轴承寿命计算举例
圆柱滚子轴承计算案例
圆柱滚子轴承计算案例假设有一个圆柱滚子轴承，其内直径为50mm，外直径为80mm，长度为20mm。
材料为钢，动载荷为1000N，转速为3000转/分钟。
1. 计算负荷系数：首先，计算负荷系数P和fa，fa＝1000N，P＝fa/d，其中d为内径。
代入数值可得：P＝1000N/50mm＝20N/mm。
2. 计算动载荷系数：设基本额定动载荷为C0，根据滚子轴承的额定载荷，可以计算动载荷系数X和Y，用于轴承的寿命计算。
根据轴承的类型和尺寸，查找相应的轴承基本额定动载荷C0的数值。
假设C0＝62000N。
通过公式可得：X＝0.56，Y＝1.57。
3. 计算额定动载荷：设额定动载荷为C，通过公式可得：C＝X*fa＋Y*P*d＝0.56*1000N＋1.57*20N/mm*50mm＝7280N。
4. 计算极限旋转速度：设极限旋转速度为N限，通过公式可得：N限＝0.66*（C0/P）^0.33＝0.66*（62000N/20N/mm）^0.33＝5135rpm。
根据转速3000转/分钟可知，滚子轴承的极限旋转速度为5135rpm，该轴承的使用速度在安全范围内。
5. 计算额定寿命：设额定寿命为Lh10，通过公式可得：Lh10＝（106/60）*（C/P）^p＝（106/60）*（7280N/20N/mm）^3＝664714小时。
总结：根据以上计算，该圆柱滚子轴承的负荷系数为20N/mm，动载荷系数为X＝0.56，Y＝1.57，额定动载荷为C＝7280N，极限旋转速度为5135rpm，额定寿命为664714小时。
根据计算结果可得，滚子轴承的使用速度在安全范围内，并且寿命较长。
轴承寿命计算
mm
承载中心与轴承B间距L2(附录1) L2
mm
轴承A承载负荷
F5
N
轴承B承载负荷
F6
N
30000 29509.5 27547.5 25585.5
27324
143 180 34393 7070
30000 29509.5 27547.5 25585.5 27314
143 180 34381 7067
1
计算公式： F1=F-M*0.1*9.81/Y F2=F-M*0.5*9.81/Y F3=F-M*0.9*9.81/Y F4=[(F1P*15%)+(F2P*55%)+(F3P*30%)]1/P F5=F4*L2/L1 F6=abs(F5-F4)
3、轴承寿命系数计算:
轴承 型号 转速 额定动负荷 径向负荷 可靠度系数
设计计算书
轴承寿命计算
编制： 校对： 批准： 日期：
一、计算目的：
通过轴承的承载负荷计算和轴承的寿命需求计算校核轴承寿命是否满足要求。
二、参考资料：
《机械设计手册》第3卷，P20-77至P20-86、《SKF轴承样品选型手册》
三、计算过程：
1、轴承寿命需求计算:
输入参数
载重 速度 曳引轮直径 绕绳比 使用寿命(年) 每年运行次数 平均每次运行距离(m) 输出结果：
轴承B(SKF) 6217 167 83300 7,067 0.62
3 163,320 101,259 1637.6 1015.3 127.3
7.97
计算公式： n=[60*V/(π*D/1000)]*Y Q1=[1000000/(60*n)]*(C/R)P Q2=a1*Q1 Q3=(C/R)P Q4=a1*Q3 Q5=Q*X*Z/1000000 α=Q4/Q5
轴承寿命计算
轴承寿命计算
1、已知条件
根据“一、花键的强度校核”中花键简图和风扇机械参数知：
轴承内径d=50转速n=2100径向载荷Fr=G风扇+G轴套=50N轴向载荷Fa=352.6N
要求寿命Lh=20000h
2、计算参考依据
《机械设计手册》单行本轴承成大先主编
ISBN 978- 7-122-07140-8
3、选轴承、计算
继续查表7-2-65X=0.56Y=1.99
根据p7-274径向当量动载荷和静载荷Pr=XFr＋YFaPor=0.6Fr＋0.5Fa
则：Pr=0.56×50+1.90×352.6=698.0NPor=0.6×50+0.5×352.6=206.3N
根据p7-232公式（7-2-1）C=fhfmfdP/fnfT＜Cr公式（7-2-6）Co=SoPo＜Cor
根据已知条件查《机械设计手册》p7-277表7-2-66选择6010轴承单列i=1
Cr=22.0kN=22000N Cor=16.2kN=16200N Z=13 Dw=9极限转速=7000n/mim
查《机械设计手册》p7-274表7-2-65相对轴向载荷=Fa/iZDw2
即352.6/1×13×92=0.334继续查表7-2-65e=0.22Fa/Fr=352.6/50≈7＞e
查表7-2-23fh=3.42查p7-232 fm=1.5查表7-2-24 fn=0.251查表7-2-25 fd=1.5查表7-2-26 fT=1.0 P=PrPo=Por/0.251×1=21399N＜Cr=22000N
Co=1×206.3=206.3N＜Cor=16200N
轴承寿命计算小结
则 3、验算轴承寿命 ∵ P1>P2 ∴只计算轴承1寿命 ∴该轴承可用
5、校核式：
球轴承：ε=3 滚子轴承：ε=10/3
〖例题一〗用于冶金设备齿轮减速器，其中一根轴用两个圆锥滚子轴承30210支承，如图所示。轴的转速n=760r/min，有中等冲击，两轴承的径向力Fr1=6000N，Fr2=3600N，轴向力Fa=2200N，要求轴承寿命 。验算轴承是否可用。
Fr1
Fr2
Fa
Fd1
Fd2
〖解〗由手册查得30210轴承C=7302KN，Y=1.4，e=0.42
1、计算两轴承的派生轴向力和轴向载荷
由 可知
表13-7
∴ 轴承1被“压紧”，轴承2被“放松”，因此 2、求当量动载荷 查表13-5得 X1=0.4，Y1=1.4 ∴ X2=1，Y2=0
根据轴承安装方式和 Fae 、 Fd1、Fd2合力指向，判定“压紧端”和“放松端”（正安装合力指向端为“压紧端”，反安装合力指向端为“放松端”
01
放松端：Fa等于本身Fd
02
压紧端：Fa等于除本身Fd外，其它轴向力的代数和
03
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
滚动轴承轴向力计算总结：
角接触滚动轴承寿命计算小结：
1、求支反力（力平衡、力矩平衡）Fr1、Fr2 2、求附加轴向力Fd1、Fd2 3、根据轴承安装方式及合力的指向判定“压紧”、“放松”端，求出Fa1、Fa2 4、根据 ？：是— X、Y查表，否— X=1、Y=0 ？：是— X、Y查表，否— X=1、Y=0 取
滚珠轴承寿命计算 知乎
滚珠轴承的寿命取决于许多因素，例如材料质量、制造工艺、工作条件和维护情况。
滚珠轴承的寿命计算通常基于L10基本额定寿命，这是一个统计概念，指的是在特定条件下，一组同型号、同批次的轴承中，有90%的轴承能完成或超过的旋转总转数。
L10寿命的计算公式一般如下：L10=C/(P×P e )n
1.C：常数，与轴承尺寸、类型和材料有关，可以在轴承制造商提
供的寿命图表或手册中查得。
2.P：工作载荷（动态载荷），单位为N（牛顿）或kN（千牛顿）。
3.P e：等效动载荷，是考虑了径向载荷Fr、轴向载荷Fa以及它们
之间角度影响后的修正值，可以通过相应的公式计算得到。
4.n：寿命指数，对于大多数滚珠轴承来说，这个数值通常取3。
轴承设计寿命计算公式
一、滚动轴承承载能力的一般说明 滚动轴承的承载能力与轴承类型和尺寸有关。
相同外形尺寸下，滚子轴承的承载能力约为球轴承的1.5～3倍。
向心类轴承主要用于承受径向载荷，推力类轴承主要用于承受轴向载荷。
角接触轴承同时承受径向载荷和轴向载荷的联合作用，其轴向承载能力的大小随接触角α的增大而增大。
二、滚动轴承的寿命计算 轴承的寿命与载荷间的关系可表示为下列公式： 或 式中：──基本额定寿命（106转）；──基本额定寿命（小时h）；C──基本额定动载荷，由轴承类型、尺寸查表获得；P──当量动载荷（N），根据所受径向力、轴向力合成计算；──温度系数，由表1查得；n──轴承工作转速（r/min）；──寿命指数（球轴承，滚子轴承）。
三、温度系数f t 当滚动轴承工作温度高于120℃时，需引入温度系数（表1） 当滚动轴承同时承受径向载荷和轴向载荷时，当量载荷的基本计算公式为式中：P——当量动载荷，N；——径向载荷，N；——轴向载荷，N；X——径向动载荷系数；Y——轴向动载荷系数；——负荷系数五、载荷系数f p 当轴承承受有冲击载荷时，当量动载荷计算时，引入载荷系数（表2）表2 冲击载荷系数f表3 深沟球轴承的系数X、Y表4 角接触球轴承的系数X、Y表5 其它向心轴承的系数X、Y表6 推力轴承的系数X、Y七、成对轴承所受轴向力 计算公式： 角接触球轴承： 圆锥滚子轴承：式中e为判断系数，可由表4查出；Y应取表5中的数值。
●正排列：若则 若 则 ●反排列：若则 若 则 八、成对轴承当量动载荷 根据基本公式：式中：P——当量动载荷，N；——径向载荷，N；——轴向载荷，N；X——径向动载荷系数；Y——轴向动载荷系数；——负荷系数。
九、修正额定寿命计算 对于要求不同的可靠度、特殊的轴承性能以及运转条件不属于正常情况下的轴承寿命计算时，可采用修正额定寿命计算公式：式中：──特殊的轴承性能、运转条件以及不同可靠度要求下的修正额定寿命（106转）；a1──可靠度的寿命修正系数；a2──特殊的轴承性能寿命修正系数；a3──运转条件的寿命修正系数。
轴承寿命计算
FS1 = F1 / 2Y = 5600/(2×1.44) =1944.4N FS1 =1944.4N r FS2 = F 2 / 2Y = 3000/(2×1.44) =1041.7N FS2 =1041.7N r
滚动承例题分析
4.确定系数X1、X2、 Y1、Y2 5.计算当量动载荷 P1、P2
Lh = 24936h
该轴承合适
7. 验算轴承是否合 适
Lh = 24936h f 20000h
滚动轴承例题分析
例题1
有一6211型滚动轴承,所受径向载荷 F = 6000N , 轴向载荷 F = 3000N , r a 轴承转速n=1000r/min,有轻微冲击,常温下工作,试求其寿命。 解: 查手册得6211型轴承的基本额定动载荷Cr=43.2kN，基本额定静载荷
C0r=29.2kN。 1. 计算Fa/C0r并确定e 值。 F 3000 a = = 0.1027 根据0.1027查表14.12，得e=0.3（注意用插值 Cor 29200 法） 2. 计算当量动载荷P F 3000 a = = 0.5 f e 查表14.12得 X=0.56，Y=1.45， F 6000 r 于是 P = XF +YFa = (0.56×6000+1.45×3000)N = 7710N r 3. 计算轴承寿命Lh 查表14.12、14.10得fp=1.1、ft=1，6211为深球轴承，寿命指数ε=3
查表14.12和14.10得fp=1.5，ft=1，而圆 锥滚子轴承的ε=10/3，则
10/ 3 16667 ftC 16667 84800 Lh = = n f pP 1440 1.5×5600
P = 5600N 1 P = 5079.9N 2
轴承的寿命计算
轴承的寿命计算1．I 轴上的轴承的选择和寿命计算轴承预期寿命'82436570080h L h =⨯⨯=，左右端均采用的圆锥滚子轴承30207，查得基本额定动载荷54200C =N （1）求两轴承所受到的径向载荷1r F ，2r F已知1653NH F = N ，22078NH F =N, 1318NV F =N, 2704NV F =N1726r F ===N 22194r F == N （2）求两轴承的计算轴向力1a F ，2a F查对应的轴承参数可得：0.37e =， 1.6Y =。
又由表13-7可知2rd F F Y=， 因此 11726226.8822 1.6r d F F Y ===⨯ N 222194685.6322 1.6r d F F Y ===⨯ N 因21a d d F F F +>所以 12648685.631333.63a a d F F F =+=+= N 22685.63a d F F == N （3）求轴承的当量动载荷1P ，2P因为111333.631.8726a r F e F ==>22685.630.312194a r F e F ==< 由表13-5查得轴承1 10.4X =，1 1.6Y =。
轴承2 21X =，20Y =因轴承运转中有轻微冲击载荷，按表13-6查得 1.0 1.2P f =-，取 1.1P f =。
则11111() 1.1(0.4726 1.61333.63)2666.63P r a P f X F Y F =+=⨯⨯+⨯= N 22222() 1.1121942413.4P r a P f X F Y F =+=⨯⨯= N（4）验算轴承寿命因为12P P >，所以按轴承1的受力大小验算10663'110105420039373060609702666.63h h C L h L n P ε⎛⎫⎛⎫===> ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭即所选轴承满足寿命要求。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一、某减速器输入轴由一对6206型深沟球轴承支承，轴的转速n =960 r/min ，轴上齿轮受力情况如下：切向力3000t
F =N ，径向力1200r
F
=N ，
轴向力650a
F
=N ，在进行结构设计时设定轴向力由右端轴承2承受，
齿轮分度圆直径d =40 mm 。
齿轮中点至两支点距离为 50 mm ，载荷平稳，常温工作。
（已知：C = 19.5kN ；e = 0.26；F a / F r e 时，X = 1，Y = 0；F a / F r >e 时，X = 0.56 ，Y = 1.71；计算中取f d = 1.1，f t = 1.0）试确定：（1） 该轴承内径为多少。
（2） 若要求轴承寿命不低于9000小时，试校核是否满足使用要求？
解：1该深沟球轴承内径为6×5＝30mm 。
(1分) 2. 两轴承所受径向载荷（4分） 1) 轴垂直面支点反力.由力矩平衡条件
F rV1=(F r ×50－F a ×20)/100=470N
F rV2=(F r ×50+F a ×20)/100= 730N （1分） 2) 轴水平面支点反力.由力矩平衡条件 F rH1= F rH2 =F t /2=1500N （1分） 3）两轴承所受径向载荷
22
1111572r rV rH F F F =+=Ν （1分） 2222
21668r RV RH F F F =+=Ν （1分） 2．计算当量动载荷（4分） （1）轴承所受轴向载荷为0。
1
1
00.26a r F e F =<=故X = 1，Y = 0 11
1572r P F ==Ν（2分） （2）轴承所受轴向载荷为F a2= 650N
226500.390.261668
a r F e F ==>= 故X = 0.56，Y =1.71
Ν=×+×=+=6.204565071.1166856.0222A R YF XF P （2分）
3． 寿命计算（3分） P 2>P 1,按P 2进行寿命计算
3
102
1666716667 1.019500()()11299960 1.12045.6T h
d f C L n f P ε×=
=×小时>9000小时（2分） 寿命高于9000h,故满足寿命要求.（1分）
二、如图所示减速器的一根轴用两个型号为30310的圆锥滚子轴承支承，作用于轴承的径向载荷F r1=8000N ，F r2=2000N ；齿轮上的轴向力F A1=2000N ， F A2=1000N ；工作转速n =350r/min 。
减速器在常温下工作，有中等冲击，试计算轴承的寿命L 10h 。
已知：温度系数f t =1.0，载荷系数f d =1.5，C r =130000N ，e =0.35， 3.4
r
F S =。
若F F e a r ≤，X =1，Y =0；若F F e a r ＞，X =0.4，Y =1.7。
F A2
F r1
F r2
F A1
解：
N 23533.480004.311===
r F S ，N 8853.4
2000
4.322==
=r F S （3分 含方向） N 100010000002A21A A =−=−=F F F ，方向向左 （2分 含方向） 如图所示。
F r1
F r2S 1S 2
F A
A F S S +>21，轴承2压紧 所以N 23531a1==S F
N 1353100023531a2=−=−=A F S F （4分）
e F F <==29.08000
2353
r1a1，11=X ，01=Y N 8000r11==F P r
e F F >==68.02000
1353
r2a2，4.02=X ，7.12=Y N 001313537.120004.0a22r222=×+×=+=F Y F X P r （3分）
21r r P P >，按P r1计算寿命。
h 134********.1130000135016667166673
10
110h1=
×××=
=
ε
r d r T P f C f n L （3分）
三、如图所示，一悬臂的主动锥齿轮轴，在Ⅰ、Ⅱ处采用一对角接触球轴承支承。
已知锥齿轮上三个分力的大小分别为：切向力F T ＝4000N ，径向力F R ＝2000N ，轴向力F A ＝1000N ，方向如图。
轴的转速n =380 r/min ，载荷系数 f d = 1.2，温度系数f t = 1.0 。
试求危险轴承的寿命。
注：轴承的基本额定动载荷C r = 25.8 kN, S ＝e F r , e =0.5， F a /F r ≤e 时，X = 1, Y = 0； F a /F r ＞e 时，X = 0.44，Y = 1.12。
F
ⅠF
F Ⅱ
解：（1）各分力方向如图所示。
（1分）
（2）寿命计算
1）计算水平面支反力(水平面只有切向力F T )： （2分）
N 5600150210
4000150)60150(1=×=+=
T x F F
N 1600150
604000150602=×==T x F F
2）计算垂直面支反力(垂直面有径向力F R 和轴向力F A )： （2分）
N 67.2466150
5010002102000150
)
2100
(
)60150(1=×−×=−+=
A R y F F F
N 67.466150
501000602000150
)
2100
(
602=×−×=−×=
A R y F F F
3）计算轴承上的径向载荷 （2分）
轴承Ⅰ上的径向载荷： N 19.611967.246656002
22121r1=+=+=y x F F F
轴承Ⅱ上的径向载荷： N 67.166667.46616002222222r =+=+=y x F F F 4）计算派生轴向力 （2分）
ⅡⅠ
N 6.305919.61195.011=×==r eF S N 33.33867.16665.022=×==r eF S 派生轴向力的方向如图所示。
5）计算轴向载荷 （2分）
N 6.3059N 33.8331100033.8331A 2=<=+=+S F S 可以判断轴承Ⅱ为压紧端，轴承Ⅰ为放松端。
N 6.30591a1==S F
N 2.205910002.305912a =−=−=A F S F
6）计算当量动载荷 （2分）
e F F ===5.019
.61192.3059r1a1，11=X ，01=Y N 19.61191a11r111==+=r F F Y F X P
e F F >==236.167
.16662
.2059r2a2，12.144.022==Y X ， N 63.30392.205912.167.166644.0a22r222=×+×=+=F Y F X P
1P > 2P , 1轴承为危险轴承。
7）计算危险轴承的寿命： （2分）
h 4.1902)19.61192.1580021(38067166)(671663
h =×××==
εP
f C f n L d t
答：危险轴承的寿命为1902.4小时.
四、
1312108
9117
6
4
5
2
1
3
1415
（1）两边轴承的键多余； （2）缺少加工面台阶
（3）两边轴承应该面对面安装；
（4）齿轮两边都是轴肩，无法安装齿轮，应改成套筒，但不能高过轴承内圈的2/3 （5）轮毂应长些 （6）轴肩过高
（7）两边轴承的类型不一样 （8）缺密封
（9）缺固定轴承端盖的螺栓 （10）光轴过长，轴承安装困难 （11）联轴器缺轴向定位，
（12）联轴器不应与轴承端盖接触
（13）联轴器上键槽应为通槽，
（14）键与轴上零件的键槽底之间应有间隙（15）键应布置在同一轴线上。
六、如图所示轴系结构图中，已知齿轮采用油润滑，轴承采
用脂润滑，外伸端装有半联轴器。
试指出其中错误或不合理
处。
（要求用笔在图上圈出，并简要说明设计错误或不合理原因，不需要改正）
1
21
211
10
3
4
5
12
678
9
解：该轴系存在以下几方面错误或不合理之处（序号如下图所示）：
（1）弹性挡圈为多余零件，造成过定位；
（2）轴肩过高，不便于拆轴承；
（3）轴的轴肩应在轮毂内，形成过定位；
（4）键太长；
（5）套筒外径太大，不应与外圈接触，不便轴承拆卸；
（6）轴颈太长，轴承装拆不便；
（7）联轴器与轴配合的孔应为通孔；
（8）联轴器无轴向固定；
（9）联轴器无周向固定；
（10）右轴承端盖与轴之间要有间隙，且有密封；
（11）两端缺调整垫片；
（12）箱体装轴承端盖面无凸台；
（13）缺挡油环。