轴承当量动载荷,P

Performance and operating conditionsBearing type and arrangementBearing sizeLubricationOperating temperature and speedBearing interfacesBearing executionSealing, mounting and dismounting

在计算轴承额定寿命时,轴承基本寿命和 SKF 轴承寿命等式中都需要轴承当量动载荷值。
作用于轴承上的载荷根据使用外力的力学定律计算得出 - 例如已知或可被计算得出的动力传输产生的力、工作压力、重力或惯性力。
在现实条件下,作用于轴承的载荷可能不为恒定,既可以从径向也可以从轴向作用,且两者都受限于要求修改或简化(在某些情况下)载荷计算公式的其他系数。

计算轴承当量动载荷
用于轴承额定寿命等式中的载荷值 P 是指轴承当量动载荷。 轴承当量动载荷被定义为: 一个假定大小和方向不变,对径向轴承作径向运动,对推力轴承作轴向和中心运动的载荷。

施加该假定载荷时,会与轴承所承受的实际载荷造成一样的影响(图 1

如果轴承承受同时作用的径向载荷 Fr 和轴向载荷 Fa 其大小和方向是固定的,轴承当量动载荷 P 可从以下的通用公式得出

Equivalent dynamic bearing load
进行计算


P轴承当量动载荷 [kN]
Fr实际径向轴承载荷 [kN]
Fa实际轴向轴承载荷[kN]
X轴承的径向载荷系数
Y轴承的轴向载荷系数


单列径向轴承只有在比率 F 超过特定的限定系数 e 时,a/Fr 轴向负荷才会影响到当量动负荷 P。如果是双列轴承,即使轴向载荷很轻也会影响当量载荷且应当被纳入考虑。

以上的通用公式也适用于能同时承受轴向与径向载荷的球面滚子推力轴承。

某些推力轴承(如推力球轴承和圆柱与滚针推力轴承)只能承受纯轴向载荷。 对于这些轴承,只要载荷作用在轴承的中心,公式简化为

P = Fa

相关产品章节中提供计算不同类型轴承的当量动载荷所需的信息和数据。

当量平均载荷
其他载荷可能会随着时间发生变化。 对于此类情况,必须计算当量平均载荷。

工作段内的平均载荷

在每一个工作段中,工作条件可与其公称值有小许偏差。 假设某工作制的工作条件,诸如转速和载荷的方向是较为固定的,而载荷的大小只在最小值 F最小 和最大值 F最大图 1),平均载荷可通过以下获得:

Fm Mean load

旋转载荷

如果,如图 2 所示,轴承上的载荷由载荷 F1(其大小和方向为恒定,例如转子的重量)和旋转恒定载荷 F2(如不平衡的载荷,平均载荷可从以下获得)构成

Fm = fm (F1 + F2)

系数 f 的值m图 3

峰值载荷

短时作用的高载荷(图 4)可能不会影响疲劳寿命计算中所有的平均载荷。 根据轴承额定静载荷 C 评估该峰值载荷0,使用合适的静载荷安全系数 s0. → 基于静载荷的尺寸选择 

计算轴承当量动载荷时的考量
为实现简化,当计算支撑轴的轴承负荷的分力时,轴是被看成由刚性和无力矩作用的支点所支承的静定梁。 轴承、轴承座或机械结构的弹性变形,轴挠曲导致在作用轴承上的力矩,全不考虑在简化的计算中。 如果您不借助于相关的计算机软件进行轴承配置计算,就需要这些简化。 实际上,计算基本额定载荷和当量轴承载荷的标准方法,也是根据类似的假设。

利用先进和复杂的计算程序(→ SKF SimPro Quick 和 SKF SimPro Expert),可以不用上述的假设,而根据弹性力学理论来计算轴承的载荷。 在这些计算程序中,轴承、轴以及轴承座都是被考虑为系统中具弹性的部分。

如果由轴及其部件的重量导致的外力和载荷(诸如惯性力或载荷)未知,通常可以计算得出。 然而,在确定工作力和载荷(诸如碾压力、力矩、非平衡载荷以及冲击载荷)时,通常要依靠类似机器或轴承配置的经验才能确定。

齿轮传动

对于齿轮传动,齿轮在理论上产生的作用力可以根据传输功率以及齿轮的类型算出。 但也有其它动态力由齿轮、输入轴与输出轴产生。 此外,齿轮的间距或形状误差和旋转部件的不平衡也会造成附加的动态力。 专为高精度生产的齿轮具有可被忽视的附加作用力。 对于精度较低的齿轮,请使用以下齿轮载荷系数:

  • 间距或形状误差 < 0.02 mm: 1,05 至 1,1
  • 间距或形状误差在 0.02 至 0.1 mm 之间: 1,1 至 1,3
应用齿轮传动的机器,只有在工作条件、传动系统惯性以及联轴器或其他接头行为已知的情况下,才能确定根据其运行形式和模式所产生的附加作用力。 通过采用将系统动态作用纳入考虑的“运行”系数,其对轴承额定寿命的影响被包括。

皮带传动

在皮带驱动型应用中计算轴承载荷时,必须考虑“皮带拉力”。 皮带拉力是一种切向载荷,其取决于传递的力矩。 皮带拉力必须乘以一个系数,该系数的值取决于皮带类型、皮带张力以及任何额外的动态力。 皮带制造商通常会公布该值。 但是,若无法得到相关的系数,可用以下:

  • 齿形皮带 = 1.1 至 1.3
  • V 型皮带 = 1.2 至 2.5
  • 平皮带 = 1.5 至 4.5

更大的值适用于:

  • 轴间距离较短
  • 用于重载或峰值载荷类型的操作
  • 皮带张力较高 

所需最小载荷

在轴承尺寸由系数而不是载荷决定的应用中 - 例如轴径受限于关键速度 - 轴承相对于其尺寸和承载能力来说可能处于轻载状态。 在承受极轻载荷的情况下,如滚道打滑和粘污或保持架损坏等失效机制通常是主导原因,而不是疲劳。 为使轴承获得良好运行,滚动轴承必须始终承受一定的最小载荷。 根据一般法则,球轴承的最小载荷为 0.01 C,滚子轴承的最小载荷相当于 0.02 C。 更精确的最小载荷要求,请参见产品章节。

如果在某应用中,需要快速加速、或快速启动与停止,且转速超过产品表中所列极限速度的50%,增加最小载荷就更为重要(→ 速度限值)。 如果无法满足最小载荷的要求,可以做出的改进为:

SKF logo