準確計算作用在軸承位置上的力和力矩,是選擇最佳軸承尺寸和保證所需使用壽命的先決條件。以下內容基於 myonic 官方技術手冊編寫。
1. 負載的確定 (Calculation of Loads)
必須考慮所有作用力,包括運動部件重量、離心力、動態力(加速/減速)以及皮帶或齒輪傳動產生的力。
1.1 純徑向負載 (Pure Radial Load)
當外力垂直於軸線作用時:
負載分佈 Case 1
負載分佈 Case 2
徑向負載公式:
Fr = Qr / 2
(假設負載位於兩軸承正中央)
1.2 複合負載 (Combined Loads)
當外力 Q 以角度 β 作用時,必須將其分解為徑向分量 (Qr) 和軸向分量 (Qa)。
| 負載分量 | 分解公式 | 應用於軸承 |
|---|---|---|
| 徑向分量 Qr | Qr = Q · cos β | Fr = Qr(雙聯配置) |
| 軸向分量 Qa | Qa = Q · sin β | Fa = Qa(雙聯配置) |
2. 動態當量負載 (Equivalent Dynamic Load, P)
用於計算軸承的額定使用壽命 (L10)。當量負載 P 是將實際的徑向和軸向負載轉換為對壽命影響相同的單一假設負載。
計算公式
| 軸承類型 | 公式 (P) |
|---|---|
| 徑向深溝滾珠軸承 (Radial deep groove ball bearings) | P = X · Fr + Y · Fa |
| 推力球軸承 (Axial deep groove ball bearings) | P = Fa |
關於係數 X 和 Y:
這些係數取決於比率 Fa / Fr 以及相對軸向負載 f0 · Fa / C0。具體數值請參閱「使用壽命計算」頁面中的係數表。
3. 靜態當量負載 (Equivalent Static Load, P0)
用於校核靜止或極低速運轉(n < 10 rpm)時的軸承負載能力,確保不會發生永久變形。
計算公式
| 軸承類型 | 公式 (P0) | 係數值 |
|---|---|---|
| 徑向深溝滾珠軸承 | P0
= X0 · Fr + Y0 · Fa ⚠️ 若 P0 < Fr,則 P0 = Fr |
X0 = 0.6 Y0 = 0.5 |
| 推力球軸承 | P0 = Fa | - |
4. 靜態負載安全係數 (Static Load Safety Factor, S0)
靜態安全係數 S0 表示基本額定靜負載 C0 與靜態當量負載 P0 的比值,用於評估安全性。
計算公式:
S0 = C0 / P0
或者用於確定所需的 C0: C0 = S0 · P0
S0 推薦值 (Guideline Values)
| 操作條件 | S0 範圍 |
|---|---|
| 低要求 (Low requirements) 運轉平穩、無振動 | 0.5 ... 0.7 |
| 正常要求 (Normal requirements) 標準運轉條件、無顯著振動 | 1.0 ... 1.2 |
| 高要求 (High requirements) 衝擊負載、高可信賴性要求 | 1.5 ... 2.0 |