滚动轴承的寿命

滚动轴承的寿命

1，轴承的寿命

在滚动轴承运转过程中，会发生故障和损坏，若预先采取有效的措施，很多损坏是可以防止的。但即使是润滑良好，安装正确，无尘埃、水分和腐蚀介质的侵入，且载荷适中，由于轴承长期在交变接触应力作用下，滚动表面会发生疲劳剥落，这种损坏是不可避免的。滚动轴承寿命一般是指疲劳寿命。疲劳寿命是滚动轴承最重要的性能指标，轴承的设计和应用都需要分析计算疲劳寿命。对给定的轴承尺寸和负荷条件追求最长的疲劳寿命是一般轴承设计的目标。选用轴承时，根据工况确定轴承额定动载荷c，进而确立轴承的型号，再验算轴承的疲劳寿命是否满足工况要求。

除疲劳寿命外，轴承失效形式还有压痕、烧伤、断裂、裂纹、崩裂、腐蚀、锈蚀和磨损等多种，产生的原因是轴承选用不当，安装、使用、支承设计、润滑、维护保养方面不合理。轴承寿命计算指疲劳寿命的计算。另外本章还讲述了轴承磨损寿命的估算法。

1.1.1 疲劳寿命与额定寿命

疲劳寿命是指轴承工作到滚动工作表面出现疲劳剥落为止的累计工作小时或运转的总转数，以106转计，是指单个轴承而言。

轴承的疲劳寿命，即使是同样尺寸、结构、材料、热处理、加工方法的同一批轴承，在同一条件下运转，也是非常离散的，最长与最短的寿命可能相差数十倍甚至百倍。试验研究得出，寿命分布服从一

定的统计规律，要用数理统计方法处理数据，以计算在一定损坏概率下的轴承寿命。

额定疲劳寿命，是指同一型号的一批轴承，在同一条件下运转，其中90％的轴承能够不出现疲劳剥落的运转总转数，以610转计。或在一定旋转速度下的工作小时数，记作10L 。 1.1.2 基本额定动载荷C 和当量动载荷

额定动载荷c 是指在轴承内圈旋转、外圈静止的条件下，额定寿命为100万转时轴承能够承受的载荷。对于向心轴承是纯径向载荷，对于推力轴承是指中心轴向载荷，它是表示滚动轴承的载荷能力，是轴承的一项主要性能参数，是选择轴承的主要技术依据。每种轴承的额定动载荷都已按GB6391－94（等同ISO281/1－1977）计算，且标明在产品样本中。

实际上，在各种机械工作条件下，轴承的工作条件与上述情况不同，需要把实际的载荷换算成假想的当量载荷，在此当量载荷的作用下，轴承的寿命与实际载荷作用下相同。 1.1.3 滚动轴承的寿命计算

滚动轴承额定寿命的计算方法，规定在GB/T6391－94（等同国际标准ISO281－1990）中。

1．滚动轴承疲劳寿命计算其基本公式为

1

10(/)L P C ε

ε=10或P/C=L

式中 10L —基本额定寿命（106r ）； C —基本额定动载荷（N ）；

P —当量动载荷（N ）；

ε—寿命指数。球轴承ε＝3；滚子轴承ε＝10/3。

对于转速恒定的轴承寿命，用工作时数表示时，其计算公式为

66

10101010()6060h C L L L n P n

ε==或

式中 h L —基本额定寿命（h ）； n —轴承工作转速（r/min ）。

为了简化计算，引入转速因素n f 和寿命因素h f 。

11333n f n ε

⎡⎤

⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦

1500h h L f ε

⎡⎤=⎢⎥⎣⎦

则轴承寿命计算公式为61010()60C L n P

ε

=

也可改写为(/)h n C f f P =或

h

n

f C P f = 采用工作小时数表示的轴承额定寿命，与速度因素n f 和寿命因素

h f 之间的关系如下：

对于球轴承： 3500h h L f = (/)h n f f C P =

13

1333n f n ⎡⎤

⎢⎥

=⎢⎥⎢⎥

⎣⎦

对于滚子轴承： 10/3500h h L f = (/)h n f f C P =

310

1333n f n ⎡⎤⎢⎥

=⎢⎥

⎢⎥⎣⎦

2. 按额定动载荷选择轴承尺寸 根据轴承的工作转速n 和预期的使用寿命h L ，由转速因素表（表5－1）查n f 值，按轴承受的载荷（或当量动载荷），就可确定需要选用的轴承应具有的基本额定动载荷值。h n f C P f ⎛⎫

=

⎪⎝⎭

，或使用寿命计算图，见图5－a ，求得载荷/C P ，再由基本额定动载荷C 确定轴承尺寸。

普通轴承的工作温度不应超过120℃。如果需要轴承在较高温度下工作，需经过特殊的热处理。或采用耐高温材料制造轴承。经过特殊热处理的耐高温轴承，由于零件硬度降低，疲劳寿命比常温工作时要短，且额定动载荷降低，应引入温度因数f T 。f T 数值各公司略有差别，见表5-3。

即：T T C f C =

预期的轴承使用寿命，一般应根据机械的类型、工作条件及可靠性要求，参照同类机械确定一个预期使用寿命，通常可参照机械的大修期限。

表5－4为推荐的各种机械轴承使用寿命。

使用条件

使用寿命10L h 不经常使用的仪器和设备，家用机械，医疗设备

300～3000

短期或间断使用的机械，中断使用不致引起严重后

果，如手动机械、农业机械、装配吊车、自动送料

装置，建筑机械

300～8000

间断使用的机械，中断使用将引起严重后果，如发

电机辅助设备、流水作业的传动装置、皮带运输机、

车间吊车、高可靠性的机械

8000～12000

每天8h工作的机械，但经常不是满载荷使用，如电

机、一般齿轮装置、压碎机、起重机和一般机械

10000～25000

每天8h工作的机械，满载荷使用，如机床、木材加

工机械、工程机械、印刷机械、分离机、离心机

10000～30000

24h连续工作的机械，如压缩机、泵、电机、轧机

齿轮装置、纺织装置、矿山卷扬机

40000～50000

24h连续工作的机械，中断使用将引起严重后果，

如纤维机械、造纸机械、电站主要设备、给排水设

备、矿用泵、矿用通风机

≈100000

表5－5为各种车辆轴承的基本额定寿命。

各种车辆轴承基本额定寿命

10s

L

车辆类别及轴承

10s

L百万公里车辆类别及轴

承

10s

L百万公里

道路车辆轮毂轴承：

小轿车轴承0.3 市郊列车、有

轨电车轴承

1.5

商用车辆、公用车辆轴承0.6 干线客车箱轴

承

3

铁路车辆轴箱轴承干线动力车组

轴承

3～4

货车箱（根据UIC规格，最大轴载荷连续作用）轴

承0.8 干线柴油机车

及电动机车轴

承

3～5

3. 轴承额定寿命的修正计算按照额定寿命的基本计算公式，计算轴承基本额定寿命

10

L可以满足量大面广的一般轴承应用，它适