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如何确定轴承系统的寿命
发布日期:2017-3-28 发布人:欧耐斯 点击量:2493

  当说道滚动轴承寿命时,工程师经常会问这样的问题:

  “你所说的滚动轴承的寿命?“

  “你怎么知道你什么时候来承载生命的终结?“

  “这是当轴承停止转动?“

  “这是当机器内的轴承驻留达到一个特定的工作时间?“

  通常情况下,这些问题的答案可能包括:“生命的尽头时,轴承或轴承已不再适合其预定的目的,”或“当它停止转动。不幸的是,这些答案都是既不具体也不足够。

  在轴承制造商的目录和大多数工程设计书,限制轴承寿命和可靠性被称为滚动疲劳现象。这种现象已经研究了120多年在1890年开始与李察Stribeck在德国的开创性工作,以及与约翰古德曼在英国和阿维德Palmgren瑞典第二十世纪初。

  Palmgren的贡献可能是最显着的滚动轴承技术。1924他提供了基础,滚动轴承的寿命计算。他说,轴承寿命不确定性而分配。他意味着没有两个轴承在一组运行条件相同的情况下,会同时会损坏。他提出了一个L10寿命或时间在百分之90的轴承的概念将生存,其中百分之10都失败了。也许他提出的机械元件的寿命计算的合理方法的第一人。

  大多数工程师源的滚珠轴承和滚柱轴承的实际知识来自轴承制造商的目录。大约90到百分之95的机械设计中的应用,在轴承制造商的目录的方程和建议,提供安全和可靠的设计。通常,剩下的5至百分之10的应用程序需要的专业知识和分析来避免问题。

  失效模式

  最终的失败模式限制了轴承的使用寿命是一个轴承套圈或滚动体的滚动疲劳。滚动疲劳是非常变量,但统计预测的根据型钢,钢加工,热处理,轴承制造和类型,使用的润滑剂和操作条件。

  故障表现为剥落是有限的运行轨道宽度的最大剪应力在接触表面和深度。层裂是地表或者地下的起源。一层裂表面产生通常开始于一个表面缺陷或在碎屑压痕裂纹传播到网络形成剥落裂纹。裂纹,开始在应力上升,如在最大剪应力区的运行轨道下面的硬质夹杂物,裂纹也传播到网络形成的层裂。

  疲劳失效发生在接触表面被称为经典的滚动疲劳。用经典的滚动疲劳失效是类似于在人类死亡引起的晚年。大多数轴承,然而,是从服务的其他原因。

  其他比经典的滚动轴承疲劳引起的是如果不超载和设计合理,处理被认为是无法避免的失败,安装和润滑。改进轴承制造和钢铁加工以及先进的润滑技术,在轴承寿命的潜在的改善可以高达80倍,在20世纪50年代末或400倍,达到1940达到。

  基本的轴承寿命

  如前所述,L10寿命,在内圈上的革命,是一个承载人口百分之90应该等于或超过他们的工作负荷无故障的理论寿命。它是基于经典的滚动疲劳。“基本承载生命”经常提到在轴承制造商的目录是L10寿命无生命的因素,这取决于类型的轴承,轴承钢,钢材加工,热处理,润滑剂和操作条件。

  大多数轴承的选用和尺寸的基础上的“基本承载生命”的计算和,有时,无生命的因素。需要注意的是,在计算时间,轴承的负荷和转速下运行这百分之10可以将失败。许多工程师没有意识到他们已经计算出的生命不是基于时间之前将没有发生故障而在这百分之10的轴承可以将失败的时间。这个错误会导致保修和产品责任索赔的设备制造商。

  轴承系统的寿命

  因为它可以假设的合理确定任何旋转机械将有两个或两个以上的轴承组成的系统,还必须确定除个别轴承寿命的轴承系统的寿命。这可以通过将单个轴承的生活变成一个生命的系统实现。

  建立系统的生命,严格串联可靠性需要了解。记住,轴承的寿命是一个系统始终等于或小于最短的生活中的轴承系统。例如,说你有两个轴承支承输入齿轮运行在3600 RPM的轴承运行在900 RPM相同的两种类型支持的输出齿轮有一个简单的减速齿轮箱。在满负荷或扭矩(百分之100),每一个输入轴承的寿命是2500小时,和每个输出轴承的寿命是10000小时。系统的百分之10个生活将计算为1124小时。这意味着如果你分发1000变速箱和他们都运行在最大扭矩为1124小时,100变速箱将有至少一个轴承失效。问题就变成了你能操纵变速箱在此条件下无故障。

  如果生活在最短轴承系统是2500个小时,可合理预期的第一个133小时运作的每个齿轮箱将没有轴承失效。然而,变速箱可以不在全输出扭矩在所有时间的操作。假设变速箱操作在最大扭矩为百分之50的时间,用百分之20的时间的时间和四分之一的扭矩的百分之30的一半扭矩。为了计算系统的总的生活,你需要计算在每一条件的L10系统生命。

  在L10系统寿命等于2671小时,在服务的所有齿轮箱百分之10理论上会有一个或多个失败的轴承。如果,正如在前面的例子中,你在服务1000变速箱,变速箱100失败,你将有100个失败的轴承的轴承服务4000。换句话说,在服务失败的百分之10的变速箱没有考虑轴承百分之2.5。使用轴承的其他百分之97.5可以合理地被认为是不可用。

  这就是为什么没有损坏轴承从服务中删除,绝大多数从未达到计算L10寿命。因此,它是实际的和具有成本效益的检查,返工和地方回服务那些未损坏的轴承,才到达他们的L10寿命删除。

  原因消除

  到目前为止这个讨论是基于经典的滚动疲劳为唯一的失败模式和轴承的拆卸。然而,可能低于百分之5的轴承是从服务中删除,因为滚动疲劳,无论是地下或地表的起源。

  表1具有一个轴承拆卸和估计占各自的事业相关的可能原因的列表。除此名单的原因轴承拆卸,相关的故障模式分类下的“其他”将包括轴承不对,真实和虚假硬度,过度的推力轴承过载,润滑,热,热负荷,滚子边缘应力,保持架断裂,元件或环断裂,打滑损伤,和电弧放电。

  这些原因,轴承的拆卸和破坏可以最小化和/或通过良好的轴承设计减轻,合适的轴承安装,及时维护和润滑良好做法。然而,他们不能完全消除,这使得了解和确定轴承的寿命更重要。