理論使用壽命唯有在以下條件均滿足時,才能在實際應用中實現:
- 仔細確定永久負載的大小與方向
- 恆定的運轉速度
- 恆定溫度且不超過 100°C
- 安裝與運轉期間保持最大清潔度
- 仔細選擇潤滑劑並精確控制用量
- 嚴格遵守「搬運與安裝」章節中的安裝說明
在較複雜的應用場合或存有疑慮時,建議您尋求我們的技術建議。
我們採用 ISO 與 AFBMA 標準的公式與理論,計算滾珠軸承的負載額定值及理論使用壽命。
1. 徑向與軸向滾珠軸承的使用壽命
L10 = (C / P)3
| 定義 | |
|---|---|
| L10 | 使用壽命(百萬轉) |
| C | 動態負載額定值(N) |
| P | 動態當量負載(N) |
| C/P | 負載安全係數 |
2. 以小時表示的使用壽命
L10h = L10 x 106 / (n x 60)
| 定義 | |
|---|---|
| L10 | 使用壽命(百萬轉) |
| n | 轉速(1/min,即 rpm) |
單位換算:
1 N = 1 kg m/s2
1 kgf(= 1kp)= 9.81 N
3. 定義
| L10 | 使用壽命(百萬轉) |
| L10h | 以小時表示的使用壽命,指在相同條件下大量相同滾珠軸承中有 90% 可達到的壽命。其中 40% 可達到五倍以上的使用壽命。 |
| C | 基本動態負載額定值,是指在此恆定不變負載下,軸承可達到基本額定壽命一百萬轉。 對於徑向軸承,基本徑向動態負載額定值 Cr 僅指恆定不變的徑向負載。 對於軸向軸承,軸向動態負載額定值 Ca 指沿軸承軸線方向作用的恆定純軸向負載。 各軸承的負載額定值 Cr 與 Ca 均列於尺寸表中,其數值取決於軸承尺寸、滾動元件數量、材料及軸承設計。負載額定值依據 STN ISO 281 標準確定。 |
動態負載額定值考量以下因素:
- 滾珠軸承各零件(滾道與滾珠)因材料機械強度及幾何形狀不同,所受的反覆變形
- 負載的頻率
- 經驗概率係數
| P | 動態當量負載。此為一虛擬負載,將軸向與徑向負載分量以特定方式合併,使計算理論使用壽命時所得結果,與僅施加純徑向負載(對徑向軸承)或純軸向負載(對軸向軸承)時相同。 |
| C0 | 基本靜態負載額定值。對於徑向軸承,此值為徑向負載;對於軸向軸承,此值為軸向方向的恆定負載;在最大負載接觸點,滾動元件直徑的永久變形量不超過 0.1‰。 適用工況:
|
| P0 | 靜態當量負載 |
4. 動態當量負載的計算
4.1 徑向深溝滾珠軸承(單列)
P = X . Fr + Y . Fa
| 定義 | |
|---|---|
| P | 動態當量負載(N) |
| Fr | 負載的徑向分量(N) |
| Fa | 負載的軸向分量(N) |
| X | 軸承的徑向係數(查閱下表) |
| Y | 軸承的軸向係數(查閱下表) |
4.2 軸向深溝滾珠軸承
P = Fa
5. 靜態負載額定值的計算
C0 = S0 . P0
| 定義 | |
|---|---|
| C0 | 基本靜態負載額定值(N) |
| P0 | 靜態當量負載(N) |
| S0 | 靜態負載安全係數 |
靜態負載安全係數的數值可依據工況及軸承需求按下表選取:
| S0 值 | 應用場合 |
|---|---|
| 0.5 至 0.7 | 低需求、無振動平穩運轉 |
| 1.0 至 1.2 | 一般需求、無振動平穩運轉 |
| 1.5 至 2.0 | 高需求、承受衝擊負載 |
6. 靜態當量負載的計算
6.1 徑向深溝滾珠軸承
P0 = X0 . Fr + Y0 . Fa
| 定義 | |
|---|---|
| P0 | 靜態當量軸承負載(N) |
| Fr | 最大靜態負載的徑向分量(N) |
| Fa | 最大靜態負載的軸向分量(N) |
| X0 | 徑向負載係數 = 0.6 |
| Y0 | 軸向負載係數 = 0.5 |
注意:若依此公式計算所得的靜態當量軸承負載 P0 < Fr,則取 P0 = Fr。
6.2 軸向深溝滾珠軸承
P0 = Fa
7. 雙聯軸承
當兩個單列徑向深溝滾珠軸承採用雙聯配置(X 型、O 型或串聯)時,計算基本動態負載額定值與動態當量負載時必須考量以下關係。
7.1 X 型或 O 型雙聯配置
基本動態負載額定值
Cd = C . cos0.7(alpha)
L10 = (Cd / P)3
| 定義 | |
|---|---|
| Cd | 一對滾珠軸承的基本動態負載額定值(N) |
| alpha | 接觸角 |
| C | 單個滾珠軸承的基本動態負載額定值(N) |
| L10 | 使用壽命(百萬轉) |
| P | 動態當量負載(N) |
動態當量負載
P = X . Fr + Y . Fa
| 定義 | |
|---|---|
| P | 動態當量負載(N) |
| Fr | 負載的徑向分量(N) |
| Fa | 負載的軸向分量(N) |
| X | 一對滾珠軸承的徑向係數 |
| Y | 一對滾珠軸承的軸向係數 |
帶預壓的 X 型或 O 型雙聯配置
Fa = 0.8 (Fap + Fa1)*
| 定義 | |
|---|---|
| Fa | 有效軸向負載(N) |
| Fap | 一對滾珠軸承的預壓力(N) |
| Fa1 | 施加在預壓一對滾珠軸承上的外部軸向力(N) |
* 注意:預壓力 Fap 與軸向力 Fa1 的比值必須選取得當,確保任一軸承均不完全卸荷。在 myonic 建議的徑向間隙與接觸角範圍內,若滿足以下條件,則此要求可達到:
Fap ≥ 0.35 Fa1
無預壓或低軸向間隙的 X 型或 O 型雙聯配置
在此情況下,計算必須採用第 7.1 點所列公式。從表中查取 X 和 Y 係數時,必須將兩個軸承的滾珠總數納入考量(此處以分母「2」表示)。
f0 . Fa / (2 . Z . Dw2)
| 定義 | |
|---|---|
| Z | 滾珠數量 |
| Dw | 滾珠直徑(mm) |
7.2 串聯配置
基本動態負載額定值
Ct = C . N0.7
| 定義 | |
|---|---|
| Ct | 串聯配置的動態負載額定值(N) |
| C | 單個滾珠軸承的動態負載額定值(N) |
| N | 滾珠軸承數量 |
動態當量負載與額定壽命的計算須代入 Ct,計算方式與具有單列滾珠的單個軸承相同。X、Y 及 e 係數請查閱本頁末尾的表格。
8. 計算實例
實例 1
計算徑向深溝滾珠軸承 R 2570X 在以下工況條件下的理論額定壽命 Lh:
| 徑向負載 | Fr = 5.7 N |
| 軸向負載 | Fa = 2.8 N |
| 轉速 | n = 8000 rpm |
| 徑向間隙 | 2 / 5 μm |
逐步計算過程
步驟 1:確定極限值 e
(查 X/Y 表:徑向間隙 2–5 μm,後綴 2/5)
步驟 2:比較 Fa/Fr 與 e
→ 取 X = 0.56,Y = 2.77
步驟 3:計算動態當量負載 P
P = 0.56 · 5.7 + 2.77 · 2.8 = 3.2 + 7.8 = 11 N
步驟 4:計算使用壽命 L10
L10 = (C/P)³ = 12.9³ = 2,147 百萬轉
步驟 5:換算為小時 L10h
= L10h = 4,473 小時
徑向滾珠軸承的 X 與 Y 值
8.1 單列徑向深溝滾珠軸承
計算動態當量負載所用的徑向係數 X 與軸向係數 Y。若 Fa/Fr ≤ e,則取 X = 1,Y = 0。
| 軸承類型 | 相對軸向負載 f0·Fa/C0r | 極限值 e | Fa/Fr ≤ e | Fa/Fr > e | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| X | Y | X | Y | |||
| 徑向深溝滾珠軸承(單列) | 0.172 | 0.19 | 1 | 0 | 0.56 | 2.30 |
| 0.345 | 0.22 | 1 | 0 | 0.56 | 1.99 | |
| 0.689 | 0.26 | 1 | 0 | 0.56 | 1.71 | |
| 1.03 | 0.28 | 1 | 0 | 0.56 | 1.55 | |
| 1.38 | 0.30 | 1 | 0 | 0.56 | 1.45 | |
| 2.07 | 0.34 | 1 | 0 | 0.56 | 1.31 | |
| 3.45 | 0.38 | 1 | 0 | 0.56 | 1.15 | |
| 5.17 | 0.42 | 1 | 0 | 0.56 | 1.04 | |
| 6.89 | 0.44 | 1 | 0 | 0.56 | 1.00 | |
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