軸承的壽命與計(jì)算

軸承的壽命軸承在隨負(fù)荷旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于套圈滾道面及滾動(dòng)體滾動(dòng)面不斷地受到交變負(fù)荷的作用，即使使用條件正常，也會(huì)因材料疲勞使?jié)L道面及滾動(dòng)面出現(xiàn)魚鱗狀損傷（稱做剝離或剝落）。出現(xiàn)這種滾動(dòng)疲勞操作之前的總旋轉(zhuǎn)數(shù)稱做軸承的“（疲勞）壽命”。即使是結(jié)構(gòu)、尺寸、材料、加工方法等完全相同的軸承，在同樣條件下旋轉(zhuǎn)時(shí)，軸承的（疲勞）壽命仍會(huì)出現(xiàn)較大的差異。這是因?yàn)椴牧掀诒旧砑淳哂须x散性，應(yīng)從統(tǒng)計(jì)的角度來(lái)考慮。于是就將一批相同的軸承在同樣條件下分別旋轉(zhuǎn)時(shí)，其中90％的軸承不出現(xiàn)滾動(dòng)疲勞操作的總旋轉(zhuǎn)數(shù)稱做“軸承的基本額定壽命”（即可靠性為90％的壽命）在以固定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)，也可用總旋轉(zhuǎn)時(shí)間表示。但在實(shí)際工作時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)滾動(dòng)疲勞操作以外的損傷現(xiàn)象（如磨損、燒傷、蠕變、磨蝕、壓痕、斷裂等）。這些損傷可以通過(guò)做好軸承的選擇、安裝和潤(rùn)滑等加以避免。軸承壽命的計(jì)算基本額定動(dòng)負(fù)荷基本額定動(dòng)負(fù)荷表示軸承耐滾動(dòng)疲勞的能力（即負(fù)荷能力），是指大小和方向一定的純徑向負(fù)荷（對(duì)于向心軸承）或中心軸向負(fù)荷（對(duì)于推力軸承），在內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)外圈固定（或內(nèi)圈固定外圈旋轉(zhuǎn)）的條件下，該負(fù)荷下的基本額定壽命可達(dá)100萬(wàn)轉(zhuǎn)，向心軸承與推力抽承的基本額定動(dòng)負(fù)荷分別稱做徑向基本定動(dòng)負(fù)荷與軸向基本額定動(dòng)負(fù)荷，用Cr與Ca表示，其數(shù)值載于軸承尺寸表?；绢~定壽命式（1）表示軸承的基本額定動(dòng)負(fù)荷、當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷及基本額定壽命之間的關(guān)系。軸承以固定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)，用時(shí)間表示壽命更為方便，如式（2）所示。另外，對(duì)于鐵路車輛或汽車等用行走距離（KM）表示壽命較多，如式（3）所示。這里：L10:基本額定壽命，106轉(zhuǎn)L10h:基本額定壽命，hL10s:基本額定壽命，kmP:當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷，N{Kgf}厖......參照后面C:基本額定動(dòng)負(fù)荷，N{Kgf}n:轉(zhuǎn)速，rpmp:壽命指數(shù)球軸承..........p=3滾子軸承.......p=10/3D:車輪或輪胎直徑，mm因此，作為軸承的使用條件，設(shè)當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷為P，轉(zhuǎn)速為n，則滿足設(shè)計(jì)壽命所需要的軸承基本額定動(dòng)負(fù)荷C可由式（4）計(jì)算，從軸承尺寸表中選出滿足C值的軸承，即可確定軸承的尺寸。[參考]用壽命系數(shù)(fh)和速度系數(shù)(fn)表示的計(jì)算式如下：L10h=500fhp................(5)壽命系數(shù):fh=fn

………….(6)速度系數(shù):fn=(106/500x60n)1/p=(0.03n)-1/p........(7)利用計(jì)算圖表[參考圖]可簡(jiǎn)易地求得fh、fn和L10h。參考圖轉(zhuǎn)速（n）與速度系數(shù)（fn）以及壽命系數(shù)（fh）與壽命（L10h）的關(guān)系根據(jù)溫度進(jìn)行的基本額定動(dòng)負(fù)荷的修正與軸承的尺寸穩(wěn)定處理軸承在高溫下使用時(shí)，村料組織會(huì)發(fā)生變化、硬度降低，基本額定動(dòng)負(fù)荷將比常溫下使用時(shí)減小，材料組織一旦發(fā)生變化，即使?jié)穸然謴?fù)到常溫也不會(huì)復(fù)原。因此，在高溫下使用時(shí)，必須將軸承尺寸表的基本額定動(dòng)負(fù)荷值乘以表3的溫度系數(shù)進(jìn)行修正。軸承長(zhǎng)時(shí)間在120℃以上的工作溫度下使用時(shí)，由于經(jīng)一般熱處理的軸承尺寸變化大，必須進(jìn)行尺寸穩(wěn)定處理。尺寸穩(wěn)定處理代號(hào)與使用溫度范圍如表4所示。但經(jīng)尺寸穩(wěn)定處理的軸承硬度降低，有時(shí)基本額定動(dòng)負(fù)荷會(huì)減小。表3

溫度系數(shù)

表4

尺寸穩(wěn)定處理修正額定壽命式10表示的是可靠性為90%的基本額定壽命，根據(jù)用途的不同，有時(shí)也靠性高于90％的高可靠性壽命。此外，采用特殊材料有時(shí)可以使軸承壽命延長(zhǎng)，基本潤(rùn)滑等使用條件的不同也會(huì)影響軸承壽命。考慮了以上因素對(duì)基本額定壽命進(jìn)行修正后的壽命稱為修正額定壽命，可由式8計(jì)算。這里，Lna:修正額定壽命，106轉(zhuǎn)(考慮了軸承特性和使用條件等因素后可靠性為100-n%(即失效率為n%)的壽命)L10:（可靠性為90%）a1:可靠性系數(shù)a2:軸承特性系數(shù)a3:使用條件系數(shù)[備注]按照可靠性高于90%的Lna選擇軸承尺寸時(shí)，應(yīng)特別注意軸與外殼的強(qiáng)度。為標(biāo)準(zhǔn)材料，其試驗(yàn)結(jié)果表明具有相當(dāng)?shù)膲勖娱L(zhǎng)效果。這類軸承的基本額定動(dòng)負(fù)荷載于軸承尺寸表，這時(shí)可取a2=1。另外，采用專用于延長(zhǎng)疲勞壽命的特殊材料時(shí)，可取a2＞1。使用條件系數(shù)a3：軸承在直接影響壽命的條件（尤其是潤(rùn)滑條件）下使用時(shí)，用系數(shù)a3進(jìn)行修正。潤(rùn)滑條件正常時(shí)，可取a3=1，潤(rùn)滑條件特別良好時(shí)，可取a3>1。但在以下條件下，取a3<1運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)潤(rùn)滑劑運(yùn)動(dòng)粘度降低時(shí)球軸承.........小于13mm2/s{13cSt}滾子軸承.........小于20mm2/s{20cSt}轉(zhuǎn)速特別低時(shí)：滾動(dòng)體節(jié)圓直徑與轉(zhuǎn)速的乘積小于10000

潤(rùn)滑劑中混入雜質(zhì)時(shí)

內(nèi)圈與外圈的相對(duì)傾斜大時(shí)注1:軸承在高溫下使用硬度降低時(shí)，必須對(duì)基本額定動(dòng)負(fù)荷進(jìn)行修正。注2：即使采用特殊材料a2>1時(shí)，如果潤(rùn)滑條件不合適，也達(dá)不到a2Xa3>1。因此在這種a3<1的場(chǎng)合，一般認(rèn)為a2≤1。由于難以使a2與a3獨(dú)立，因此也有主張用一個(gè)系數(shù)a23的。

多軸承系統(tǒng)的壽命：在使用兩個(gè)以上軸承的裝置中，多數(shù)情下即使一個(gè)軸承失效，也會(huì)導(dǎo)致整個(gè)裝置喪失功能。將使用的全體軸承看成一個(gè)軸承系統(tǒng)時(shí)，該軸承系統(tǒng)的額定壽命可由下式計(jì)算。

1/Le=1/L1e+1/L2e+1/L3e+................(9)這里，L:整個(gè)軸承系統(tǒng)的額定壽命L1、L2、L3:各軸承的額定壽命E:常數(shù)e=10/9......球軸承e=9/8......滾子軸承（混合使用時(shí)取平均值）[例]：考慮一根由兩個(gè)滾子軸承支承的軸，設(shè)一個(gè)軸承的額定壽命為50000小時(shí)，另一個(gè)軸承的額定壽命為30000小時(shí)，則由式9，該軸上整個(gè)軸承系統(tǒng)的額定壽命如下：

/L9/8=1/500009/8+1/300009/8

L=20000h

就是說(shuō)，整個(gè)軸承系統(tǒng)的額定壽命比單個(gè)軸承中最短的額定壽命還短。