滚动轴承设计计算
起重机车轮组滚动轴承的计算
起重机车轮组滚动轴承的计算通用桥门式起重机系列大、小车车轮组（含水平轮）所用的轴承有三个系列，调心球轴承、单列圆锥滚子轴承和双列调心滚子轴承，轴承代号及标准号见下表：银起厂桥门吊系列大、小车轮组（含水平轮）采用的轴承型号规格参数见下表：注：1.有轴向载荷的起重机大车轮采用双“单列圆锥滚子轴承”且制造安装均能保证载荷均布时，稳定动负荷并不是单列轴承的两倍，对线接触是27/9=1.71倍。
2.两套向心球轴承或向心滚子轴承并排安装且作为整体运转时，计算其额定动载荷时，应按一套双列轴承来考虑。
太重集团“工厂标准”-主（从）动车轮TZQ7163/4-1989，科尼公司1998系列计算书中给出的起重机车轮组所采用的轴承型号规格见下表：近年来，由于单列圆锥滚子轴承（含为避免会产生的附加轴向力而成对配制时）轴向游隙的大小对能否良好工作影响很大，装配及使用过程中又不便调整，故寿命较差，已为双列调心滚子轴承所代替，这可从太重和科尼的产品得到证实。
本次系列设计，车轮组使用双列调心滚子轴承（GB288-1994），按手册推荐“应优先选用经结构优化设计的类别”的原则，全部选用22200C/W33或22300C/W33型（C-经设计改进,加强型；W33-轴承外圈上有三个油槽和3个油孔）。
本次设计采用的大小车轮轴承见下表：一．滚动轴承的选用程序1．滚动轴承按照需要确定类型后，应该按实际承受的载荷计算出当量动载荷，再根据所需要的寿命计算出额定动载荷C和额定静载荷C O，按照不大于轴承性能表中的额定值查选型号规格；2. 选择轴承的精度、游隙、与轴及轮毂的配合，润滑剂及润滑方法3. 轴承的密封及轴向的固定二. 按标准推荐的方法计算选择轴承的型号规格车轮组轴承属于低速旋转的轴承，宜按额定动载荷和额定静载荷的计算值，取其中较大者查滚动轴承性能表选择轴承。
1.基本额定动载荷C的计算C=(f h f m f d/f n f T)P＜Cr上式中：f h-寿命因数，按相应的工作级别规定的使用寿命值查表7-2-23选取。
轴承设计寿命计算公式汇总
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）表1 温度系数工作温度/℃<120 125 150 175 200 225 250 300f t 1.00 0.95 0.90 0.85 0.80 0.75 0.70 0.60四、当量动载荷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 p载荷性质f p举例无冲击或轻微冲击 1.0～1.2 电机、汽轮机、通风机、水泵等中等冲击 1.2～1.8 车辆、机床、起重机、内燃机等强大冲击 1.8～3.0 破碎机、轧钢机、振动筛等六、动载荷系数X、Y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。
机械设计(9.7.1)--滚动轴承的静强度计算
9-7 滚动轴承的静强度计算 一、失效形式
静止、缓慢旋转(n <10r/min)
短期过载 滚动体与内、外圈塑性变形 失效形式基本额定静载荷C 0：
受最大载荷的滚动体和滚道处产生的永久
变形的总和为滚动体直径的1/10000时的载荷。
一、失效形式
载荷变动大，受冲击载荷作用的旋转轴
承按动载荷作用进行寿命计算，验算静强度
1.承受纯径向载荷轴承
2.承受纯轴向载荷轴承R
P =0A
P =0当量静载荷
二、当量静载荷P 0
3.同时承受径向载荷和轴向载荷A
Y R X P 000+=
三、计算公式
000S P C 按静载荷选择轴承公式深 深 深 深 深 A / R≤ 0.8
A / R > 0.8X 0
Y 0X 0Y 01
00.60.5X 0
Y 0深 深 深
深 深 深 C 深0.50.46AC 深
0.38
B 深0.26
深 深 深 深 深 深
设计手册。
机械设计(9.5.1)--滚动轴承寿命计算公式
一、基本概念
1.轴承的寿命
在一定载荷作用下，轴承运转到任一滚动体或内、外圈滚道上出现疲劳点蚀前所经历的总转数。
寿命数据离散性非常大。
2.一批轴承的寿命
对于一批同型号的滚动轴承，在一定条件下进行疲劳试
验，对试验数据统计处理后，得
出轴承的疲劳破坏概率与转数间
的关系。
一、基本概念
3.基本额定寿命
一批同型号的轴承，在同一条件下运转，当有10%的轴承产生疲劳点蚀时，
轴承所经历的总转数L
（单位106转）或工作
10
（单位h），称为滚动轴承的基本小时数L
10h
额定寿命。
4.基本额定动载荷
=1(106)时轴承能
基本额定寿命L
10
够承受极限载荷称为基本额定动载荷，用C
表示。
反映了轴承承载能力的大小。
二、计算公式
L 10/106r 0151015C
P /N r 10,1610101010εε
εε
⎪⎭⎫ ⎝⎛=====P C L C L P C P L L P 时
当常数
二、计算公式
h
6010r 10t 6h 106t 10εε⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭
⎫ ⎝⎛=P C f n L P C f
L 当轴承的预期寿命取定时，可求出轴承应具有的基本额定动载荷
9-5 滚承寿命算公式 三、不同可靠度下滚承寿命算
动轴计动轴计
三、不同可靠度下滚动轴承寿命计算
10
1L L n α=
可靠度R / %
909596979899α1 1.00.620.530.440.330.21。
圆柱滚子轴承计算案例
圆柱滚子轴承计算案例圆柱滚子轴承是一种常见的滚动轴承，常被用于高速、大载荷或往复运动的机器中。
在设计和计算圆柱滚子轴承时，需要考虑多种因素，包括负载、摩擦、紧固和润滑等。
本文将通过一个案例来介绍圆柱滚子轴承的计算方法和相关参考内容。
案例：设有一个工业机械，其主轴需使用圆柱滚子轴承来支撑。
主轴的最大转速为1500rpm，最大径向负载为5000N，最大轴向负载为2000N，滚子轴承的内径为50mm，外径为100mm，长度为50mm。
轴和轴承材料均为钢，轴材料的表面硬度为HRC60。
根据这些条件，需要计算出所需的滚子轴承基本参数。
1. 动载荷的计算首先需要计算出滚子轴承的动载荷，根据最大径向负载和最大轴向负载，可采用以下公式计算：Fr = 1.1 * Frmax = 1.1 * 5000N = 5500NFa = 1.1 * Famax = 1.1 * 2000N = 2200N2. 静载荷的计算静载荷是指无滑移、无寿命损失的条件下，滚子轴承在静止状态下所能承受的最大载荷。
根据滚子轴承的尺寸和材料特性，可以通过滚动轴承受力公式计算出滚子轴承的静载荷：C0 = 0.6 * Frmax = 0.6 * 5000N = 3000N3. 接触角的计算接触角是泊松比和附加限制引起轴承内圈的弹性变形引起的滑动角。
通常可以通过以下公式计算滚子轴承的接触角：α = arctan (π/2 * (1-υ))4. 基本额定动态负荷的计算基本额定动态负荷是指在极限寿命（L10）下，滚子轴承能够安全承受的滚动疲劳荷载。
计算公式如下：Cr = 1.62 * (Fr + Y1Fa)其中，Y1为轴承类型和系列的系数，可根据滚子轴承的类型和系列参考滚动轴承产品手册得到。
5. 基本额定静态负荷的计算基本额定静态负荷是指在滚动极限寿命下，导致轴承发生颠簸或滚子疲劳损坏的静止荷载。
计算公式如下：C0r = 1.26 * (Fr + Y0Fa)其中，Y0为轴承类型和系列的系数，可根据滚子轴承的类型和系列参考滚动轴承产品手册得到。
机械设计(9.8.1)--滚动轴承的静强度计算
一、轴承的轴向固定
1.全固式—两端单向固定
适用于跨距较小，温度不高的轴系结构
一、轴承的轴向固定
承受径向载荷时，该载荷由两个轴承共同承担
1.全固式—两端单向固定
R
一、轴承的轴向固定
轴向外载荷向右轴向外载荷向左
1.全固式—两端单向固定
F
F
一、轴承的轴向固定
2.固游式—一端双向固定，一端游动
适用于跨距较大，工作温度较高的轴系结构
固定支点
游动支点
一、轴承的轴向固定
2.固游式—一端双向固定，一端游动
F F
轴向外载荷向右轴向外载荷向左
一、轴承的轴向固定
3.轴承内圈定位方法
①轴肩②轴环③轴套
一、轴承的轴向固定
3.轴承内圈定位方法
④轴用弹性挡圈⑤轴端挡板⑥圆螺母和止动垫圈
一、轴承的轴向固定
4.轴承外圈定位方法
③套杯台肩
①轴承端盖②孔用弹性挡圈④螺纹环固定
9-8 滚动轴承的组合设计 （一） 二、轴向位置及游隙调整
二、轴向位置及游隙调整
蜗杆传动的中间平面
锥齿轮传动的锥顶重合
9-8 滚动轴承的组合设计（一） 三、支承部件的刚度与同轴度
三、支承部件的刚度与同轴度
1.刚度
影响轴承的
寿命和旋转
精度
9-8 滚动轴承的组合设计（一） 三、支承部件的刚度与同轴度
三、支承部件的刚度与同轴度
2.同轴度
一次镗孔减少误差套杯结构满足一次镗孔。
一般转速的滚动轴承计算准则为
一般转速的滚动轴承计算准则为1.计算滚动轴承的额定寿命：滚动轴承的额定寿命是指在标准条件下，滚动轴承达到或超过90%的轴承在特定负荷下的使用寿命。
根据滚动轴承的负荷和转速，可以使用L10寿命法则计算出滚动轴承的额定寿命。
L10寿命是指在特定负荷下90%的滚动轴承寿命到达或超过的寿命（单位为小时）。
根据实际的负荷和转速，可以根据L10寿命公式计算出滚动轴承的额定寿命。
2.计算轴承的额定动载荷：滚动轴承在旋转过程中会承受从外部施加在滚道上的载荷，因此需要计算滚动轴承的额定动载荷。
轴承的额定动载荷是指在轴承的额定寿命下，轴承可以承受的最大动载荷。
根据滚动轴承的材料和设计参数，可以计算出滚动轴承的额定动载荷。
3.计算轴承的极限转速：滚动轴承的极限转速是指轴承在极端条件下，能够承受的最大转速。
滚动轴承在高速旋转时，由于离心力的作用，轴承内部会产生很大的应力和热量，因此需要根据轴承的材料和设计参数计算出滚动轴承的极限转速。
4.考虑轴承的摩擦和磨损：滚动轴承在高速运转中会产生很大的摩擦和磨损，因此需要考虑滚动轴承的摩擦和磨损。
根据轴承的设计和工作条件，可以计算出轴承的摩擦和磨损，并选择合适的润滑剂和封闭方式来减少摩擦和磨损。
5.考虑轴承的冷却和润滑：由于滚动轴承在高速运转中会产生很大的热量，因此需要考虑轴承的冷却和润滑。
根据轴承的材料和设计参数，可以计算出轴承的冷却和润滑方式，以保证轴承在高速运转中的正常工作。
总结起来，一般转速的滚动轴承计算准则主要包括计算滚动轴承的额定寿命、额定动载荷和极限转速，考虑轴承的摩擦和磨损以及冷却和润滑等因素。
这些计算准则可以帮助设计师选择合适的滚动轴承，并确保轴承在高速运转下的安全和可靠性。
起重机车轮组滚动轴承的计算
起重机车轮组滚动轴承的计算通用桥门式起重机系列大、小车车轮组（含水平轮）所用的轴承有三个系列，调心球轴承、单列圆锥滚子轴承和双列调心滚子轴承，轴承代号及标准号见下表：银起厂桥门吊系列大、小车轮组（含水平轮）采用的轴承型号规格参数见下表：注：1.有轴向载荷的起重机大车轮采用双“单列圆锥滚子轴承”且制造安装均能保证载荷均布时，稳定动负荷并不是单列轴承的两倍，对线接触是27/9=1.71倍。
2.两套向心球轴承或向心滚子轴承并排安装且作为整体运转时，计算其额定动载荷时，应按一套双列轴承来考虑。
太重集团“工厂标准”-主（从）动车轮TZQ7163/4-1989，科尼公司1998系列计算书中给出的起重机车轮组所采用的轴承型号规格见下表：近年来，由于单列圆锥滚子轴承（含为避免会产生的附加轴向力而成对配制时）轴向游隙的大小对能否良好工作影响很大，装配及使用过程中又不便调整，故寿命较差，已为双列调心滚子轴承所代替，这可从太重和科尼的产品得到证实。
本次系列设计，车轮组使用双列调心滚子轴承（GB288-1994），按手册推荐“应优先选用经结构优化设计的类别”的原则，全部选用22200C/W33或22300C/W33型（C-经设计改进,加强型；W33-轴承外圈上有三个油槽和3个油孔）。
本次设计采用的大小车轮轴承见下表：一．滚动轴承的选用程序1．滚动轴承按照需要确定类型后，应该按实际承受的载荷计算出当量动载荷，再根据所需要的寿命计算出额定动载荷C和额定静载荷C O，按照不大于轴承性能表中的额定值查选型号规格；2. 选择轴承的精度、游隙、与轴及轮毂的配合，润滑剂及润滑方法3. 轴承的密封及轴向的固定二. 按标准推荐的方法计算选择轴承的型号规格车轮组轴承属于低速旋转的轴承，宜按额定动载荷和额定静载荷的计算值，取其中较大者查滚动轴承性能表选择轴承。
1.基本额定动载荷C的计算C=(f h f m f d/f n f T)P＜Cr上式中：f h-寿命因数，按相应的工作级别规定的使用寿命值查表7-2-23选取。
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例1：71224AC/P4----
4级精度，内径为120mm，宽度系列为1的轻系列
列角接触球轴承，接触角25 0 。
精选ppt
13
例2：滚动轴承的基本代号
60
206
6206 7311C 30310
类 尺寸系列
内d
型 宽度 直径
径 =□□
代 系列 系列
代 ×5
号
号
正 特轻—0，1
常
0 不标
轻—2 中—3 重—4
精选ppt
5
第六章 滚动轴承
§1. 概述 §2. 滚动轴承的受力分析、失效和计算准则 §3. 滚动轴承的寿命计算 §4. 滚动轴承的组合结构设计
精选ppt
6
一、功能
1、支承转动或摆动的零件 轴 轴上零件
解决运动和支承问题
2、以滚动摩擦代替滑动摩擦，以减少运动副间的摩 擦,使之运转灵活，提高效率。
精选ppt
10
(一) 滚动轴承的基本代号
类 尺寸系列
内
型 宽度 直径
径
代 系列 系列
代
号
号
正 特轻—0，1
常
轻—2 中—3
0 重—4
精选ppt
11
（二）后置代号
内 部 结 构
密 封 及 防 尘
保 持 架 及 其
材
料
特 公游 多 其
殊 差隙 轴
轴 等代 承
承 材
级号 配 置
它
料
1、内部结构：7类轴承，接触角有150、250、
7306AC ——
B—2240 ——
08A—1x50 —— 精选ppt
15
五、滚动轴承的选择
（一）、常用轴承的主要特性
球 滚子
承载能力：小 大
最大转速：大 小
精选ppt
16
（二）滚动轴承的类型选择
1、滚动轴承选择的一般过程如下： 类型选择1 选择轴承的类型和直径系列
按轴径确定轴承内径
对有较严格要求的轴承 对没有严格要求的轴承
2）尺寸的限制
当对轴承的径向尺寸有较严格的限制时，可
选用滚针轴承。
精选ppt
18
3）转速的限制
一般情况下球轴承和轻系列的轴承能适应较高的
转速，滚子轴承和重系列的轴承则反之；推力轴承的
极限转速很低。
4）调心性要求 调心球轴承和调心滚子轴承均能满足一定的调心要求。
5）安装要求 是否需要内或外圈可分离。
承载能力： 小 大
圆柱、滚针 圆锥 鼓形
最大转速： 大 小
② 滚动体列数分类: 单列、双列
③ 按载荷分类:
调心轴承
向心轴承、向心推精选力ppt轴承、推力轴承
9
四、滚动轴承的代号:
前置代号 基本代号 后置代号 部件代号 五位数字表达 结构特点
字母组成，表示 轴承分部件代号
8项内容
前置代号、后置代号只有在 对轴承有特殊要求时才使用。
精选ppt
7
二、组成
球
1、滚动体 2、内圈 3、外圈 4、保持架
低碳钢；铜、 铝、工程塑料
短圆柱滚子 锥形滚子 鼓形滚子 滚针
内圈转外圈不转--支承转轴； 外圈转，内圈不转--支承轴精选上ppt 零件.
轴承铬钢 GCr15， 硬度 60~65 HRC
不可缺少
8
三、滚动轴承的分类:
① 滚动体分类
球、滚子
角接触球轴承
α = 15°—C α = 25°—AC
精选ppt
α = 40°—1B4
例3：下列轴承，哪个直径最大？哪些是球轴 承？哪个是可调心的轴承?
30210 6218 N206 51306 1205
例4、滚动轴承30208型与 7208比较
承载能力—
最大速度—
例5、下列标记代表的意义：
30310 ——
400三种，分别以C、AC和B表示。例：7000C
（36000）、7000AC（46000）、7000B
（66000）。
精选ppt
12
2、公差等级：/P0、 /P6X、 /P6、 /P5、 /P4、 /P2。 /P0、普通级（G）不标 出。 /P2（B）、最高级 。 /P6X 用于圆锥滚子轴承 0、6、5、4、2=G、E、D、C、B
22
一、滚动轴承的载荷分析—
1）向心轴承：
深沟球 60000 圆柱 滚子 N0000
在径向力Fr的作用下
半圈滚动体受载 各滚动体受力不均 受的最大力为 FR0max
精选ppt
Fr
FR0max
23
2）推力轴承：
推力球轴承—50000 Fa
承受纯轴向载荷Fa，
各滚动体受力均匀
单个滚子受载荷FA0
= Fa /Z
精选ppt
20
3 类型选择
1、载荷大小、方向、性质 2、转速要求 3、尺寸限制 4、安装要求 5、经济性
另外球轴承便宜，滚子轴承价格高，有
特殊结构的轴承价格精高选pp。t
21
§2 滚动轴承的受力分析、失效和计算准则
一、滚动轴承的载荷分析 二、滚动轴承的应力分析 三、滚动轴承的失效形式和计算准则
精选ppt
滚子轴承
Fs =FR/(2Y）
7000C
FS =e FR
角接触球轴承
7000AC
7000B
FS =0.68FR FS =1.14 FR
Y和e查表
2） FS使内外圈分开，减少承载滚子数目， 使滚子受载增加，寿命下降。
。
精选ppt
FA0 FA0
24
3) 向心推力轴承
Fr
FSi FRi
α
在承受径向载荷Fr 时产生 派生轴向力FS。它会使轴 FRi 承产生内外圈分离，以致 整个轴承只剩下一个滚子
受载，此时FS= F r tanα。
FRi
所以滚动轴承可以加
轴向载荷Fa以平衡FS。
精选ppt
25
分析FS：
1） FS是接触角α的函数，当α一定时， FS=e Fr 。系 数e因轴承结构不同而不同。
向心轴承
α=0
Fr
Fr
向心推力轴承
0＜α≤450
Fr
推力轴承
α=900
FA Fa
球 FR
深沟球轴承
FS
FS
F
α
R
N
FR α N
滚子
球
FA
球
圆锥滚子轴承 角接触球轴承 推力球轴承
α接触角越大精,选派pp生t Fs越大
1
保持架
精选ppt
2
双列球轴承
调心轴承
精选ppt
3
调心轴承
精选ppt
4
按滚动体列数分： 1、单列 2、双列
不合格
进行承载能力验算
可不进行承载能力验算
合格பைடு நூலகம்
E精N选Dppt
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2、滚动轴承类型选择应考虑的问题
1）承受载荷情况 方向：向心轴承用于受径向力；推力轴承用于受轴
向力；向心推力轴承用于承受径向力和轴向力 联合作用。 大小：滚子轴承或尺寸系列较大的轴承能承受较大 载荷；球轴承或尺寸系列较小的轴承则反之。
6）经济性要求
精度越高价格越高，另外球轴承便宜，滚子轴承价
格贵，有特殊结构的轴承精选价ppt 格高。
19
7） 游隙
滚动轴承中滚动体与内外圈滚道之间的间隙。 径向游隙：一个座圈不动，另一个座圈沿径向
从一极端位置移至另一极限位置的移动量。
轴向游隙：一个座圈不动，另一个座圈沿轴向 从一极端移至另一极限位置的移动量。