理解轴承载荷

轴承虽然是小部件，但作用却很大。

从支撑旋转轴中的载荷到吸收涡轮机中的轴向推力，轴承承担的工作包罗万象。

轴承性能的核心是载荷，即轴承能承受多大的力，以及在各种工作条件下如何施加该力。

本指南分析了不同类型的轴承载荷、它们对性能的影响以及为应用选择轴承时应考虑的因素。

什么是轴承载荷？

轴承载荷是施加在轴承上的力或压力的大小。

具体来说，力从一个轴承套圈通过部分或全部滚动体传递到另一个轴承套圈。

通常情况下，应用载荷从轴传递到轴承内圈，然后再传递到外圈。

轴承可承受各种载荷，如径向载荷、轴向载荷、离心载荷等。

轴承载荷的大小和方向取决于各种载荷因素和载荷条件，包括设备重量、运行速度、加速度、减速度、冲击、振动、温度和润滑。

不对中的校准、安装或维护也会影响轴承载荷。

了解轴承径向载荷

轴承径向载荷垂直于轴的轴承轴线，作用在外圈上，由设备重量或旋转部件的力引起。

要计算径向载荷能力，需要确定被支撑部件的重量和作用在这些部件上的力，将载荷分摊到各个轴承上，并确保计算出的载荷在所选轴承的最大载荷能力范围内，并符合制造商的技术规范。

典型的径向载荷包括水平轴组件、齿轮、滑轮和切削工具等的重量。

如果您的应用需要轴承承受径向载荷，那么径向球轴承、圆柱滚子轴承 或低接触角角接触轴承将是您的最佳选择。

深沟球轴承也能胜任工作，但最好用于较轻的负载。

轴承径向负荷

了解轴承轴向载荷

轴向载荷也称为推力载荷，与轴的轴线平行，作用在轴承的内圈或外圈上。

轴向载荷由推力或拉力引起，可以是单向的，也可以是双向的。

它们均匀地传递力，形成平衡的载荷分布。

角接触轴承的接触角较大，通常在 25° 左右，是轴向载荷应用的良好选择。

但是，在承受偏置轴向载荷时，内圈会受到力矩作用，导致轴承滚动体上的载荷分布不均匀。

要计算轴向载荷能力，需要考虑轴承尺寸、材料和几何形状，以及载荷方向和大小。

制造商根据标准化公式和测试对轴承进行评级。

高轴向载荷的应用包括泵、汽车变速箱和压缩机。

轴承轴向载荷

什么是联合载荷？

在许多应用中，轴承会同时承受径向力和轴向力。这就是所谓的组合载荷。

在齿轮箱、汽车轮毂和电机等负载方向和大小动态变化的系统中，需要能够承受这种负载的轴承。

角接触球轴承 或圆锥滚子轴承等类型的轴承可以有效地处理这些负载，但也有其他类型的轴承。

这些设计可以同时管理径向和轴向载荷，从而适应多方向载荷。

选择能够承受组合载荷的轴承，可以获得更好的性能、更长的使用寿命和更高的可靠性。

轴承载荷对机械的影响

选择具有足够承载能力的合适轴承对于机器的高效运行和耐用性至关重要。

过低的承载能力会导致早期故障、停机、维修和安全风险，而过高的负载则会导致过热、磨损和能耗增加。

不正确的承载能力会导致灾难性故障、安全隐患和代价高昂的停机时间。

请咨询专家或轴承制造商，以确保为您的应用提供适当的容量。

计算轴承载荷

轴承承载能力可通过各种公式和软件程序计算，包括轴承制造商提供的产品目录、在线计算器和有限元分析 (FEA) 模拟。

最常用的径向和轴向载荷计算公式为

• 径向承载能力 = (C/P)^(1/3) x_Fr
• 轴向承载能力 = (_C0/P)^(1/2) x_Fa

在此公式中

C "为基本额定动态径向载荷、

"P" 是当量动载荷、

_"C0"为基本额定静载荷、

"_Fr" 为径向载荷、

_"Fa"为轴向载荷。

在计算轴承承载能力时，若要获得准确的结果，请咨询专家意见或使用轴承制造商提供的软件程序。

轴承载荷和寿命计算

动态径向额定载荷 (C) 是估算轴承寿命的关键。

L10 额定寿命公式用于计算 90% 相同轴承在给定载荷下仍能运转的转数。

轴承寿命公式：

L10 = (C / P)^3 × 10^6 转

其中

• C = 基本额定动载荷
• P = 等效轴承动载荷

该公式表明，即使增加很小的载荷（P）也会缩短轴承的寿命，而减少载荷则会延长轴承的寿命。

因此，在选择轴承时，应考虑到这一点，以获得最佳性能和更长的使用寿命。

选择能承受离心负荷的轴承

对于高速应用而言，选择具有足够离心负荷能力的轴承对于防止过早失效至关重要。

离心负荷会导致轴承变形、振动和疲劳。

要计算离心载荷能力，可使用一些公式和软件程序，如制造商目录中的公式、在线计算器和有限元分析模拟。

最常用的公式是

离心负载能力 = (C0/P) x V^2 x 10^-9

其中

_"C0"为基本额定静载荷、

"P" 是等效轴承动载荷、

V "是轴承转速，单位为转/分。

轴承离心载荷

离心轴承载荷来自应用的转速，尤其是涡轮机和离心机等高速应用。

当内圈旋转时，滚动体希望沿直线切向运动，但外圈必须迫使它们沿轴承的圆弧运动。

这种相互作用产生了离心径向载荷。

应用的最高速度有时会受到其产生的强大离心载荷的限制。

为工作选择合适的轴承

选择轴承时要考虑应用要求、负载类型、速度、环境和温度。

球轴承适用于中低负荷，滚子轴承设计用于处理较高负荷，滑动轴承适用于低速高负荷机械。

通过定期检查、清洁和润滑来维护轴承，以确保最佳性能和使用寿命。

在为您的机器最终选择轴承之前，您需要充分了解不同类型的负载如何作用于轴承，以及哪种轴承最适合管理这些负载。

下表对主要载荷类型和每种载荷类型的最佳轴承选择进行了快速比较。

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