准确计算作用在轴承位置上的力和力矩,是选择最佳轴承尺寸和保证所需使用寿命的先决条件。以下内容基于 myonic 官方技术手册编写。
1. 负载的确定 (Calculation of Loads)
必须考虑所有作用力,包括运动部件重量、离心力、动态力(加速/减速)以及皮带或齿轮传动产生的力。
1.1 纯径向载荷 (Pure Radial Load)
当外力垂直于轴线作用时:
负载分布 Case 1
负载分布 Case 2
径向载荷公式:
Fr = Qr / 2
(假设负载位于两轴承正中央)
1.2 联合载荷 (Combined Loads)
当外力 Q 以角度 β 作用时,必须将其分解为径向分量 (Qr) 和轴向分量 (Qa)。
| 负载分量 | 分解公式 | 应用于轴承 |
|---|---|---|
| 径向分量 Qr | Qr = Q · cos β | Fr = Qr(双联配置) |
| 轴向分量 Qa | Qa = Q · sin β | Fa = Qa(双联配置) |
2. 动态当量负载 (Equivalent Dynamic Load, P)
用于计算轴承的额定使用寿命 (L10)。当量负载 P 是将实际的径向和轴向载荷转换为对寿命影响相同的单一假设负载。
计算公式
| 轴承类型 | 公式 (P) |
|---|---|
| 径向深沟球轴承 (Radial deep groove ball bearings) | P = X · Fr + Y · Fa |
| 轴向深沟球轴承 (Axial deep groove ball bearings) | P = Fa |
关于系数 X 和 Y:
这些系数取决于比率 Fa / Fr 以及相对轴向载荷 f0 · Fa / C0。具体数值请参阅「使用寿命计算」页面中的系数表。
3. 静态当量负载 (Equivalent Static Load, P0)
用于校核静止或极低速运转(n < 10 rpm)时的轴承承载能力,确保不会发生永久变形。
计算公式
| 轴承类型 | 公式 (P0) | 系数值 |
|---|---|---|
| 径向深沟球轴承 | P0
= X0 · Fr + Y0 · Fa ⚠️ 若 P0 < Fr,则 P0 = Fr |
X0 = 0.6 Y0 = 0.5 |
| 轴向深沟球轴承 | P0 = Fa | - |
4. 静态负载安全系数 (Static Load Safety Factor, S0)
静态安全系数 S0 表示基本额定静载荷 C0 与静态当量负载 P0 的比值,用于评估安全性。
计算公式:
S0 = C0 / P0
或者用于确定所需的 C0: C0 = S0 · P0
S0 推荐值 (Guideline Values)
| 操作条件 | S0 范围 |
|---|---|
| 低要求 (Low requirements) 运转平稳、无振动 | 0.5 ... 0.7 |
| 正常要求 (Normal requirements) 标准运转条件、无显著振动 | 1.0 ... 1.2 |
| 高要求 (High requirements) 冲击负载、高可信赖性要求 | 1.5 ... 2.0 |