軸承尺寸的選用
2016-01-05
確定軸承尺寸參數
在許多場合，軸承的內孔尺寸已經由機器或裝置的結構具體所限定。不論工作壽命，靜負荷安全系數和經濟性是否都達到要求，在最終選定軸承其余尺寸和結構形式之前，都必須經過尺寸演算。該演算包括將軸承實際載荷跟其載荷能力進行比較。滾動軸承的靜負荷是指軸承加載后是靜止的（內外圈間無相對運動）或旋轉速度非常低。在這種情況下，演算滾道和滾動體過量塑性變形的安全系數。大部分軸承受動負荷，內外圈做相對運動，尺寸演算校核滾道和滾動體早期疲勞損壞安全系數。只有在特殊情況時，才根據DIN ISO 281對實際可達到的工作壽命做名義壽命演算。對注重經濟性能的設計來說，要盡可能充分的利用軸承的承載能力。要想越充分的利用軸承，那么對軸承尺寸選用的演算精確性就越重要。
靜負荷軸承
計算靜負荷安全系數Fs有助于確定所選軸承是否具有足夠的額定靜負荷。 FS =CO/PO 其中FS靜負荷安全系數，CO額定靜負荷[KN]，PO當量靜負荷[KN] 靜負荷安全系數FS是防止滾動零件接觸區出現永久性變形的安全系數。對于必須平穩運轉、噪音特低的軸承，就要求FS的數值高；只要求中等運轉噪聲的場合，可選用小一些的FS；一般推薦采用下列數值： FS=1.5~2.5適用于低噪音等級 FS=1.0~1.5適用于常規噪音等級 FS=0.7~1.0適用于中等噪音等級額定靜負荷CO[KN]已在表中為每一品種規格的軸承列出。該負荷（對向心軸承來說是徑向力，對推力軸承而言則是軸向力），在滾動體和滾道接觸區域的中心產生的理論壓強為： -4600 N/MM2 自調心球軸承 -4200 N/MM2 其它類型球軸承 -4000 N/MM2 所有滾子軸承在額定靜負荷CO的作用下，在滾動體和滾道接觸區的最大承載部位，所產生的總塑性變形量約為滾動體直徑的萬分之一。當量靜負荷PO[KN]是一個理論值，對向心軸承而言是徑向力，對推力軸承來講是軸向和向心力。PO在滾動體和滾道的最大承載接觸區域中心所產生的應力，與實際負荷組合所產生得應力相同。 PO=XO*F r+Ys*Fa[KN] 其中PO 當量靜負荷，Fr徑向負荷，Fa軸向負荷，單位都是千牛頓，XO徑向系數，YO軸向系數。
動負荷軸承
DIN ISO 281所規定的動負荷軸承計算標準方法的基礎是材料疲勞失效（出現凹坑），壽命計算公式為： L10=L=(C/P)P [106轉] 其中L10=L 名義額定壽命 [106轉] C 額定動負荷 [KN] P 當量動負荷 [KN] P 壽命指數 L10是以100萬轉為單位的名義額定壽命 [106轉] C 額定動負荷 [KN] P 壽命指數 L10是以100萬轉為單位的名義額定壽命。對于一大組相同型號的軸承來說，其中90％應該達到或者超過該值。額定動負荷C [KN]在每一類軸承的參數表中都可以找到，在該負荷作用下，軸承可以達到100萬轉的額定壽命。當量動負荷P [KN]是一項理論值，對向心軸承而言是徑向力，對推力軸承來說是軸向力。其方向、大小恒定不變。當量動負荷作用下的軸承壽命與實際負荷組合作用時相同。 P=X*Fr+Y*Fa 其中：P當量動負荷，Fr徑向負荷，Fa軸向負荷，單位都是千牛頓，X徑向系數，Y軸向系數。不同類型軸承的X,Y值及當量動負荷計算依據，可在各類軸承的表格和前言中找到。球軸承和滾子軸承的壽命指數P有所不同。對球軸承，P=3 對滾子軸承，P=10/3
變負荷及變速度
如果軸承動負荷的值及速度隨時間而變化，那么在計算當量負荷時就得有相應的考慮。連續的負荷及速度曲線就要用分段近似值來替代。當量動負荷的計算公式變為：
滾動軸承的最小負荷
過小的負荷加上潤滑不足，會造成滾動體打滑，導致軸承損壞。保持架軸承的最小負荷系數P/C=0.02,而滿裝軸承的最小負荷系數P/C=0.04(P為當量動負荷，C為額定動負荷)
軸承的精度與等級
滾動軸承的精度分（主要）尺寸精度與旋轉精度。精度等級已標準化，分為P０級、P６級、P５級、P４級、P２級五個等級。
精度從０級起依次提高，對于一般用途0級已足夠，但在用于表1所示條件或場合時，需要5級或更高的精度。
以上的精度等級雖然是以ISO標準為基準制定的，但其稱呼在各國標準中有所不同。
表２列出了各種軸承型式所適用的精度等級以及各國標準之間的比較。 尺寸精度（與軸及外殼安裝有關的項目）
１、內徑、外徑、寬度及裝配寬度的允許偏差
２、滾子組內復圓直徑及外復圓直徑的允許偏差
３、倒角尺寸的允許界限值
４、寬度的允許變動量 旋轉精度（與旋轉體跳動有關的項目）
１、內圈及外圈的允許徑向跳動和軸向跳動
２、內圈的允許橫向跳動
３、外徑面傾斜度的允許變動量
４、推力軸承滾道厚度的允許變動量
５、圓錐孔的允許偏差和允許變動量
在許多場合，軸承的內孔尺寸已經由機器或裝置的結構具體所限定。不論工作壽命，靜負荷安全系數和經濟性是否都達到要求，在最終選定軸承其余尺寸和結構形式之前，都必須經過尺寸演算。該演算包括將軸承實際載荷跟其載荷能力進行比較。滾動軸承的靜負荷是指軸承加載后是靜止的（內外圈間無相對運動）或旋轉速度非常低。在這種情況下，演算滾道和滾動體過量塑性變形的安全系數。大部分軸承受動負荷，內外圈做相對運動，尺寸演算校核滾道和滾動體早期疲勞損壞安全系數。只有在特殊情況時，才根據DIN ISO 281對實際可達到的工作壽命做名義壽命演算。對注重經濟性能的設計來說，要盡可能充分的利用軸承的承載能力。要想越充分的利用軸承，那么對軸承尺寸選用的演算精確性就越重要。
靜負荷軸承
計算靜負荷安全系數Fs有助于確定所選軸承是否具有足夠的額定靜負荷。 FS =CO/PO 其中FS靜負荷安全系數，CO額定靜負荷[KN]，PO當量靜負荷[KN] 靜負荷安全系數FS是防止滾動零件接觸區出現永久性變形的安全系數。對于必須平穩運轉、噪音特低的軸承，就要求FS的數值高；只要求中等運轉噪聲的場合，可選用小一些的FS；一般推薦采用下列數值： FS=1.5~2.5適用于低噪音等級 FS=1.0~1.5適用于常規噪音等級 FS=0.7~1.0適用于中等噪音等級額定靜負荷CO[KN]已在表中為每一品種規格的軸承列出。該負荷（對向心軸承來說是徑向力，對推力軸承而言則是軸向力），在滾動體和滾道接觸區域的中心產生的理論壓強為： -4600 N/MM2 自調心球軸承 -4200 N/MM2 其它類型球軸承 -4000 N/MM2 所有滾子軸承在額定靜負荷CO的作用下，在滾動體和滾道接觸區的最大承載部位，所產生的總塑性變形量約為滾動體直徑的萬分之一。當量靜負荷PO[KN]是一個理論值，對向心軸承而言是徑向力，對推力軸承來講是軸向和向心力。PO在滾動體和滾道的最大承載接觸區域中心所產生的應力，與實際負荷組合所產生得應力相同。 PO=XO*F r+Ys*Fa[KN] 其中PO 當量靜負荷，Fr徑向負荷，Fa軸向負荷，單位都是千牛頓，XO徑向系數，YO軸向系數。
動負荷軸承
DIN ISO 281所規定的動負荷軸承計算標準方法的基礎是材料疲勞失效（出現凹坑），壽命計算公式為： L10=L=(C/P)P [106轉] 其中L10=L 名義額定壽命 [106轉] C 額定動負荷 [KN] P 當量動負荷 [KN] P 壽命指數 L10是以100萬轉為單位的名義額定壽命 [106轉] C 額定動負荷 [KN] P 壽命指數 L10是以100萬轉為單位的名義額定壽命。對于一大組相同型號的軸承來說，其中90％應該達到或者超過該值。額定動負荷C [KN]在每一類軸承的參數表中都可以找到，在該負荷作用下，軸承可以達到100萬轉的額定壽命。當量動負荷P [KN]是一項理論值，對向心軸承而言是徑向力，對推力軸承來說是軸向力。其方向、大小恒定不變。當量動負荷作用下的軸承壽命與實際負荷組合作用時相同。 P=X*Fr+Y*Fa 其中：P當量動負荷，Fr徑向負荷，Fa軸向負荷，單位都是千牛頓，X徑向系數，Y軸向系數。不同類型軸承的X,Y值及當量動負荷計算依據，可在各類軸承的表格和前言中找到。球軸承和滾子軸承的壽命指數P有所不同。對球軸承，P=3 對滾子軸承，P=10/3
變負荷及變速度
如果軸承動負荷的值及速度隨時間而變化，那么在計算當量負荷時就得有相應的考慮。連續的負荷及速度曲線就要用分段近似值來替代。當量動負荷的計算公式變為：
滾動軸承的最小負荷
過小的負荷加上潤滑不足，會造成滾動體打滑，導致軸承損壞。保持架軸承的最小負荷系數P/C=0.02,而滿裝軸承的最小負荷系數P/C=0.04(P為當量動負荷，C為額定動負荷)
軸承的精度與等級
滾動軸承的精度分（主要）尺寸精度與旋轉精度。精度等級已標準化，分為P０級、P６級、P５級、P４級、P２級五個等級。
精度從０級起依次提高，對于一般用途0級已足夠，但在用于表1所示條件或場合時，需要5級或更高的精度。
以上的精度等級雖然是以ISO標準為基準制定的，但其稱呼在各國標準中有所不同。
表２列出了各種軸承型式所適用的精度等級以及各國標準之間的比較。 尺寸精度（與軸及外殼安裝有關的項目）
１、內徑、外徑、寬度及裝配寬度的允許偏差
２、滾子組內復圓直徑及外復圓直徑的允許偏差
３、倒角尺寸的允許界限值
４、寬度的允許變動量 旋轉精度（與旋轉體跳動有關的項目）
１、內圈及外圈的允許徑向跳動和軸向跳動
２、內圈的允許橫向跳動
３、外徑面傾斜度的允許變動量
４、推力軸承滾道厚度的允許變動量
５、圓錐孔的允許偏差和允許變動量