滚动轴承设计计算

一、两种计算模式说明

本页支持两种计算模式，对应轴承设计的两个不同环节：

对比项	试选轴承	计算寿命
设计目的	根据载荷与寿命要求选出合适的轴承型号	校核已选轴承的使用寿命是否满足要求
核心输出	所需基本额定动载荷 C	轴承实际寿命 Lh
核心公式	C = P·fd·fh / (fn·ft·fm)	Lh = 106/(60n)·(Cr/Pd)ε
校核判据	C ≤ Cr，且 C0 ≤ C0r	Lh ≥ Lh'
寿命因数 fh	需要（由要求寿命计算，用于求 C）	不需要
安全因数 S0	需要（用于静载荷校核）	不需要

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二、当量动载荷 P（两种模式通用）

P = X · F_r + Y · F_a

• F_r — 径向载荷 (N)
• F_a — 轴向载荷 (N)
• X — 径向系数；Y — 轴向系数

X、Y 的取值取决于轴承类型和 F_a/F_r 与判断系数 e 的关系：

轴承类型	e	当 Fa/Fr ≤ e	当 Fa/Fr > e
深沟球轴承	根据 Fa/(f0·C0r) 插值	X=1, Y=0	X=0.56, Y 插值
调心球轴承	0.27	X=1, Y=0	X=0.65, Y=2.38
角接触球轴承(C型,α=15°)	0.46	X=1, Y=0	X=0.44, Y=1.19
圆柱滚子/滚针轴承	0	X=1, Y=0（仅承受径向载荷）
调心滚子轴承	0.32	X=1, Y=0	X=0.67, Y=2.10
圆锥滚子轴承	0.37	X=1, Y=0	X=0.40, Y=1.60
推力球/推力滚子轴承	0	X=0, Y=1（仅承受轴向载荷）

深沟球轴承 e 值插值表（基于 F_a/(f₀·C_0r)，取 f₀=14.7）：

Fa/(f0·C0r)	0.014	0.028	0.056	0.084	0.110	0.170	0.280	0.420	0.560
e	0.19	0.22	0.26	0.28	0.30	0.34	0.38	0.42	0.44
Y	2.30	1.99	1.71	1.55	1.45	1.31	1.15	1.04	1.00

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三、试选轴承模式：所需基本额定动载荷 C

C = P · f_d · f_h / (f_n · f_t · f_m)

选型判据：所选轴承的基本额定动载荷 C_r（查表值）应满足 C ≤ C_r，据此在轴承表中试选轴承。

化工版与机工版的区别在于引入了力矩载荷因数 f_m，用于考虑化工设备中常见的力矩载荷影响。

额定静载荷校核（本模式需输入安全因数 S₀）：

P_0r = max(0.6·F_r + 0.5·F_a,  F_r)

C₀ = S₀ · P_0r

校核判据：C₀ ≤ C_0r（轴承查表值），满足则静载荷合格。

安全因数 S₀ 选取参考：

使用要求	S0(球轴承)	S0(滚子轴承)
旋转精度及运转平稳性要求高	≥2	≥1.3~2.5
一般使用要求	≥1	≥0.7~1.4
对旋转精度及运转平稳性要求不高	≥0.5	≥0.4~0.8

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四、计算寿命模式：轴承寿命 L_h

含冲击因数的当量动载荷：

P_d = P · f_d · f_m

基本额定寿命（百万转）：

L₁₀ = (C_r / P_d)^ε

转换为工作小时数：

L_h = 10⁶ / (60n) × L₁₀

其中 ε 为寿命指数：球轴承 ε = 3；滚子轴承 ε = 10/3。

校核判据：L_h ≥ L_h'（要求寿命），满足则轴承寿命合格。

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五、各修正因数说明

1. 速度因数 f_n（自动计算，两种模式均用）：

• 球轴承(ε=3)：f_n = (100/n)^1/3
• 滚子轴承(ε=10/3)：f_n = (100/n)^3/10

2. 寿命因数 f_h（自动计算，仅试选轴承模式使用）：

• 球轴承(ε=3)：f_h = (L_h'/500)^1/3
• 滚子轴承(ε=10/3)：f_h = (L_h'/500)^3/10

3. 冲击载荷因数 f_d（用户查表选取，两种模式均用）：

载荷性质	fd	举例
无冲击或轻微冲击	1.0~1.2	电机、气风机、通风机、水泵
中等冲击	1.2~1.8	车辆、机床、起重机、冶金设备
强大冲击	1.8~3.0	破碎机、轧钢机、石油钻机

4. 温度因数 f_t（用户查表选取，两种模式均用）：

工作温度/℃	<120	125	150	175	200	225	250	300
ft	1.00	0.95	0.90	0.85	0.80	0.75	0.70	0.60

5. 力矩载荷因数 f_m（化工版特有，用户查表选取，两种模式均用）：

载荷性质	fm
无力矩载荷或轻微力矩	1.00
中等力矩载荷	1.20~1.50
较大力矩载荷	1.50~2.00

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六、计算流程总结

试选轴承模式：

1. 根据轴承类型确定 ε、X、Y、e 系数
2. 计算当量动载荷 P = X·F_r + Y·F_a
3. 自动计算速度因数 f_n 和寿命因数 f_h
4. 计算所需基本额定动载荷 C = P·f_d·f_h / (f_n·f_t·f_m)
5. 试选轴承，校核 C ≤ C_r（动载荷校核）
6. 计算静载荷 P_0r 和 C₀，校核 C₀ ≤ C_0r（静载荷校核）

计算寿命模式：

1. 根据已选轴承及轴承类型确定 ε、X、Y、e 系数
2. 计算当量动载荷 P = X·F_r + Y·F_a
3. 计算含冲击因数的当量动载荷 P_d = P·f_d·f_m
4. 计算实际寿命 L_h = 10⁶/(60n) × (C_r/P_d)^ε
5. 校核 L_h ≥ L_h'（寿命校核）