計算:

其中:
a1 ... 壽命修正系數 (見下表)
a2 ... 材料及加工修正系數
a3 ... 工作條件修正系數

a1的取值
可靠度 [%] 90 95 96 97 98 99
a1 1.00 0.62 0.53 0.44 0.33 0.21

 

此系數 a2 和a3互相關聯,通常使用公共值 a23。該系數首先取決于潤滑質量,並與圖中ISO 281所推薦的不同類型軸承的參數有關。

徑向滾子軸承的 a23 取值

其中:
k ...粘度比 (工作粘度與額定粘度的比值 k=n/n1 - 見軸承的潤滑部分)
h ... 潤滑劑汙染水平系數 (見段[3.10])
P .... 當量動載荷
PU ... 疲勞載荷極限 (在各軸承的目錄中給出)

如果制造商沒有給出軸承的疲勞載荷界限,您可以使用以下的理論關系進行計算:

 

         ... 用于球軸承

 

 

     ... 用于自調心球軸承

 

 

        ... 用于其他軸承

 

 

軸承載荷

外部系統作用在軸承上的載荷根據計算,在軸承的軸向和徑向進行合理布置。滾動體與軌道的接觸點的連線與軸承軸心線的交點(見例圖)爲作用力的中心。

機器工作過程中經常産生附加動載荷,並且無法准確計算或測量。它們的影響用軸向載荷和徑向載荷的計算值乘以不同的經驗系數。對于齒輪轉動裝置,這些系數與齒輪齧合精確度有關;對于帶傳動,與帶類型及預緊有關。這些值通常可以在制造商提供的産品目錄中得到,一般常用值見段[1.15]。

變動載荷
上述軸承壽命計算是基于假設軸承工作在恒定不變工作條件下的,實際上,大部分時候該假設都不成立。實際應用中,載荷的大小及方向、速度、溫度,潤滑條件或汙染水平都在不斷地變化,很難直接計算出軸承壽命。因此需要將總的工作循環根據不同的工作條件區分成很多時間段。

對于不同時期需要分別計算軸承壽命,總的軸承壽命用以下關系得到:

其中:
Lmhi ... 不變工作條件時間段內部分軸承壽命 [h]
ti ....... 總的工作循環中各區段的時間 [%]

爲了快速地進行軸承設計,有些制造商使用一些簡便的方法來計算不同載荷類型下的軸承類型,在這種情況下,所有外部變動載荷都用一個與其作用效果相同的平均固定載荷來等效,通常使用以下表中的方法:

計算軸承平均載荷 Fm
勻線性變速變動載荷

勻速正弦變動載荷
勻速旋轉載荷

勻速變動載荷
變速變動載荷

其中平均速度:

擺動運動
擺動運動用等同于震蕩運動頻率的虛擬旋轉速度代替:

 

其中:
Fi ... 區段不變載荷 [N, lb]
ni ... 區段內勻速速度 [1/min]
ti ... 總的工作循環中各區段的時間 [%]
p ... 壽命指數 (p=3 球軸承, p=10/3滾子軸承)
備注:這些簡單計算方法能夠用于方向不變的變動載荷下軸承基本壽命計算,不能用于大小和方向都不斷變化的調整壽命計算。

 

溫度對軸承載荷的影響

通常滾動軸承工作的最高溫度不能超過 120 °C(密封的軸承爲100 °C)。如果軸承長期工作在更高的溫度下,需要對其進行修正使得其在工作時尺寸不發生變化。一般需要經過熱處理,采用更大的間隙和特殊設計的保持架,或者使用特殊材料。

在使用穩固軸承時,建議您聯系制造商獲得更多技術參數,以下表中數據僅供參考。

同樣尺寸常用軸承與穩固軸承的近似載荷等級比較
極限溫度 150 200 250 300 350
附加符號 S0 S1 S2 S3 S4
載荷等級 [%] 90 - 100 75 - 90 60 -75 50 - 60 45 - 50

 

軸承靜態安全系數

軸承的靜載荷是指靜止狀態、非常低速或低擺動下所受載荷。軸承的載荷等級根據滾動體與軌道之間的允許變形確定。安全系數s0表示滾動軸承靜態下的標准安全系數,用以下公式計算:

其中
C0 ... 基本靜載荷 [N, lb]
P0 ... 當量靜載荷 [N, lb]

基本靜載荷等級: 大部分滾動體在其接觸點處産生0.0001的固定變形時的外部載荷,這些變形對于軸承使用不會産生任何影響,其數據可以查看各軸承相應的技術目錄。

當量靜載荷等級 :根據徑向載荷(對于徑向軸承)和軸向載荷(對于軸向軸承)進行定義,其對軸承的變形作用效果與實際載荷相同,等效載荷用以下關系確定:

其中:
Fr ... 實際載荷的徑向分力 [N, lb]
Fa ... 實際載荷的軸向分力 [N, lb]
X0 ... 徑向靜態載荷系數
Y0 ... 軸向靜態載荷系數

系數 X0,Y0 的值根據軸承的類型,設計及尺寸決定,在各軸承的技術目錄中給出。

提示:安全系數的建議值見段[1.14]。

 

軸承的摩擦升溫.

滾動軸承的摩擦扭矩取決于很多系數(軸承設計,潤滑方式,速度等),以此很難准確計算。通常使用包含估計摩擦系數的簡單模型來計算,在正常工作條件、良好潤滑下,近似摩擦扭矩可以根據平均轉速用以下公式進行計算:

其中:
P ... 當量動載荷 [N]
d ... 軸承孔的直徑 [mm]
f ... 摩擦系數 (根據軸承類型的不同, f=<0.0010...0.0050>)

對于密封軸承,其密封處的摩擦扭矩必須附加到摩擦扭矩的計算值中,最終結果可以用于計算等同于支座發熱量的功率損耗:

其中:
n ... 軸承轉速 [1/min]

 

角接觸軸承計算

如果軸上安裝了兩個單行角接觸球軸承或者兩個圓錐滾子軸承,軸承上的徑向載荷將産生一個軸向合力。該力將隊軸承載荷等級産生影響因此必須包含在計算中。軸向載荷的大小根據接觸角和軸承成對布置方式有關,取決于軸向載荷FrA、 FrB及外加軸向載荷Ka

該計算需要將兩個支座看成整體且兩個軸承必須同時進行設計。

 

工作條件

軸承設計最小載荷等級

高速將導致滾動體由于離心力在內外圈某個滾到中産生滑動,可能導致軸承磨損並降低使用壽命。軸承在工作中必須承受某最小載荷以保證正確滾動,其大小和尺寸根據工作條件及軸承的類型、設計及尺寸。通常可以在産品技術目錄中找到相關信息。

 

工作溫度

摩擦産生的熱量必須被釋放以達到熱平衡,工作溫度取決于很多系數,計算器來爲非線性方程,非常複雜。下面的關系用于快速確定:

其中:
t0 ..... 環境溫度 [°C]
NR .... 功率損耗 [W]
WS ... 冷卻系數 [W/°C]

冷卻系數是溫度降低1 °C釋放到周圍空氣中的熱量大小,機器結構中的軸承的該系數可以使用以下關系進行估計:

其中:
D ... 軸承外徑 [mm]
v ... 風速 [m/s]  (v~1-2 室內, v~2-4 露天)

 

極限轉速

滾動軸承的轉速不能無限制地增加,離心力將增大載荷,使其不能正常工作而産生震動,並且摩擦將導致溫升。極限轉速取決于以下因素:軸承的類型設計及尺寸,精確度,保持架設計,內部間隙,安裝條件,潤滑劑最高許可溫度。

滾動軸承的許用轉速的極限通常無法精確獲得,制造商一般會提供各軸承許用轉速的參考值,這些值都是基于正常工作條件下的經驗數據, 給定的極限轉速在大部分情況下可以超過,請聯系廠商獲得技術支持。

對于極限轉速,很多廠商在其技術資料中稱之爲熱參考轉速。參考轉速是軸承在預定條件下的極限轉速,用于確定在給定條件下極限轉速的初始值。

其中
nr ... 參考速度 [1/min]
fp ... 給定載荷下特定軸承的調整系數
fv ... 選定潤滑條件下的調整系數

調整系數的確定方法請查看各制造商的技術目錄或ISO 15312。表中的參考速度默認使用以下工作條件:

 

滾動軸承的潤滑

軸承的潤滑用來在滾動體與軌道之間産生潤滑劑薄膜,此外還能夠防止腐蝕,加強密封性能,使軸承的滑動部分潤滑並冷卻。

滾動軸承可以使用塑性或液體潤滑劑,在選用時,首先考慮轉速、工作溫度,軸上位置,支座和經濟性等因數,如果工作條件允許,最好使用脂潤滑。

脂潤滑

脂潤滑容易維護保養,有一定的防止水、氣、灰塵等雜質侵入軸承內部的能力。軸承座結構簡單,適用于較高載荷。潤滑脂必須具有良好的潤滑能力及高的化學、熱及機械穩定性。市場上用于滾動軸承的潤滑脂種類很多,實際上,更多的廠家使用其專用潤滑脂。

油脂
型號 MIL代號 粘度 [cSt] 溫度 [°F]
100 °F 210 °F
Beacon 325 - 13.2 3.3 -65 ... 250
Minapure Grease MIL-G-81937 12.5 3.3 -65 ... 250
Andok C - 110 8.5 -20 ... 250
NYOGEL 7810 - 52 16 -100 ... 450
Versilube G300 - 50 16 -65 ... 350
Aeroshell 7 MIL-G-23827 14.7 3.1 -100 ... 300
Mobil 28 MIL-G-81322 30 5.7 -65 ... 300
Braycote 601EF - 150 45 -112 ... 400
Krytox 240AC MIL-G-27617 260 26 -30 ... 550

潤滑脂在運動過程中會泄漏及屬性降低,因此,每隔一段時間就必須進行潤滑脂重填。重填時間間隔根據軸承的類型、尺寸及工作條件。推薦的重填時間請查看廠商的技術目錄。

油潤滑

油潤滑通常用于以下情況:

根據工作條件及軸承座設計,滾動軸承的油潤滑有很多方式,包括油浴、循環油潤滑、噴射潤滑和油氣潤滑等。同樣使用礦物油。運動粘度是其決定性因素,並隨著溫度升高而降低。實踐經驗證明在工作條件下運動粘度不能低于12 mm2/s 。根據軸承的中徑和轉速得到的額定粘度用于選擇合適的潤滑油的運動粘度。

額定粘度 ν1

滾動軸承的潤滑的定性規格使用粘度比:

其中:
υ .... 工作溫度下潤滑劑粘度 [mm2/s]
ν1 ... 額定粘度 [mm2/s]

如果粘度比 k<1,建議您使用有EP添加劑的高壓油,當k=3..4時具有更高的疲勞壽命。

參考溫度40 °C (~100 °F)時礦物油粘度ν40

提示:段[4.1]中的輔助計算可以用于快速確定潤滑劑的粘度。

 

産品精度和滾動軸承配對

尺寸及運動精度

Accuracy of rolling bearings is understood as accuracy of their dimensions, shape and run (radial and axial run-out of the rings).軸承的精度包括其尺寸精度、外形精度及運動精度(內外圈軸向及徑向偏移),一般情況下,軸承使用普通精度,並不在代號中表示。軸承的精度采用國際標准,不同精度等級的代號見下面的表:

標准 精度等級
GB G E D C B
ISO Normal Class6 Class5 Class4 Class2
ANSI ABEC-1 ABEC-3 ABEC-5 ABEC-7 ABEC-9
DIN P0 P6 P5 P4 P2
JIS 0 6 5 4 2

詳細信息請查看各軸承的技術目錄。

 

軸承遊隙

軸承遊隙是某個圈從某個極限位置到另一個之間的自由位移。軸承的正確運動受到徑向遊隙影響。軸承的常用遊隙C0在代號中不標注,其余的遊隙根據不同的工作條件進行選擇。

詳細的信息可以查看軸承的技術目錄。

 

滾動軸承配對

軸和殼體上的軸承配對選擇對滾動軸承壽命具有重要影響,以下是用于選擇合適的公差的關鍵條件:

公差的推薦值可以在下面的表格中找到,不同類型及尺寸軸承的精確數據請查看各自的技術目錄。

用于徑向軸承的軸的尺寸公差
工作條件 軸承公差
圓柱和圓錐滾子 球面和環狀滾子
靜止內圈載荷
輕微沖擊 g6
強大沖擊 h6
旋轉內圈載荷或載荷方向不確定
輕微沖擊 (P<0.07*C) j6, k6 j6, k6  
中等沖擊 (P>0.07*C) j5, k5, k6, m5, m6, n6 k5, k6, m5, m6, n6, p6 k5, k6, m5, m6, n6, p6, r6, r7
強大沖擊 (P>0.15*C)   n6, r6, p6 n6, r6, p6
高裝配精度,輕載荷 h5, j5, k5 j5, k5  
只受軸向載荷
  j6, js6 j6, js6  
 
用于徑向軸承的孔的公差等級
工作條件 公差
旋轉外圈載荷
強大沖擊 (P>0.15*C) P7
中等沖擊 (P>0.07*C) N7
輕微沖擊 (P<0.07*C) M7
載荷方向不定
強大沖擊 M7
中等沖擊 (P>0.07*C) K7
輕微沖擊 (P<0.07*C) J7
精確安靜運轉
球軸承 J6
其他軸承 JS5, K5, K6
固定外圈載荷
全部載荷 (P<0.15*C) H7, H8
通過軸進行熱傳導 G7
 
用于軸向軸承的軸與孔的尺寸公差
軸承類型 公差
推力球軸承,圓柱滾子推力軸承 j6, h6, h8 H7, H8, H10
球面滾子推力軸承 j6, js6, k6, m6, n6 H7, K7, M7

 

計算過程

滾動軸承的選擇、計算和校核包括以下步驟:

  1. 設置計算單位 (SI/英制)[1.1] ;
  2. 從列表[1.2]中選擇軸承類型,您可以參考比較文檔“ 滾動軸承選擇”;
  3. 從列表[1.4]中選擇軸承制造廠商;
  4. 如果軸承的類型是特殊設計,從列表 [1.5, 1.6]中選擇合適的設計;
  5. 在段 [1.7]中輸入軸承的載荷參數,如果軸承受到變動載荷,使用輔助計算[5]確定平均載荷;
  6. 如果軸承在工作中收到附加動載荷,在段[1.15]中定義各系數;
  7. 輸入軸承的設計壽命[1.13]和靜態安全系數[1.14];
  8. 點擊行[2.1]中的“查找第一個”按鈕自動搜索合適的軸承,如果結果不合適,可以選擇下一個結果[1.2]或者對軸承重新進行設計[1.3]並重複以上步驟;
    警告: 對于軸支座上成對使用的圓錐滾子軸承或角接觸球軸承,請使用章節[6]中的特殊計算進行軸承選擇。
  9. 校核段[2]中設計軸承的參數,如果必要的話,對段[3]中給定工作條件下軸承的調整壽命進行附加計算,如果結果超過推薦值或者不符合需要,點擊“查找下一個”查找另一個軸承,或者手動從列表[2.1]中進行選擇;
  10. 以新的文件名保存當前設計方案。

軸承類型及載荷選擇[1]

本段中對設計軸承的類型及外形進行選擇,定義載荷並輸入軸承的其他物理參數。

1.1 計算單位

從列表中選擇使用的計算單位,輸入的數據將自動進行轉換。

警告:如果選擇的單位不同于軸承廠商技術資料中的單位,表格中的參數將在重新計算時進行調整。

1.2 軸承類型

從列表中選擇設計軸承類型,滾動軸承基本類型的比較可以查看文檔“滾動軸承選擇”。

警告:對于軸支座上使用成對單行角接觸球軸承或成對圓錐滾子軸承,使用段[6]中的輔助計算進行選擇和校核。

1.3 軸承設計

從列表[1.4]中選擇軸承的制造商,爲了便于選擇,列表中包括各制造商産品的內徑尺寸範圍。

在各種類型的範圍以內,滾動軸承在基本設計的基礎上就某些屬性進行調整。如果制造商在選定的類型[1.2]中有各種不同的設計型號,可以在行[1.5 .. 1.6]中的列表中分別進行選擇,從這些列表中選擇軸承設計。

提示:不同廠家相同尺寸軸承的互換性請查看幫助文件下面的比較表。

1.7 軸承載荷

本段中輸入軸承外加載荷的徑向分力和軸向分力,及其在不變工作條件下的轉速。

提示:如果實際載荷是變動的,使用段[5]中的輔助計算得到平均不變載荷,詳細的關于軸承在變動載荷下如何計算的問題請查看幫助的理論部分。

1.12 軸承所需參數

本段中輸入設計軸承所需的物理屬性,如果軸承收到動態載荷,其壽命將會縮短,因此在進行靜態計算時必須考慮其安全系數。

1.13 軸承壽命

輸入軸承的設計壽命。

滾動軸承壽命的參考值
軸承類型[小時] 機器類型
300 - 3000 家用機械,農業機械,醫療儀器設備
3000 - 8000 間斷使用的機器:電力手動工具,車間吊裝滑車,建築機械設備
8000 - 12000 要求高可靠性的間斷使用的機器:電梯,貨物起重機等
10000 - 25000 每日工作8小時但經常不滿載使用的機器:一般齒輪裝置,工業電動機,壓碎機
20000 - 30000 每日工作8小時且滿載使用的機器:機床,木材加工機械,工程機械,印刷機械等
40000 - 50000 連續24小時工作的機械:滾動磨齒機,中型電動機,壓縮機,紡織機械等
30000 - 100000 風力發電機:包括主軸,齒輪箱,發電機軸承
60000 - 100000 水下工作機械,轉爐,電纜機械,遠洋輪推進機,
> 100000 大型電力機械,發電廠,礦山泵, 礦山送風機,遠洋船的驅動軸軸承

 

對于輪式車輛,其壽命通常用工作的百萬公裏數來表示:

軸承壽命 [106 km] 車輛類型
0.1 - 0.3 公路車輛
0.8 軌道車輛 - 貨車
1.5 軌道車輛 - 地鐵,有軌電車
3 軌道車輛 - 客車
3 - 5 軌道車輛 - 柴油或電力機車

使用以下關系式進行重新計算:

其中:
n ... 轉速 [1/min]
D ... 輪的直徑[m]

1.14 靜態安全系數

輸入軸承靜載荷下設計安全系數。

靜態安全系數的最小許用值
工作條件 球軸承 其他軸承
對平穩工作要求低的旋轉運動
無振動的平穩運轉 0.5 1
正常工作條件 0.5 1
明顯沖擊載荷 1.5 2.5
對平穩工作要求一般的旋轉運動
無振動的平穩運轉 1 1.5
正常工作條件 1 1.5
明顯沖擊載荷 1.5 3
對平穩工作要求高的旋轉運動
無振動的平穩運轉 2 3
正常工作條件 2 3.5
明顯沖擊載荷 2 4
靜止軸承
無振動的平穩運轉 0.4 0.8
正常工作條件 0.5 1
明顯沖擊載荷 1 2
擺動載荷
近似穩定周期載荷下的低頻高幅擺動 1.5 2
沖擊載荷下的高頻低幅擺動 2 3

備注: 對于軸向球面滾子軸承,推薦使用最小系數值s0=4。

1.15 附加動載荷

機器工作過程中將在軸承上産生附加動載荷,其數值無法精確計算。它們的影響用經驗系數乘以徑向載荷和軸向載荷表示。

本段中定義的系數根據機器類型而定,附加動載荷系數的計算見[1.11]。

1.17 齒輪傳動的附加載荷

齒輪傳動裝置中的附加載荷的大小由傳動中機器及齒齧合的精確度決定。

在行[1.19]中輸入由齒輪的不精確産生的附加載荷系數fk,選定類型齒輪的推薦值參見[1.18]中的綠色區域。

在行[1.21]中輸入機器連接産生的附加載荷系數fd,選定機構類型的推薦值參見[1.20]中的綠色區域。

備注:當[1.19,1.21]中的複選框被選中,則程序將自動選擇系數的平均值。

1.22 帶傳動的附加載荷

對于帶傳動,附加載荷的大小由帶的類型及其預緊決定。在行[1.24]中輸入附加載荷的系數fp。通常制造商會根據産品材料提供相應數據,否則您可以從綠色區域中選擇根據帶的類型給出的推薦值[1.23]。在短軸、沖擊載荷或者高預緊情況下,使用更高值。

備注:選中[1.24]中的複選框,程序將自動選擇系數的平均值。

選擇軸承尺寸 [2]

本段中用于選擇尺寸合適的軸承,軸承的尺寸可以在段[2.1]中進行選擇,選定軸承的其他物理屬性,尺寸參數、工作參數等將在段[2.2]中實時進行計算。

提示:程序可以自動選擇合適的軸承尺寸以便于使用,可以通過點擊行[2.1]中的按鈕來執行。

2.1 軸承尺寸

從列表中選擇滿足設計尺寸的軸承,所有的軸承在列表中根據內徑升序排列。列中包含以下各參數:
- 軸承的主要尺寸(內外徑,軸承寬度)
- 軸承的基本額定動載荷和基本額定靜載荷(C,C0)
- 油潤滑和脂潤滑條件下軸承的限速(nO,nG)
- 軸承標號

自動選擇軸承

程序提供自動搜索選擇合適尺寸的軸承以便于設計,點擊按鈕“查找第一個”程序將自動根據段[1.12]中定義的設計壽命和靜態安全系數找到合適的結果。如果推薦軸承的某些參數超過了推薦值,或者不適合設計需求,點擊“查找下一個”查找另一個軸承。

在搜索合適的軸承時,程序將自動校驗任何可能超過許用載荷[2.9, 2.10]的情況,如果不能找到任何合適的結果,請重新選擇軸承類型[1.2]或者軸承方案[1.3]並重新進行計算。

2.2 選定軸承參數

選定軸承的基本參數將在本段中實時進行附加計算,左邊部分爲軸承的物理屬性和工作參數,右邊部分爲其尺寸。

提示:各參數的意義及其詳細介紹請查看幫助的理論部分。

2.9, 2.10 許用軸向載荷/許用徑向載荷

不是所有滾動軸承能承載複合負載,一些設計僅保持徑向力,其他的爲軸向力;一些僅能承載給定方向的極限負載。推薦允許負載總量在行[2.9]或[2.10]中描述給定類別和額外計算。

備注:如果生産者沒有對于給定設計軸承類別給出任何極限複合負載,行[2.9,2.10]中無值顯示。

工作參數與調整軸承壽命 [3]

本段中進行選定軸承在給定工作參數下調整壽命[3.12]的附加計算。

3.1 潤滑劑運動粘度

在行[3.3]中輸入工作溫度下潤滑劑的運動粘度,對于塑性潤滑劑,給出了其基本油成分的運動粘度。

實踐證明通常支座在工作溫度下潤滑油的粘度不能低于12 mm2/s。根據軸承的平均直徑和轉速確定的額定粘度[3.2]用于選擇工作粘度符合需要的潤滑油的參考數據,滾動軸承的潤滑劑的標准性質參見粘度比[3.4],當粘度比κ<1 時推薦使用EP添加劑的高壓油,當κ=3..4時可以達到更高的疲勞壽命。

提示:使用附加計算[4.1]來確定潤滑劑的工作粘度。
警告:一般生産使用的軸承設計用于最高溫度不超過120 °C的場合,對于密封軸承不超過100 °C。
備注:滾動軸承潤滑的詳細信息請查看幫助的理論部分及廠家的産品技術目錄。

3.7 調整額定壽命計算

滾動軸承的基本壽命[2.5]只考慮作用于其上的載荷,而沒有考慮其他比如工作條件,産品質量或者材料性質等因數影響。本段中將根據給定的載荷,設計可靠性,假定工作粘度和潤滑劑汙染水平對給定的軸承進行調整額定壽命計算。

備注:調整額定壽命的計算根據ISO 281中的算法計算。
提示:關于滾動軸承的調整額定壽命計算的詳細信息請查看幫助的理論部分。

3.9 可靠性設計

從列表中選擇所需的可靠性。

可靠性是在相同工作條件下,大量相同的軸承所能達到工作壽命的百分比,滾動軸承的基本壽命[2.5]一般根據可靠性90%確定。

3.10 潤滑劑汙染

在行[3.11]中輸入潤滑劑的汙染等級系數,其範圍爲<0..1>,選定汙染等級的推薦值[3.10]見綠色區域。

潤滑劑的汙染分爲以下幾個等級:

備注:如果選中複選框[3.11],程序將自動根據選定潤滑劑汙染等級給出中間值。

輔助計算 [4]

本段中提供了用于近似計算軸承工作參數(潤滑劑工作粘度,潤滑劑重填時間間隔,所需油量等)的相關計算。

4.1 工作粘度計算

本段用于計算選定潤滑劑在工作溫度下[4.2]的近似運動粘度,該計算分爲兩部分:

備注:工作粘度的精確數據可以查看各潤滑劑的相關材料頁面。

4.11 軸承潤滑

所需油量[4.13]或者潤滑劑重填時間間隔[4.14]根據選定的軸承[2.1]和選定的潤滑方式[4.12]進行附加計算。

4.13 設計油流量

用于軸承冷卻的循環潤滑所需油量格局給定的行中給定的軸承溫升(功率損耗[2.13])確定。計算結果是基于入口油溫與出口油溫溫差ΔT=10 °C時的理論值。

備注:本計算不考慮其他冷卻方式的影響,包括熱傳導、輻射或者對流。實踐表明正常冷卻條件下,可以減少大概20-40%的油量,在良好冷卻條件下,甚至可以減少70%。

4.14 循環冷卻

推薦的潤滑時間間隔根據選定軸承給定的載荷和轉速確定,給定的值基于載荷C/P>4、正常潤滑條件和潤滑劑工作溫度不超過70 °C (~160 °F),溫度越高,時間間隔越短。

變動軸承載荷[5]

軸承壽命計算是基于假設軸承工作在恒定不變工作條件下的,實際上,大部分時候該假設都不成立。

本段中的輔助計算用于確定定向變動載荷或變動轉速下的軸承的平均載荷。

平均載荷的計算包括以下步驟:

  1. 將工作條件近似穩定的工作周期分成很多時間周期(見圖);
  2. 在選擇列表[5.1]中設定這些時間周期;
  3. 在輸入表[5.2]中定義各時間周期的工作條件;
  4. 平均不變載荷將在段[5.3]中另外進行計算,點擊按鈕“傳送”可以將數據傳送到當前計算中。
警告:該計算可以用于對變動載荷方向不變情況下的軸承基本壽命進行近似計算,對于變動載荷方向不定情況下的軸承調整壽命計算,需要使用其他複雜計算方法,相關的信息請查看幫助的理論部分。

角接觸球軸承計算 [6]

如果軸上安裝了兩個單行角接觸球軸承或者兩個圓錐滾子軸承,軸承上的徑向載荷將産生一個軸向合力。該力將隊軸承載荷等級産生影響因此必須包含在計算中。軸向載荷的大小根據接觸角和軸承成對布置方式有關,取決于軸向載荷FrA、 FrB及外加軸向載荷Ka

該計算需要將兩個支座看成整體且兩個軸承必須同時進行設計。軸承的設計包括以下步驟:

  1. 使用圖形[6.1]選擇軸承的配置及外部軸向載荷的作用方向(假定存在), 如果外部軸向載荷作用在軸承體上,那麽認爲在軸上有相反方向的作用力。
  2. 從列表[6.2]中選擇設計軸承類型;
  3. 輸入外部軸向載荷大小[6.3];
  4. 從彈出列表[6.5, 6.13]中選擇兩個軸承的方案;
  5. 輸入兩個軸承各自的徑向載荷[6.6, 6.14];
  6. 接下來需要按部就班地進行兩個軸承的選擇,如果輸入的數據明確,程序將在行[6.4]或[6.12]中分別給出推薦值;
  7. 點擊行[6.7, 6.15]中的按鈕“查找第一個”進行自動搜索,兩個軸承的基本壽命的附加計算在行[6.10, 6.18]中;
  8. 點擊行[6.11, 6.19]中的“傳送”按鈕,就可以將選定的兩個軸承傳送到當前計算中,在段[2]中對其參數進行校核,如果需要的話,在段[3]中進行給定工作參數下的調整壽命計算。
警告:此處的軸承計算工作在以下工作條件下:
- 軸承轉速 [1.8]
- 設計壽命 [1.13]
- 附加動載荷 [1.15]
因此必須首先在段 [1]中輸入數據。

圖形輸出與CAD系統

關于二維繪圖和三維建模的相關信息請查看“ 圖形輸出與CAD系統

設置及語言選項

關于計算參數設置及語言選擇請查看 "設置及語言選項"。

工作簿修改 (計算)

關于計算修改或擴展的相關內容請查看 "工作簿修改"。

互換性表

本章包含不同制造商制造的相同尺寸的軸承互換表。

深溝球軸承

1600 系列

R 系列 - 表 1

R 系列 - 表 2

XLS 系列

薄壁軸承

航天軸承

 

角接觸球軸承

角接觸球軸承,單行

四點接觸球軸承

 

滾針軸承

滾針軸承,帶內圈

滾針軸承,不帶內圈

 

圓錐滾子軸承

圓錐滾子軸承 - 第1部分

圓錐滾子軸承 - 第2部分

圓錐滾子軸承 - 第3部分

圓錐滾子軸承 - 第4部分

圓錐滾子軸承 - 第5部分

圓錐滾子軸承 - 第6部分

 

Thrust ball bearings.   

GT, FT 系列

EW 系列

W, XW 系列

 

圓柱滾子推力軸承

RT, RTW 系列