计算实例

例题 1: 基本额定寿命和 SKF 额定寿命

SKF 探索者深沟球轴承 6309,恒定的径向载荷 Fr = 10 kN,转速为 3000 r/min。 采用油润滑,润滑油在正常工作温度下的实际运动粘度 n = 20 mm2/s。 要求 90% 的可靠性,假设工作条件非常清洁, 试计算基本额定寿命和 SKF 额定寿命。
a) 根据 90% 的可靠性,基本额定寿命为

Example 1 a): formula

从产品表可得到,轴承 6309 的基本额定动载荷 C =55.3 kN。 由于是纯径向载荷,则 P = Fr =10 kN(→ 轴承当量动载荷)。 因此,结果以百万转

Example 1 a): equation 1

或工作小时数计

Example 1 a): equation 2

Example 1 a): equation 3
b) 根据 90% 的可靠性,SKF 额定寿命为

Example 1 b): formula
  • 按照 90% 可靠性的要求,以 a1 = 1 计算额定寿命 L10m表 1)。
  • 从产品表可得出,轴承 6309 的平均直径 dm = 0.5 (d + D) = 0.5 (45 + 100) = 72.5 mm
  • 图表 1可得出,转速为 3000 r/min 时,工作温度下的额定油粘度 v1 = 8.15 mm2/s。 因此,k = v/v1 = 20/8.15 = 2.45
  • 根据产品表,Pu = 1.34 kN,Pu/P = 1.34/10 = 0.134。由于工作条件非常清洁,ηc = 0.8(表 2),ηc (Pu/P) = 0.107。κ = 2.45 并使用图表 2 中的 SKF 探索者标度,可得出 aSKF = 8。 然后,根据 SKF 额定寿命公式,结果以百万转

    Example 1 b): equation 1

    或工作小时数计

    Example 1 b): equation 2

    Example 1 b): equation 3

例题 2: 检查污染程度

本例是要复算上述应用的计算结果。 带密封并填入标准润滑脂的 SKF 探索者深沟球轴承 6309-2RS1,工作条件与例题 1 中的相同(κ = 2.45)。 现需要检查其污染程度,以确定是否可以使用更经济的轴承,且能达到最低所需寿命:3000 工作小时。
  • 考虑脂润滑和整体式密封件,污染程度可确定为高度清洁,根据表 2 ηc = 0.8。Pu/P = 0.134,ηc (Pu/P) = 0.107,使用图表 1 中的 SKF 探索者标度和 κ = 2.45,aSKF = 8。

    Example 2: equation 1

    结果以工作小时数计。
  • 带防尘盖的 SKF 探索者轴承 6309­2Z 是一种更具成本效益的轴承配置。 污染程度可确定为一般清洁,根据表 2 ηc = 0.5。Pu/P = 0.134,ηc (Pu/P) = 0.067,使用图表 2 中的 SKF 探索者标度和 κ = 2.45,aSKF ≈ 3.5。

    Example 2: equation 2

    结果以工作小时数计。

结论: 在此应用中,用带防尘盖的轴承代替带密封件的轴承,可以达到更好的成本效益。

例题 3: 验证动载荷和静载荷条件

某钢厂重型运输设备使用 SKF 探索者密封球面滚子轴承 24026-2CS2/VT143,其工作周期内的工作条件在详列在表 3 中。
在该应用中,静载荷的计算考虑了装载过程中产生的惯性载荷和装卸物意外掉落时产生的冲击载荷,因此假设其足够精确。
现需要验证该应用的动载荷和静载荷,能否满足所需工作寿命 L10mh 60000 小时和最小静载荷安全系数 1.5。

从球面滚子轴承产品表和介绍部分得知:
  • 额定载荷:
    C = 540 kN; C0 = 815 kN; Pu = 81.5 kN
  • 尺寸:
    d = 130 mm; D = 200 mm,
    因此,dm = 0.5 (130 + 200) = 165 mm
  • 润滑脂填充:
    极压矿物油锂皂润滑脂,NLGI 稠度级别为 2,温度范围在 –20 至 +110°C(–5 至 +230°F)之间,基油粘度在温度达到 40 和 100°C(105 和 210°F)时分别为 200 和 16 mm2/s。

进行以下计算或确定以下值表 4):
  1. ν1 = 额定粘度 [mm2/s](图表 1) – 输入: dm 和速度
  2. ν = 实际工作粘度 [mm2/s](图表 3) – 输入: 40 °C (105 °F) 时的润滑剂粘度和工作温度
  3. κ = 粘度比 – 计算 (ν/ν1)
  4. ηc = 污染程度系数(表 2) – “高度清洁”密封轴承: ηc = 0.8
  5. L10h = 基本额定寿命,根据公式(→基本额定寿命) – 输入: C、P 和 n
  6. aSKF = 根据图表 4 – 输入: SKF 探索者轴承,ηc、Pu、P 和 κ
  7. L10mh1.2, … = SKF 额定寿命,根据公式(→SKF 额定寿命) – 输入: aSKF 和 L10h1.2, …
  8. L10mh = SKF 额定寿命,根据公式(→变化工作条件下的寿命计算) – 输入: L10mh1、L10mh2… 和 U1、U2
SKF 额定寿命为 84300 小时,超过所需的工作寿命,因此轴承动载荷条件得到验证。
最后,使用以下公式验算该应用中的静载荷安全系数

Example 3, equation 1

Example 3, equation 1

以上显示了该应用的静载荷安全系数已得到验证。 由于静载荷的确定有足够的精确性,计算与所需静载荷安全系数之间相对较小的差异不会造成影响。
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