滚动轴承的受力分析、载荷计算、失效和计算准则

滚动轴承的受力分析载荷计算失效和计算准则滚动轴承是一种常用的机械元件，它能够在高速旋转的条件下承受并转移载荷。

在设计和应用滚动轴承时，关键的工作之一是进行受力分析和载荷计算，以确保轴承能够正常工作并减少失效的风险。

本文将从受力分析、载荷计算、失效和计算准则几个方面详细介绍滚动轴承。

一、滚动轴承的受力分析滚动轴承受到的力主要有径向力和轴向力两种。

径向力是垂直于轴线的力，它可以分为径向载荷和径向惯性力两部分。

轴向力是平行于轴线的力，它可以分为轴向载荷和轴向惯性力两部分。

受力分析的目的是确定轴承所受的载荷大小和方向，以便选择适当的轴承型号和设计。

二、滚动轴承的载荷计算载荷计算是根据受力分析的结果，确定轴承承受的载荷大小和方向。

在实际应用中，轴承承受的载荷通常包括静载荷和动载荷两部分。

静载荷是指静止条件下轴承所承受的最大力，动载荷是指旋转条件下轴承所承受的最大力。

根据载荷计算的结果，可以选择适当的轴承并确定其使用寿命。

滚动轴承的失效可以分为疲劳失效和磨损失效两种。

疲劳失效是由于载荷作用下轴承材料的疲劳破裂引起的，磨损失效是由于轴承表面的磨损引起的。

根据滚动轴承的失效机理，制定了一系列的计算准则，用于评估轴承的寿命和失效风险。

常用的滚动轴承计算准则包括基本额定寿命、等效动载荷、寿命调整系数和动接触角等。

基本额定寿命是指在特定载荷下，轴承能够连续工作的寿命。

等效动载荷是指在复杂工况下，将径向载荷和轴向载荷转化成等效的径向载荷。

寿命调整系数则考虑了不同工作条件下的调整因素，用于修正基本额定寿命。

动接触角是指滚动元件与外圈之间的接触角度，它可以影响轴承的刚度和额定寿命。

综上所述，滚动轴承的受力分析、载荷计算、失效和计算准则是设计和应用滚动轴承时的重要内容，它们能够帮助我们选择适当的轴承型号、确保轴承的使用寿命并减少失效的风险。

在实际工程中，我们应该根据具体的工作条件和要求，进行合理的受力分析和载荷计算，并遵循相关计算准则，以确保滚动轴承的安全可靠运行。

滚动轴承相关计算1.当量动载荷轴承承受的载荷,虽有单一径向载荷或轴向载荷,但是,实际上却往往是同时承受径向载荷与轴向载荷的联合载荷,而且其大小和方向也会发生变化。

在这种情况下,计算轴承疲劳寿命不能直接采用轴承承受的载荷。

为此,就要假定一个在各种旋转条件与载荷条件下,都能保证与轴承实际疲劳寿命等同,大小恒定,且通过轴承中心的假想载荷。

这一假想载荷,称为当量动载荷。

设径向当量载荷为P r，径向载荷为F r,轴向载荷为F a,接触角为α，则径向当量载荷与轴承载荷的关系将近似于下列公式：P r=XF r+YF a (1)式中, X:径向载荷系数Y:轴向载荷系数轴向载荷系数随接触角而变；滚子轴承接触角恒定，与接触角无关；单列深沟球轴承与角触球轴承的接触角却随着轴向载荷加大而增大。

接触角的这种变化，可用基本而定静载荷C0r与轴向载荷F a的比值来表示。

为此，在表1中列出了该比值莹莹接触角的轴向载荷系数。

当同时承受径向载荷与轴向载荷、接触角α≠90°时，推力轴承的轴向当量载荷P a为：P a=XF r+YF a (2)2.三列组合角接触球轴承的当量动载荷当使用角接触球轴承并要求承受较大轴向载荷时,如图所示,采用3套单列轴承组合的组合方法有3种,分别以联装代号DBD、DFD、DTD来表示。

在计算这种组合轴承的疲劳寿命时,与单列轴承或双列轴承一样,也采用由轴承承受的径向载荷与轴向载荷求出的当量动载何进行计算。

设径向当量载荷为P r，径向载荷为F r,轴向载荷为F a,接触角为α，则径向当量载荷与轴承载荷的关系将近似于下列公式：P r=XF r+YF a (1)式中, X:径向载荷系数Y:轴向载荷系数轴向载荷系数,会随着接触角而变化。

接角角较小的角接触球轴承在轴向载荷增大时,接触角也会变大。

接触角的这一变化.可以用基本额定静载荷C0r与轴向载荷F a的比值来表示。

因此、接触角为15°的角接触球轴承,就表示与该比值相应接触角的轴向载荷系数。

第17章滚动轴承1．基本代号：类型代号，尺寸系列、内径系列2．工况分析:套圈、滚动体的应力、循环特性r3．失效与准则: 疲劳破坏,永久变形,设计准则4．寿命计算：寿命指数,当量动载荷，当量静载荷，寿命计算5．组合设计:轴承的定位、调整、安装、配合，润滑与密封【思考题】17-1 在机械设计中,选择滚动轴承类型的原则是什么？一般优先选用什么类型的轴承？17—2 滚动轴承的代号由几部分组成?基本代号又分几项内容？基本代号中各部分代号是如何规定的？17-3 滚动轴承的应力特性和主要失效形式是什么？17—4 什么是滚动轴承的基本额定寿命?什么是滚动轴承的基本额定动载荷？17—5 当量动载荷的意义和用途是什么?如何计算？17—6 滚动轴承寿命计算一般式是什么？考虑温度系数、载荷系数、可靠性系数后的计算公式是什么？17-7 何时要进行滚动轴承的静载荷计算?17-8滚动轴承装置结构设计时应考虑哪些问题?17-9自行车前后轮采用的是何种轴承？有什么结构特点？A级能力训练题1.滚动轴承套圈及滚动体常用钢的牌号为。

(1）20Cr （2）20CrV （3）GCr15 （4）18CrMnTi2.滚动轴承代号由三组成,其中前段代号表示。

后段为补充代号,用来表示 .（1）轴承的厂牌名称 (2）对轴承制造提出的特殊要求(3）轴承游隙组别与精度等级（4)轴承精度等级与结构特点3.能很好地承受径向载荷与轴向载荷的联合作用的轴承类型是。

(1）圆锥滚子轴承（3）单列向心短圆柱滚子轴承（2）球面滚子轴承 (4）向心推力球轴承滚动轴承4.一批在同样载荷和同样工作条件下运转的型号相同的滚动轴承，它们的寿命。

（1）相同（2）不相同 (3）90℅轴承的相同（4）最低时应该相同5.一个滚动轴承的额定动载荷，是指该型号轴承，轴承所能承受的载荷。

（1）使用寿命为106转时 (2)额定寿命为106转时（3）平均寿命为106转时（4)该轴承可靠度为95％时6.滚动轴承的额定静载是指滚动体直径万分之一时的载荷。

1.滚动轴承的受力分析滚动轴承在工作中，在通过轴心线的轴向载荷（中心轴向载荷）Fa作用下，可认为各滚动体平均分担载荷，即各滚动体受力相等。

当轴承在纯径向载荷Fr作用下（图6），内圈沿Fr方向移动一距离δ0，上半圈滚动体不承载，下半圈各滚动体由于个接触点上的弹性变形量不同承受不同的载荷，处于Fr作用线最下位置的滚动体承载最大，其值近似为5Fr/Z（点接触轴承）或4.6Fr/Z（线接触轴承），Z为轴承滚动体总数，远离作用线的各滚动体承载逐渐减小。

对于内外圈相对转动的滚动轴承，滚动体的位置是不断变化的，因此，每个滚动体所受的径向载荷是变载荷。

图6滚动轴承径向载荷的分析图7角接触轴承的载荷作用中心2.滚动轴承的载荷计算（1）滚动轴承的径向载荷计算一般轴承径向载荷Fr作用中心O的位置为轴承宽度中点。

角接触轴承径向载荷作用中心O的位置应为各滚动体的载荷矢量与轴中心线的交点，如图7所示。

角接触球轴承、圆锥滚子轴承载荷中心与轴承外侧端面的距离a可由直接从手册查得。

接触角α及直径D，越大，载荷作用中心距轴承宽度中点越远。

为了简化计算，常假设载荷中心就在轴承宽度中点，但这对于跨距较小的轴，误差较大，不宜随便简化。

图8角接触轴承受径向载荷产生附加轴向力1)滚动轴承的轴向载荷计算当作用于轴系上的轴向工作合力为FA，则轴系中受FA作用的轴承的轴向载荷Fa=FA，不受FA作用的轴承的轴向载荷Fa=0。

但角接触轴承的轴向载荷不能这样计算。

角接触轴承受径向载荷Fr时，会产生附加轴向力FS。

图8所示轴承下半圈第i个球受径向力Fri。

由于轴承外圈接触点法线与轴承中心平面有接触角α，通过接触点法线对轴承内圈和轴的法向反力Fi将产生径向分力Fri；和轴向分力FSi。

各球的轴向分力之和即为轴承的附加轴向力FS。

按一半滚动体受力进行分析，有FS ≈ 1.25 Frtan α(1)计算各种角接触轴承附加轴向力的公式可查表5。

表中Fr为轴承的径向载荷；e为判断系数，查表6；Y为圆锥滚子轴承的轴向动载荷系数，查表7。

标准滚动轴承承载能力计算(总2页)本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March标准滚动轴承承载能力计算在跟踪架通用轴系中，标准滚动轴承是重要的部件，轴承的承载能力计算是轴系设计中的关键问题。

采用通用轴系后，地平式跟踪架水平轴两端的轴承主要承受径向载荷，同时承受一定量的轴向载荷。

垂直轴上的轴承要承载垂直轴及上部转体的负荷，载荷较大；另一方面垂直轴为了满足强度和刚度的要求，轴径一般较大，轴承的尺寸与轴要相互配合，因此使用时必须考虑轴承的尺寸和轴向承载能力。

同时为了减少跟踪架的成本，尽量采用轴承厂批量生产的轴承。

角接触球轴承按公称接触角分为 15°、25°、40°三种类型，公称接触角越大，轴向承载能力越强。

目前批量生产的角接触球轴承，尺寸最大是接触角为 25°的 7244AC，其外形尺寸为 220 × 400×65。

下表中给出了 7244AC 轴承的相关参数轴承额定载荷选取的流程为：（1）计算滚动轴承的当量载荷在实际应用中，根据跟踪架承载状况先估算出轴承承受的径向载荷和轴向载荷，则可计算出此时轴承的当量动载荷 P 为：式中 X ——径向动载荷系数；Y ——轴向动载荷系数；——载荷系数。

（2）基本额定动载荷 C 选取计算出轴承实际工作时的当量载荷后，当轴承的预期使用寿命选定，轴承最大转速n可知时，可计算出轴承应具有的基本额定动载荷C′，在手册中选择轴承时，所选轴承应满足基本额定载荷 C > C′。

式中——温度系数，可从机械设计手册中查得；ε——寿命指数，球轴承取3，滚子轴承取10/3。

由于角接触轴承的径向承载能力大于轴向承载能力，而其在垂直轴上的应用主要承受较大轴向载荷，因此必须考虑其轴向承载能力。

（3）轴承受轴向载荷时承载能力分析在轴承转速不高时，可以忽略钢球离心力和陀螺力矩的影响，钢球与内外套圈的接触角相等。