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:

  • 靜止
  • 極緩慢的擺動
  • 極低轉速
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 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

Fa / (Z · Dw²) = 2.8 / 8 = 0.35  →  e = 0.12
(查 X/Y 表:徑向間隙 2–5 μm,後綴 2/5)

步驟 2:比較 Fa/Fr 與 e

Fa / Fr = 2.8 / 5.7 = 0.5 > e (0.12)
→ 取 X = 0.56,Y = 2.77

步驟 3:計算動態當量負載 P

P = X · Fr + Y · Fa
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

C / P = 142 / 11 = 12.9
L10 = (C/P)³ = 12.9³ = 2,147 百萬轉

步驟 5:換算為小時 L10h

L10h = L10 · 10⁶ / (60 · n) = 2,147 · 10⁶ / (60 · 8,000)
= 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) 0.1720.19100.562.30
0.3450.22100.561.99
0.6890.26100.561.71
1.030.28100.561.55
1.380.30100.561.45
2.070.34100.561.31
3.450.38100.561.15
5.170.42100.561.04
6.890.44100.561.00

中間值可透過線性插值計算。

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