濟南市鴻慷機電設備有限公司位于交通便利的泉城濟南，是全球生產(chǎn)滾動(dòng)軸承和直線(xiàn)運動(dòng)產(chǎn)品的領(lǐng)導企業(yè)---德國舍弗勒集團在山東的授權代理商。公司專(zhuān)營(yíng)舍弗勒集團旗下兩大品牌INA軸承和FAG軸承，是一家順應經(jīng)濟發(fā)展需要而誕生的專(zhuān)業(yè)化新型高端軸承公司。多年來(lái)一直從事軸承的銷(xiāo)售和售后技術(shù)支持，在機械行業(yè)技術(shù)方面有著(zhù)非常豐富的經(jīng)驗，今天濟南鴻慷機電進(jìn)口軸承專(zhuān)家為大家介紹一下滾動(dòng)軸承的壽命計算。

 

  一、 軸承壽命的基本概念 

 

  根據最新的滾動(dòng)軸承疲勞壽命理論，一只設計優(yōu)秀、材質(zhì)卓越、制造精良而且安裝正確的軸承，只要其承受的負荷足夠輕松（不大于該軸承相應的某個(gè)持久性極限負荷值），則這個(gè)軸承的材料將永遠不會(huì )產(chǎn)生疲勞損壞。因此，只要軸承的工作環(huán)境溫度適宜而且變化幅度不大，絕對無(wú)固體塵埃、有害氣體和水分侵入軸承，軸承的潤滑充分而又恰到好處，潤滑劑絕對純正而無(wú)雜質(zhì)，并且不會(huì )老化變質(zhì)……，則這個(gè)軸承將會(huì )無(wú)限期地運轉下去。 

 

  這個(gè)理論的重大意義不僅在于它提供了一個(gè)比ISO壽命方程更為可靠的預測現代軸承壽命的工具，而且在于它展示了所有滾動(dòng)軸承的疲勞壽命都有著(zhù)可觀(guān)的開(kāi)發(fā)潛力，并展示了開(kāi)發(fā)這種潛力的途徑，因而對軸承產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、質(zhì)量管理和應用技術(shù)有著(zhù)深遠的影響。 

 

  但是，軸承的無(wú)限只有在實(shí)驗室的條件下才有可能“實(shí)現”，而這樣的條件對于在一定工況下現場(chǎng)使用的軸承來(lái)說(shuō)，既難辦到也太昂貴。 

 

  現場(chǎng)使用軸承，其工作負荷往往大于其相應的疲勞持久性極限負荷，在工作到一定的期限后，或晚或早總會(huì )由于本身材料達致電疲勞極限，產(chǎn)生疲勞剝落而無(wú)法繼續使用。即使某些軸承的工作負荷低于其相應的持久性極限負荷，也會(huì )由于難以根絕的軸承污染問(wèn)題而發(fā)生磨損失效。總之，現場(chǎng)使用中的軸承或多或少總不能充分具備上述實(shí)驗室所具備的那些條件，而其中任一條件稍有不足，都會(huì )縮短軸承的可用期限，這就產(chǎn)生了軸承的壽命問(wèn)題。 

 

  一般地說(shuō)，滾動(dòng)軸承的壽命是指滾動(dòng)軸承在實(shí)際的服務(wù)條件下（包括工作條件、環(huán)境條件和維護和保養條件等），能持續保持滿(mǎn)足主動(dòng)要求的工作性能和工作精度的特長(cháng)服務(wù)期限。 

 

  二、 可計算的軸承壽命類(lèi)別 

 

  滾動(dòng)軸承的失效形式多種多樣，但其中多數失效形式迄今尚無(wú)可用的壽命計算方法，只有疲勞壽命、磨損壽命、潤滑壽命和微動(dòng)壽命可以通過(guò)計算的方法定量地加以評估。 

 

  1、疲勞壽命 在潤滑充分而其他使用條件正常的情況下，滾動(dòng)軸承常因疲勞剝落而失效，其期限疲勞壽命可以樣本查得有關(guān)數據，按規定的公式和計算程序以一定的可靠性計算出來(lái)。 

 

  2、磨損壽命 機床主軸承取大直徑以保證其高剛度，所配軸承的尺寸相應也大，在其遠末達到疲勞極限之前，常因磨損而喪失要精度以致無(wú)法繼續使用，對這類(lèi)軸承必須用磨損壽命來(lái)徇其可能性的服務(wù)期限。實(shí)際上，現場(chǎng)使用的軸承大多因過(guò)度磨損而失效，所以也必須考慮磨損壽命問(wèn)題。 

 

  3、潤滑壽命 主要對于雙面帶密封的脂潤滑軸承，一次填脂以后不再補充加脂，此時(shí)軸承有壽命便取決于滾脂的使用壽命。 

 

  4、微動(dòng)磨蝕壽命 絞車(chē)、懸臂式起微型重機和齒輪變速箱以及汽車(chē)離合器等機構中的軸承，在其非運轉狀態(tài)下受到振動(dòng)負荷所產(chǎn)生的微動(dòng)磨蝕損傷。往往會(huì )發(fā)展成軸承失效的主導原因，對這類(lèi)機構中的軸承，有時(shí)需要計算其微動(dòng)磨蝕壽命。 

 

  現將此四種壽命類(lèi)別及其計算方法分別加以介紹。 

 

  一、 滾動(dòng)軸承的疲勞壽命 

 

  1、 軸承疲勞壽命的基本概念 

 

  一般意義的軸承疲勞壽命是指一定技術(shù)狀態(tài)下（結構、工藝狀態(tài)、配合、安裝、游隙和潤滑狀態(tài)等）的滾動(dòng)軸承，在主機的實(shí)際使用狀態(tài)下運轉，直至滾動(dòng)表面發(fā)生疲勞而不能滿(mǎn)足主機要求時(shí)的軸承內、外圈（軸、座圈）相對旋轉次數的總值——總轉數。當軸承轉更大致恒定或為已知，疲勞壽命可用與總轉數相應的運轉總小時(shí)數來(lái)表示，此外，還應注意： 

 

  1、 影響軸承疲勞壽命的因素非常多，無(wú)法全部加以估計或通過(guò)標準試驗條件而加以消除，這造成軸承實(shí)際疲勞壽命有很大的離散性，因此軸承疲勞壽命的表達參數為額定壽命L10,在ISO推薦標準R281中對L10的涵義明確規定如下： 

 

  “數量上足夠多的相同的一批軸承，其額定壽命L10用轉數（或在轉速不變時(shí)用小時(shí)數來(lái)表示，該批軸承中有90%在疲勞剝落發(fā)生前能達到或超過(guò)此轉數（或小時(shí)數）”。迄今為止，世界各國都遵從上述規定。 

 

  在美國等一些國家中，還用用中值壽命的概念。中值壽命LM是指一批相同軸承的中值壽命，即指其中50%的軸承在疲勞剝落前能夠達到或超過(guò)總轉數，或在一定轉速下的工作不時(shí)數，中值壽命LM不是一批軸承壽命的算術(shù)平均值。一般中值壽命LM是額定壽命的5倍左右。 

 

  2、 額定壽命的概念只適用于數量足夠的一批軸承，而不適用于個(gè)別軸承。 

 

  例如有40套6204軸承按其使用條算得其額定壽命為1000h而不致發(fā)生疲勞破壞，其余的4套則可能不到1000h即出現疲勞失效的軸承，額定疲勞壽命的意義就代表這批軸承在正常發(fā)揮其材料潛力時(shí)可期望的壽命。因此在大多數情況下，用戶(hù)在選擇軸承時(shí)仍先作疲勞壽命計算，再根據實(shí)際失效類(lèi)別進(jìn)行校核，例如磨損壽命校核，取計算結果中的較小值為軸承計算壽命。 

 

  二、 軸承疲勞壽命的估計方法 

 

  軸承疲勞壽命的估計方法有計算方法和試驗湛支兩種。 

 

  按規定公式和計算規則計算出來(lái)的軸承疲勞壽命作為計算疲勞壽命，所算出總轉數值規定為內圈或軸圈轉動(dòng)（此時(shí)外圈或座圈為固定）時(shí)的總轉數值。 

 

  按照我國規定的標準試驗方法（ZQ 12-94）滾動(dòng)軸承疲勞壽命試驗規程），在使用性能上能滿(mǎn)足為一方法所規定各項要求的試驗機，對一批軸承進(jìn)行抽樣疲勞壽命試驗，從試驗數據處理中得到的實(shí)際試驗壽命，即為被試軸承所代表的該批軸承的疲勞試驗壽命。 

 

  滾動(dòng)軸承疲勞壽命試驗裨上是充分的潤滑最大限度地抑制滾動(dòng)軸承的磨損因素，采用強化的負荷與轉速以突出軸承疲勞因素的一種強化的疲勞壽命試驗方法。 

 

  軸承疲勞壽命的計算法和疲勞壽命試驗是相輔相成的，二者所得的結果有足夠的對應性。 

 

  事實(shí)上，如對每一個(gè)特定的使用場(chǎng)合，都抽取足夠數量的軸承進(jìn)行壽命試驗，以驗證所選軸承是否合適，這在經(jīng)濟上、時(shí)間上和勞動(dòng)量上都是十分浩大的，所以軸承壽命的試驗方法只是在十分必要或重要的情況下才使用，在絕大多數情況下，采用標準的壽命計算方法來(lái)估計軸承的使用壽命，有著(zhù)足夠程度的可依賴(lài)性。 

 

  三、 疲勞壽命的計算 

 

  下述軸承疲勞壽命的計算方法是以國家標準GB6391-96《滾動(dòng)軸承——­額定動(dòng)負荷和額定壽命的計算方法》和國家標準ISO281/I-1997《滾動(dòng)軸承——額定動(dòng)負荷和額定壽命——第一部分:計算方法》為依據，此外，還介紹了瑞典SKF軸承公司新的軸承公司新的軸承疲勞壽命理論和疲勞壽命計算方法。 

 

  1、 疲勞壽命的基本計算公式 

 

  滾動(dòng)軸承疲勞壽命的基本計算公式有多種形式，以適應不同用途的需要，以下分別加以介紹。 

 

  （1） 基本額定壽命方程（用總轉數表示） 

 

  1、 幾個(gè)有關(guān)的基本概念，在介紹基本額定壽命方程之前，先介紹幾個(gè)相關(guān)的基本概念即： 

 

  單個(gè)軸承的疲勞壽命——單個(gè)軸承在其任一套圈（或墊圈）或滾動(dòng)體的材料首次出現疲勞擴展之前，其中一個(gè)套圈（或墊圈）相對于另一套圈（或墊圈）轉動(dòng)的總轉數。 

 

  軸承壽命的可靠性——在同一條件下運轉的一組在相同條件下運轉的一組條件相同的軸承，可期望達到或超過(guò)某一規定壽命的百分率，對于單個(gè)軸承，其可靠性為該軸承能達到或超過(guò)某一規定壽命的概念。 

 

  軸承的基本額定壽命——單個(gè)軸承或一組在相同條件下運轉的技術(shù)條件相同的軸承，其可靠性達到90%時(shí)的壽命。 

 

  3、 基本額定壽命方程的計算式用總轉數表示的軸承基本額定壽命方程的計算式為： 

 

  L10=C/P 

 

  式中 L10——軸承的基本額定疲勞壽命（106r）; 

 

  C——對向心類(lèi)軸承為徑向當量動(dòng)負荷（N），對推力類(lèi)軸承為軸向當量動(dòng)負荷（N）； 

 

  P——對向心類(lèi)軸承為徑向當量動(dòng)負荷（N），對推力類(lèi)軸承為軸向當量動(dòng)負荷（N）； 

 

  ε——壽命指數，對球軸承ε=3，對滾動(dòng)軸承ε=10/3。 

 

  式5-1為我國國家標準和國際標準規定的滾動(dòng)軸承基本額定壽命的標準計算式。 

 

  軸承疲勞軸承壽命試驗機的轉數記錄儀，可以準確地記錄下軸承疲勞試驗的總轉數，得以方便與計算結果相對照。 

 

  4、 基本額定壽命方程的適用范圍基本額定壽命方程5-1適用于具備以下技術(shù)條件的滾動(dòng)軸承在額定疲勞壽命計算；軸承的外形尺寸選自由國家相應標準規定的軸承尺寸范圍；軸承用優(yōu)質(zhì)淬硬鋼材制造并且加工質(zhì)量良好；軸承滾動(dòng)接觸表面的表面質(zhì)量（包括幾何形狀精度和材質(zhì)等）合乎常規標準。這些軸承必須安裝正確，潤滑充分，無(wú)外界雜質(zhì)侵入而且不是在極端條件下運轉。 

 

  當不符合這些條件時(shí)，使用式5-1的計算結果便會(huì )發(fā)生偏差。為了抵消這樣的偏差，就必須將按式5-1計算所得的結果乘上相應的修正系數。 

 

  5、 基本額定壽命方程的應用限制基本額定壽命方程5-1不適用例如有裝填滿(mǎn)的深溝球軸承，或在滾動(dòng)體與套圈滾道之間的接觸面積上有相當大缺口的其他種類(lèi)軸承，因為這種缺口影響到接觸區的承載能力。 

 

  式5-1還不適用滾動(dòng)體直接在軸或座孔表面上運轉的場(chǎng)合，除非相應的軸或座孔完全按照滾動(dòng)軸承承載元件的技術(shù)條件制造。 

 

  當軸承在實(shí)際使用時(shí)其所承受的負荷為非正常分布（例如由于軸線(xiàn)不對中，外殼或軸有較大變形，滾動(dòng)體的離心力作用或其他高速效應，以及向心軸承采用特別大的游隙或施加預負荷等情況造成），按式5-1計算其基本額定壽命時(shí)，就不能取得滿(mǎn)意的結果。 

 

  對于所有各類(lèi)型軸承，當其當量動(dòng)負荷Pr或Po大于其基本額定動(dòng)負荷Cr或Co時(shí)，同時(shí)對于深溝球軸承，當其當量動(dòng)負荷Pr大于其基本額定靜負荷 Co時(shí)，式5-1的應用也受到限制，此時(shí)，軸承用戶(hù)可向有關(guān)軸承制造廠(chǎng)詢(xún)問(wèn)如何計算上述軸承的疲勞壽命。 

 

  式5-1還不曾估計到諸如優(yōu)質(zhì)淬硬鋼的特性（成分、夾雜物、組織、硬度等）或材料因素加運轉條件因素對軸承疲勞壽命的影響，對于雙列向心軸承和雙向推力軸承，應用本公式時(shí)還必須近似地假定這些軸承是理想對稱(chēng)的。 

 

  2、用運轉總小時(shí)數表示的基本額定壽命方程 在轉速為恒定的情況下，將基本額定壽命計算公式用總小時(shí)數表示，對于確定軸承的維修與更換周期較為方便。這種公式只需將5-1加以變換即可得到，即 

 

  式中 Ln——額定疲勞壽命（h）; 

 

  n——轉速（r/min）. 

 

  2、 用行車(chē)公里數表示的公式，在各種車(chē)輛的輪轂中使用的滾動(dòng)軸承，用行車(chē)公里數來(lái)表示壽命較為方便，這樣的公式是 

 

  式中 LK——額定疲勞壽命（KM）； 

 

  DR——車(chē)輪的直徑（mm）. 

 

  3、 高可先靠性的壽命計算公式 對于某重要用途，要求軸承期望疲勞壽命的可靠性大于90%,此時(shí)高可靠性的疲勞壽命計算公式為 

 

  Ln=a1L10 

 

  式中 Ln——提高了可靠性的疲勞壽命（h）; 

 

  L10——額定疲勞壽命（106r/h）; 

 

  A1——可靠性疲勞壽命（106r/h）; 

 

  A1——可靠性修正系數 

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