计算参数

基于 ISO 281 和轴承制造商标准









转速


小时




计算结果

当量动载荷P：
—
所需动态额定载荷 C：
—
温度系数fT：
—
速度系数 fn：
—
生命因素 fL：
—

轴承选择建议：

轻型： 选择 C 等级 20-30% 高于计算值的轴承
正常职责： 选择 C 等级为 30-50% 的轴承，高于计算值
重负： 选择 C 等级为 50-100% 的轴承，高于计算值
重型任务： 考虑特殊轴承或多轴承布置

计算器的工作原理

参考标准

国际标准：

  • ISO 281:2007 – 滚动轴承 – 额定动载荷和额定寿命
  • ISO/TS 16281 – 计算修正参考额定寿命的方法
  • ANSI/ABMA 标准 9 – 滚珠轴承的额定载荷和疲劳寿命
  • ANSI/ABMA 标准 11 – 滚子轴承的额定载荷和疲劳寿命

基本额定动载荷

基本额定动载荷 C 的计算公式为：

C = P × fL / (fT × a1)

在哪里？

  • 碳 — 基本额定动载荷（N）
  • P — 当量轴承动载荷（N）
  • 容积 — 生命因素
  • 吨 — 温度因素
  • a1 — 可靠性因素

等效动载荷

对于径向和轴向联合载荷：

P = X × Fr + Y × Fa

其中 X 和 Y 是取决于 Fa/Fr 比率和轴承类型的因素。

寿命系数计算

寿命系数是根据所需寿命计算得出的：

fL = (L10h × n × 60 / 10⁶)^(1/p)

其中，对于滚珠轴承，p = 3；对于滚柱轴承，p = 10/3。

温度效应

工作温度影响轴承能力：

  • 最高 150°C (302°F)： fT = 1.0
  • 200°C（392°F）： fT = 0.90
  • 250°C（482°F）： fT = 0.75
  • 300°C（572°F）： fT = 0.60

轴承类型选择指南

  • 滚珠轴承： 高速、中等负载、低摩擦
  • 圆柱滚子： 高径向载荷，中等速度
  • 调心滚子： 重载、错位能力
  • 圆锥滚子： 组合载荷，高刚度
  • 滚针： 高径向载荷，紧凑设计

重要注意事项

  • 始终考虑关键应用的安全因素
  • 考虑冲击载荷和振动
  • 适当的润滑对于实现预期的使用寿命至关重要
  • 污染会显著缩短轴承寿命
  • 考虑轴承布置（固定/浮动）以应对热膨胀

使用示例和价值选择指南

示例 1：电动机轴承

设想： 30 kW 电机，皮带传动

  • 轴承类型： 滚珠轴承（深沟球轴承）
  • 径向载荷： 2500 N（皮带张力）
  • 轴向载荷： 200 N（小推力）
  • 速度 1480转/分
  • 所需寿命： 40000小时
  • 温度： 70°C
  • 可靠性： 90%
  • 结果： C ≈ 35 kN → 选择 6309 (C = 52.7 kN)
示例 2：泵轴轴承

设想： 悬臂式叶轮离心泵

  • 轴承类型： 调心滚子轴承
  • 径向载荷： 8000 N（叶轮重量+液压）
  • 轴向载荷： 3000 N（推力负荷）
  • 速度 2950转/分
  • 所需寿命： 50000小时
  • 温度： 85°C
  • 可靠性： 95%
  • 结果： C ≈ 125 kN → 选择 22218 (C = 170 kN)
示例3：变速箱输出轴

设想： 承受高径向载荷的工业齿轮箱

  • 轴承类型： 圆锥滚子轴承
  • 径向载荷： 15000牛顿
  • 轴向载荷： 5000 N（斜齿轮推力）
  • 速度 150转/分
  • 所需寿命： 10万小时
  • 温度： 90°C
  • 可靠性： 98%
  • 结果： C ≈ 220 kN → 选择 32220 (C = 298 kN)

如何选择价值观

轴承类型选择
  • 滚珠轴承：
    • 转速高达 20,000 RPM
    • 轻到中等负载
    • 低摩擦要求
    • 法/法 < 0.5 典型值
  • 圆柱滚子：
    • 仅限高径向载荷
    • 无轴向承载能力（NJ、NUP除外）
    • 允许自由轴向运动
    • 高速能力
  • 调心滚子：
    • 非常重的负载
    • 错位最大可达 2°
    • 组合负载正常
    • 降低速度限制
  • 圆锥滚子：
    • 高组合载荷
    • 需要高刚度
    • 通常成对出现
    • Fa/Fr 高达 1.5
负载计算技巧
  • 皮带传动： 径向载荷=1.5-2.5×皮带张力
  • 齿轮传动： 包括分离力和动态因素
  • 悬臂载荷： 计算轴承的力矩载荷
  • 动态因素：
    • 轻度冲击：×1.2-1.5
    • 中度冲击：×1.5-2.0
    • 重震：×2.0-3.0
不同应用的寿命要求
  • 8,000-12,000小时： 家用电器、手动工具
  • 20,000-30,000小时： 每天运行8小时的机器
  • 40,000-50,000小时： 每日运营16小时
  • 60,000-100,000小时： 24小时连续运行
  • 100,000-200,000小时： 关键设备，无故障
温度考虑
  • 标准轴承： -30°C 至 +120°C
  • 高温轴承： 使用特殊油脂可达到 200°C
  • 稳定轴承： 最高 250°C（S1 后缀）
  • 特殊轴承： 最高 350°C（S2、S3 后缀）
  • 请注意： 更高的温度需要特殊的润滑剂
可靠性因子选择
  • 90%（a1=1.0）： 标准工业应用
  • 95%（a1=0.62）： 重要设备
  • 96%（a1=0.53）： 关键流程
  • 97%（a1=0.44）： 安全至关重要
  • 98%（a1=0.33）： 航空航天、医疗
  • 99%（a1=0.21）： 极其关键，不容有失