基本额定动载荷与疲劳寿命
产品介绍
基本额定动载
表示滚动轴承承载能力的基本额定动负荷是在内圈旋转，外圈静止的条件下，使额定疲劳寿命达到100万转时的方向及大小均不变的载荷。径向轴承，采用方向及 大小恒定的中心径向载荷。推力轴承，采用大小恒定的中心轴向载荷。基本额定动载荷C按向心轴承为Cr、推力轴承为Ca分别记载于轴承尺寸表。
使用机械与设计寿命
在选择轴承时，随意延长疲劳寿命，就会相应加大轴承，很不经济。并且，轴的强度、刚度、安装尺寸等，有时并不能只以疲劳寿为基准。各种机械所使用的轴承，根据使用条件规定了基准设计寿命，以经验疲劳寿命系数(参照表5.2)表示，如表5.1。
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图5.1 滚道面的疲劳剥落
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图5.2 滚动轴承疲劳寿命的分布
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表5.1 疲劳寿命系数fh与使用机械举例
根据基本额定动载荷选择轴承尺寸
滚动轴承的基本额定动载荷、轴承载荷与基本额定寿命之间的关系，如下。
轴承转速恒定时，其疲劳寿命用时间表示比较方便。汽车、车辆等一般以走行公里数(总转数)来表示。
设轴承的基本额定寿命为Lh(h)、转速为n(rpm)、疲劳寿命系数为fh，速度系数为fn、则可以得出表5.2的关系。
表5.2 轴承的基本额定寿命、疲劳寿命系数与速度系数
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图5.3 转速与速度系数
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图5.4 疲劳寿命系数与疲劳寿命
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在轴承的使用条件已给如轴承负荷P及转速n，机械所使用轴承的设计寿命已决定了疲劳系数fh的情况下，轴承所需要的基本额定动载荷C，可用下列公式求出。
从轴承尺寸表中，选择符合C的轴承。
根据温度修正基本额定动载荷
在高温下使用时，滚动轴承硬度下降，比疲劳寿命常温使用降低。所以，基本额定动载荷要相应低估一些，修正如下。
在120℃以上髙温使用时，大型轴承尺寸变化大，所以，要进行尺寸稳定化处理。
再者，经过尺寸稳定化处理的轴承的基本额定动载荷，也会低于轴承尺寸表中所记载的基本额定动载荷。
图5.3 转速与速度系数
修正基本额定寿命
如前所述，基本额定寿命的基本公式可表示为。
L10是可靠性为90%的额定疲劳寿命。但足有的使用机械要以90%以上的高可靠性估算额定疲劳寿命。
随着轴承钢材的改进，疲劳寿命也在延长。而且通过弹性流体润滑理论的研究，得知滚道与滚动体接触部分油膜的厚度影响疲劳寿命。
要想将上因素反映到疲劳寿命计算中，可使用下列修正系数修正，修正基本额定寿命。
可靠性为超过90%的a1值见表5.4。
轴承特性系数a2用于轴承钢进行疲劳寿命延长的修正。
NSK全部采用经过精选的真空脱气轴承钢材。使用此种材料制造的标准轴承，经本研究所测试，证明寿命明显提高。轴承尺寸表中记载的基本额定动载荷CF，Ca，是已经体现了材料及制造技术改进效果的值。因此，用5. 7公式推算寿命时，可假设a2>1。
表5.4 可靠系数a1的值
工况系数a3，是补偿轴承工况，特别是润滑条件对疲劳寿命影响的修正系数。
如果内圈和外圈之间没有倾斜，轴承运转中有足够的油膜厚度时，可以设a3≥1。但下述场合，a3<l。
·套圈与滚动体的接触部分润滑油粘度低。
·滚动体的线速度低。
·轴承温度高。
·润滑剂中混入杂物、水分等。
·内圈与外圈之间倾斜大。
对于工况系数a3，目前，未知因素很多，难于对各种工况一一作出定量表示。并且，轴承特性系数a2也受工况影响。所以也可以不把a2和a3作为独立系数而以(a2×a3)为一个数值来处理。这时，在常规润滑条件下，工况(a2×a3)可以取1，但在润滑油粘度过低时，可设定为约0.2的较小数值。
如果轴承没有倾斜工况等的影响，并使用粘度高的润滑油，运转温度有足够的流体油膜保障时，(a2×a3)的值可设为2。
根据基本额定动载荷选择轴承时，需视其用途选择合适的可靠系数a1，基于以往同种机械的润滑条件、温度条件、安装状态，按机型由经验值C/P或fh，进行选择。
别外，务必注意轴承承受很大的载荷时，滚动体与滚道的接触部分可能产生有害的塑性变形，向心轴承，Pr超过Cor(基本额定静载荷)或 0.5Cr中较小的值或推力轴承Pa超过0. 5Ca时，不能适用计算额定疲劳寿命的基本公式(5.1)、(5.2)、(5.5)及(5.6)。
