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轴承结构的选择
机械的类型不一样，轴承的使用条件会有差别，对其性能要求出不尽相同，但一般来说，一根轴上的使用的轴承不少于两个。而且，为了便于轴向定位，使用时大多将一个轴承用作固定端轴承，其余则用作自由端轴承。一表列出了固定端与自由端轴承结构的选择。
轴承尺寸的选择
1.1 轴承的寿命
轴承在承受载荷旋转时，由于套圈滚道面及滚动体滚动面不断地受到交变载荷的作用，即使使用条件正常，也会因材料疲劳使滚道面及滚动面出现鱼鳞状损伤(称做剥离或剥落)。
出现这种滚动疲劳损伤之前的总旋转数称做轴承的“(疲劳)寿命”。
即使是结构、尺寸、材料、加工方法等完全相同的轴承，在同样条件下旋转时，轴承的(疲劳)寿命仍会出现较大的差异。
这是因为材料疲劳本身即有离散性，应从统计的角度来考虑。
于是就将一批相同的轴承在同样条件下分别旋转时，其中90%的轴承不出现滚动疲劳损伤的总旋转数称做“轴承的基本额定寿命”(即可靠性为90%的寿命）。
在以固定的转速旋转时，也可用总旋转时间表示。
但在实际工作时，还会出现滚动疲劳操作以外的损伤现象。这些损伤可以通过做好轴承的选择、安装和润滑等加以避免。
1.2 轴承的寿命计算
1.2.1 基本额定动载荷
基本额定动载荷表示轴承耐滚动疲的能力(即载荷能力)，是指大小和方向一定的纯径向载荷(对于向心轴承）或中心轴向载荷(对于推力轴承)，在内圈旋转外圈固定(或内圈固定外圈旋转)的条件下，该载荷下的基本额定寿命可达100万转。向心轴承与推力轴承的基本额动载荷分别称做径向基本额定动载荷与轴向基本额定动载荷，用Cr与Ca表示，其数值录入轴承尺寸表。
1.2.2 基本额定寿命
式(1.1)表示轴承的基本额定动载荷、当量动载荷及基本额定寿命之间的关系。
轴承以固定的转速时，用时间表示寿命更为方便，如式(1.2)所示。
另外，对于铁路车辆或汽车等用行走距离(km)表示寿命较多，如(1.3)所示。
这里
L10：基本额定寿命，106转L10h：基本额定寿命，h
L10s：基本额定寿命，km
P：当量动载荷，km
C：基本额定动载荷，N<kgf>
N：转速rpm
P：寿命指数，球承.....P=3
滚子轴承......P=10/3
D：车轮或轮胎直径，mm
因此，作为轴承的使用条件，设当量动载荷为P，转速为n,则满足设计寿命所需要的轴承基本额定动载荷c可由式（5.4）计算。从轴承尺寸表中选出满足c值的轴承，即可确定轴承的尺寸。
机械要求的轴承必需寿命请参考表1.4
[参考]
用寿命系数(fh)和速度系数(fn)表示得计算式如下：
利用计算图表[参考图]可简易地求得fh、fn和L10h。
1.2.3 根据温度进行的基本额定动载荷的
轴承在高温下使用时，材料组织会发生变化、硬度降低，基本额定动载荷将比常温下使用时减小。材料组织一旦发生变化，即使使温度恢复到常温也不会复原。
因此，在高温下使用时，必须将轴承尺寸表的基本额定动载荷值乘以表5.1的温度系数进行修正。
表1.1温度系数
轴承长时间在120以上的工作温度下使用时，由于经一般热处理的轴承尺寸变化大，必须进行尺寸稳定处理。
尺寸稳定处理代号与使用温度范围如表1.2所示。但经尺寸稳定处理的轴承硬度降低，有时基本额定动载荷会减小。
表1.2尺寸稳定处理
1.2.4 修正额定寿命
式1.1表示的是可靠性为90%的基本额定帮会(L10),根据用途的不同，有时也需要可靠性高于90%的高可靠性寿命。
此外，采用特殊材料有时可以使轴承寿命延长，甚至润滑等使用条件的不同也会影响轴承寿命。考虑了以上因素对基本额定寿命进行修正后的寿命称做修正额定寿命，可由式(5.8)计算：
这里：
Lna：修正额定寿命，106转
L10：基本额定寿命，106转(可靠性为90%)
a1：可靠性系数......参照(1)项
a2：材料系数......参照(2)项
A3：使用条件系数系数......参照(3)项
[备注]按照可靠性高于90%的Lna选择轴承尺寸时，应特别注意轴与外壳的强度。
(1)可靠性系数a1
计算可靠性不低于90%(即失效率不大于10%)的修正额定寿命时，按表1.3选择系数a1
表1.3可靠性系数a1
表1.3轴承必需寿命(寿命)
(2)可靠性系数a2
根据轴承材料(钢种、质量、制造工艺和设计的不同，与寿命有关的轴承特性有可能发生变化，这时用系数a2进行修正。
采用高质量的真空脱气轴承钢或钢中夹杂物特别小时，a2>1
对于常规轴承材料，a2=1。
(3)使用条件系数a3
轴承在直接影响寿命析条件(尤其是润滑条件)使用时，用系数a3进行修正。
润滑条件正常时，可取a3=1润滑条件特别良好时可取a3>1
但在以下条件下，取a3<1。
运转时润滑剂运动粘度降低时
球轴承......小于13mm2/s{13cst}
滚子轴承......小于20mm2/s{20cst}
转速特别低时
滚动体节圆直径与转速的乘积小于1000
润滑剂中混入杂质时
内圈与外圈的相对倾斜大时
[注] 轴承在高温下使用硬性降低时，必须对基本
额动载荷进行修正(参照表1.1)
1.2.5 机械所必需的轴承寿命
选择轴承应合理地提出寿命要求，寿命要求过高，则轴承尺寸过大，机械笨重，不经济。寿命要求过低，则在使用中需要常更换，一般可根据机械的大修期确定轴承的使用寿命。各种机械所必需的轴承使用寿命推荐值见表1.4。
1.3 当量动载荷
轴承大多承受径向载荷与轴向载荷的合成载荷。并且载荷条件多种多样，如大小发生变化等。
因此，不可能将轴承的实际载荷直接与基本额定动载荷比较。这时，则将实际载荷换算成通过轴承中心，且大小和方向一定的假象载荷来进行分析比较，轴承在假象载荷下具有与实际载荷和转速相同的寿命。
这样换算的假象载荷称做当量动载荷，用P表示。
1.3.1 当量动载荷的计算
承受大小和方向一定的合成载荷的向心轴承与推力轴承（α≠90°）的当量动载荷可由下式计算：
这里，
P：当量动载荷，N{kgf}
Fr：径向载荷，N{kgf}
Fa：轴向载荷，N{kgf}
X：径向载荷系数
Y：轴向载荷系数
(载荷系数X与Y列于轴承尺寸表)
对于单列向心轴承，当Fa/Fr≤e时，取X=1、Y=0，
因此，这时当量动载荷为Pr=Fr。
[E表示Fa/Fr的界限值，载于轴承尺寸表]
对于单列角接触球轴承及圆锥滚子轴承，如图1.1所示。由于承受径向载荷时会产生轴向分力(Fac)，因此一般将两个轴承正面或背面配置使用。
轴向分力可由下式计算：
该类轴承承受径向载荷与外部轴向载荷(Ka)时的当量载荷的计算方法如表1.5所示
[作用点位置尺寸载于轴承尺寸表]
图1.1轴向分力
接触角α=90°的推力球轴承只承受轴向载荷，因此当量动载荷Pa=Fa
推力调心滚子轴承的当量动载荷由下式计算：
这里，Fr/Fa≤0.5
表1.5 两个单列角接触球轴承或圆锥滚子轴承正面或背面配置时的当量动载荷的计算
备注：1.适用于运转时内部游隙及预紧力为0的场合
2.径向载荷与上图箭头方向相反时也为正
1.3.2 载荷变化时的平均当量动载荷
轴承承受大小或方向变化的载荷时，需要计算使轴承具有与实际变化条件下相同寿命的平均当量动载荷。
各种变化条件下的平均当量动载荷Pm的计算方法如(1)-(4)所示。
另如(5)所示，静止载荷与旋转载荷同时作用时的平均当量载荷可由式(5.16)计算。
在(1)-(4)中:
Pm：平均当量动载荷，N{kgf}
P1： 转速为n1、作用时间为t1的当量动
载荷，N{kgf}
P2： 转速为n2、作用时间为的当量动
载荷，N{kgf}
Pn： 转速为nn、作用时间为tn的当量动
载荷，N{kgf}
Pmin：最小当量动载荷，N{kgf}
Pmax：最大当量动载荷，N{kgf}
∑niti：t1-ti时间内的总旋转数
P：寿命指数
(参考)平均转速nm可由下式计算：
(5）静止载荷与旋转载荷同时作用
这里，
Pm：平均当量动载荷，N{kgf}
fm：系数（图5.2）N{kgf}
P：静止载荷，N{kgf}
Pu：旋转载荷，N{kgf}
P/(P+Pu)
图1.2系数fm
1.3 基本额定静载荷与当量静载荷
1.4.1基本额定静载荷
轴承承受太大的静载荷或在极低转速下承受冲击载荷时，滚动体与滚道的接触面会产生局部永久变形。其变形量随载荷增大而增大，超过一定限度的话，将会影响正常的旋转。
基本额定静载荷是指使承受最大载荷的滚动体与滚道的接触面中央产生以下计算接触应力的静载荷。
调心球轴承 4600MPa{469kgf/mm2}
其他球轴承 4200MPa{429kgf/mm2}
滚子轴承 4000MPa{408kgf/mm2}
在这些接触应力下产生的滚动体与滚道的永久变形总量约为滚动体直径的0.0001倍。向心轴承与推力轴承的基本额定静载荷分别称作径向基本额定静载荷与轴向基本额定静载荷，用Cor与Coa表示，其数值载于轴承尺寸表。
1.4.2 当量静载荷
当量静载荷是指一种假象载荷，当轴承静止或转速极低时，该假象载荷下承受最大载荷的滚动体与滚道的接触面中央产生与实际载荷条件下相同的接触应力。
向心轴承与推力轴承的当量静载荷分别采用通过轴承中心的径向载荷与通过轴承中心线的轴向载荷。
当量静载荷可由下式计算：
这里，
Por：径向当量静载荷，N{kgf}
Poa：轴向当量静载荷，N{kgf}
Fr： 径向载荷，N{kgf}
Fa： 轴向载荷，N{kgf}
Xo： 径向静载荷系数
Yo： 轴向静载荷系数(静载荷系数Xo与
Yo列于轴承尺寸表）
1.4.3 安全系数
轴承的允许当量静载荷虽取决于轴承的基本额定静载荷，但由上述永久变形量（局部凹陷量）决定的轴承使用限度则随对轴承的性能要求
及使用条件而有所不同。
因此，为分析基本额定静载荷的安全度，根据经验制定了安全系数。
这里，
Fs：安全系数(表5.6)
Co：基本额定静载荷，N{kgf}
Po：当量静载荷，N{kgf}
