轴承疲劳寿命试验技术发展趋势
轴承疲劳寿命理论的新进展
!专题综述#轴承疲劳寿命理论的新进展鄢建辉1,李兴林1,蒋万里1,张燕辽1,汪久根2(1.杭州轴承试验研究中心,浙江 杭州 310022;2.浙江大学 机械系,浙江 杭州 310027)摘要:对各种主要的滚动轴承疲劳寿命理论预测模型(L-P模型、工程模型、I-H模型、Z模型、C-C模型,T 模型与Y-H模型)进行评述;通过对各种预测模型的对比分析,阐明了影响轴承寿命的各种因素,并对滚动轴承寿命理论模型的今后发展趋势和方向进行了探讨。
关键词:滚动轴承;疲劳;寿命;模型中图分类号:T H133.33 文献标识码:B 文章编号:1000-3762(2005)11-0038-07Progress of Fa ti gue L i fe Theory of Bear i n gsY AN J ian-hui1,L I Xing-lin1,J I A NG W an-li1,ZHANG Yan-liao1,WANG J iu-gen2(1.Hangzhou Bearing Test&Research Center,Hangzhou310022,China;2.Mechanical Engineering Dep.,Zhejiang University,Hangzhou310027,China)Abstract:The hist ory and p r ogress is revie wed of the main fatigue life theory p redicati on models of the r olling bear2 ings.These models are compared and analyzed and the vari ous fact ors affecting bearing life is illustrated.The trend of fatigue life theory models is discussed.Key words:r olling bearing;fatigue;life;model1 轴承疲劳寿命模型的发展1.1 W eibull分布与最大剪切应力理论早期的试验表明,轴承的疲劳寿命是以发生在内圈滚道上的疲劳剥落而终结的,即使是同一批生产的轴承,在相同的试验条件和载荷下,它们的疲劳寿命是相当离散的。
提高滚动轴承疲劳寿命的主要技术措施
!综述#提高滚动轴承疲劳寿命的主要技术措施洛阳轴承研究所(河南洛阳 471039) 杨晓蔚【ABSTRACT】The bearing fatigue life is in fluenced by many factors.The relative technigues have been put forward to ensure and raise life in the aspects of design,manu facture material and lubrication. 关于滚动轴承疲劳寿命的研究,一直是轴承技术领域中最重要的课题之一。
长期以来,在基础理论研究和实验验证方面,已经积累了丰富的成果及经验。
从疲劳机理、失效形式等因果效应出发,可以采取相应的技术措施,以保证和提高轴承的疲劳寿命。
1 设计技术在轴承设计技术方面,主要通过综合优化设计,以期保证轴承寿命的提高。
(1)增大滚动体尺寸(球直径D w、滚子有效直径D we和有效长度L we)。
(2)增多滚动体数量。
(3)选取合适的滚动体与沟(滚)道接触参数。
例如,对于深沟球轴承,一般应使内沟曲率系数f i ≤0.52,外沟曲率系数f e≤0.53;而且,还应注意f i和f e之间的匹配,如f e-f i=0.02;特殊用途时,也应尽量选取较小的沟曲率系数及合适的匹配;等应力(内外滚道等接触应力)和“等强度”(内外滚道等疲劳强度)等先进设计思想可以考虑采用。
对于滚子轴承,应选择合适的滚子及滚道凸形与凸度,以避免接触应力集中现象发生。
(4)调整获取较大的f c系数值。
如对于深沟球轴承,将D w cosα/D pw尽量向0.18～0.20方向调整;对于调心球轴承,将D w cosα/D pw尽量向0.36方向调整;对于α=45°的推力球轴承,将D w cosα/ D pw尽量向0.22方向调整;对于向心滚子轴承,将D w cosα/D pw尽量向0.18方向调整;对于其他类型轴承,将D w cosα/D pw尽量向增大方向调整。
2024年精密轴承市场发展现状
2024年精密轴承市场发展现状简介精密轴承是一种关键的机械零部件，广泛应用于汽车、飞机、船舶、机械设备等领域。
它具有承载能力强、精度高、寿命长等优点，被认为是现代工业制造中不可或缺的组成部分。
本文主要围绕精密轴承市场的发展现状展开探讨，分析其市场规模、应用领域、竞争态势等方面。
市场规模近年来，全球精密轴承市场规模逐年扩大。
据统计，2019年全球精密轴承市场规模超过1000亿元人民币，预计到2025年将达到1500亿元人民币。
这一增长主要得益于机械制造业的发展和技术革新的推动。
全球精密轴承市场主要集中在北美、欧洲和亚太地区，其中亚太地区拥有最大的市场份额。
应用领域精密轴承在各个领域都有广泛的应用。
首先是机械设备制造领域，包括机床、数控机床、印刷设备等；其次是汽车制造领域，包括汽车引擎、变速箱等；另外还应用于飞机、船舶、纺织机械等行业。
随着工业自动化和智能化的发展，精密轴承在机器人和自动化生产线中的应用也日益增加。
竞争态势精密轴承市场竞争激烈，主要集中在少数几家跨国公司和一些国内企业之间。
世界上知名的精密轴承生产企业有SKF、FAG、NSK等，它们在技术研发、品牌知名度和市场份额方面具有较大优势。
同时，国内企业如沈阳轴承、哈尔滨轴承等也具备一定的市场竞争力。
在竞争日益激烈的情况下，企业需要不断提高产品质量、进行技术创新和降低成本，以保持市场竞争优势。
发展趋势未来精密轴承市场将呈现以下几个发展趋势：1.技术创新：随着高精密、高速度、高承载等要求的提出，精密轴承的技术创新成为企业竞争的关键。
2.产品个性化定制：随着需求的多样化，客户对精密轴承的个性化定制需求日益增多，企业需要灵活应对。
3.智能化发展：随着工业自动化和智能制造的发展，智能精密轴承将成为未来的发展趋势。
4.环保可持续：绿色环保已经成为企业发展的重要方向，精密轴承企业需要关注环保问题并积极采取措施。
结论精密轴承市场在全球范围内呈现良好的发展态势。
机床轴承寿命评估及预测技术研究
机床轴承寿命评估及预测技术研究摘要：机床轴承是机床运行中的核心部件，其寿命直接影响到机床运行的稳定性和效率。
本文通过研究机床轴承的寿命评估及预测技术，旨在提高机床运行的可靠性和工作效率。
首先介绍了机床轴承的基本原理和结构，然后详细讨论了机床轴承的寿命评估方法和预测技术。
最后，提出了未来机床轴承寿命评估和预测技术发展的建议。
关键词：机床轴承；寿命评估；预测技术引言机床是制造业中重要的设备之一，而机床轴承作为机床运行中的核心部件，其寿命直接影响到机床的性能和可靠性。
因此，研究机床轴承的寿命评估及预测技术，对于提高机床的工作效率和可靠性具有重要意义。
1. 机床轴承基本原理和结构机床轴承是支撑机床工作件或零件转动的关键部件。
根据轴承承载能力不同，可以分为滚动轴承和滑动轴承两大类。
滚动轴承具有承载能力大、速度高、耐磨性好等优点，广泛应用于机床中。
2. 机床轴承寿命评估方法机床轴承寿命评估是通过对轴承状态进行监测和分析，计算出轴承的剩余寿命，从而判断轴承是否需要更换或维修的技术。
目前，常用的轴承寿命评估方法包括传统方法和基于状态监测的方法。
传统方法主要包括经验法和统计法。
经验法是根据实际经验和数据来评估轴承寿命，具有简单易行的特点，适用于一些常见的轴承故障模式。
统计法是通过对大量轴承的寿命数据进行统计分析，建立概率模型来评估轴承寿命。
基于状态监测的方法是将传感器安装在轴承上，实时监测轴承的运行状态，通过分析传感器数据和建立数学模型，实现对轴承寿命的评估。
这种方法具有精度高、实时性强的特点，适用于对机床轴承寿命进行长期监测和预测。
3. 机床轴承寿命预测技术机床轴承寿命预测是在轴承寿命评估的基础上，通过建立预测模型和算法，对轴承未来的寿命进行预测的技术。
目前，常用的轴承寿命预测技术包括基于统计学方法、人工智能方法和机器学习方法。
基于统计学方法主要是通过统计分析轴承的寿命数据，建立概率模型来预测轴承未来的寿命。
这种方法简单易行，但对于一些复杂的轴承情况可能预测结果不准确。
高速动车组轴承的滚珠疲劳寿命分析与优化
高速动车组轴承的滚珠疲劳寿命分析与优化随着高速铁路的迅猛发展，高速动车组成为了人们出行的重要交通工具。
而作为高速动车组核心部件之一的轴承，其性能和寿命对列车运行的安全和稳定起着至关重要的作用。
本文将针对高速动车组轴承的滚珠疲劳寿命进行分析与优化，以提高其使用寿命和可靠性。
一、滚珠疲劳寿命的概念和影响因素滚珠疲劳寿命是指轴承在一定负荷和转速下，到达滚珠发生疲劳寿命损伤的时间。
为了延长轴承的使用寿命，减少故障率，在轴承设计和选型过程中需要充分考虑滚珠疲劳寿命。
影响滚珠疲劳寿命的关键因素主要有以下几个方面：1. 轴承材料：材料的强度和韧性对滚珠疲劳寿命有直接影响。
优质材料能够提高轴承的抗疲劳性能和使用寿命。
2. 润滑条件：润滑油膜的形成和滚珠与滚道表面的接触情况会影响轴承的摩擦和磨损，进而影响滚珠疲劳寿命。
3. 载荷与转速：轴承在实际工作中承受的载荷和转速对滚珠疲劳寿命有重要影响。
过高的载荷和转速会缩短轴承的使用寿命。
二、滚珠疲劳寿命分析方法1. 统计方法：通过对大批轴承进行寿命试验，得出轴承的寿命曲线，然后根据生命概率分布进行统计分析，确定轴承的滚珠疲劳寿命。
2. 动态模拟与有限元方法：利用计算机软件对轴承进行动力学仿真分析，模拟不同工况下的载荷和转速，进而预测轴承的滚珠疲劳寿命。
3. 失效预测方法：利用轴承失效的特征指标，如声音、振动、温升等，结合经验公式和统计方法，对轴承的疲劳寿命进行预测。
三、滚珠疲劳寿命优化策略为了提高高速动车组轴承的滚珠疲劳寿命，可以采取以下优化策略：1. 选择优质材料：选用具有高强度、高韧性和抗疲劳性能的材料作为轴承的制造材料。
优质材料能够延长轴承的使用寿命。
2. 提高润滑条件：选择适合的润滑油脂，并保持轴承正常的润滑状态。
定期检查和更换润滑油脂，保持润滑油膜的良好形成，减少摩擦和磨损。
3. 控制载荷与转速：在设计和实际使用中，合理控制轴承的载荷和转速。
过高的载荷和转速会加速轴承的疲劳损伤，导致其寿命缩短。
中国轴承技术发展现状及未来趋势分析
中国轴承技术发展现状及未来趋势分析中国作为全球最大的轴承生产国之一，在过去几十年中取得了长足的发展。
本文将分析中国轴承技术的现状，并展望未来的发展趋势。
当前，中国轴承技术总体上达到了国际水平，有着一定的市场竞争力。
中国轴承制造企业通过不断引进国外先进技术，并且具备自主创新能力，不断提升产品质量和技术水平。
同时，国家也加大了对轴承行业的支持力度，提供了一系列的政策支持和财政补贴，促进了轴承技术的发展。
在中国轴承技术的发展中，短周期、低成本是当前的主要特点。
中国轴承制造企业通过大规模生产和标准化生产来降低成本，并且短周期生产能够满足市场对轴承产品的需求。
此外，中国轴承技术对环境保护的重视也日益增加，新材料的应用和节能环保的研发成为了企业技术创新的方向。
然而，中国的轴承技术在一些高端领域仍然存在一定的差距。
与发达国家相比，中国在高速、大尺寸、高温、高精度、耐腐蚀等特殊环境下的轴承技术仍然相对落后。
这主要是由于制造工艺和材料的限制，以及缺乏高端技术人才的不足。
因此，中国轴承制造企业需要加大研发投入，加强与国际先进企业的合作，以提高高端轴承技术水平。
未来，中国轴承技术的发展将呈现以下趋势：首先，新材料和新工艺将在轴承制造中得到广泛应用。
随着科技的进步，新材料的研发与应用将成为轴承技术的重要推动力。
典型的例子是陶瓷材料的应用，陶瓷轴承具有重量轻、耐磨、高温等特点，在高速旋转和特殊环境下有着广阔的应用前景。
此外，3D打印技术、表面涂层技术等新工艺的应用也将提高轴承的性能和可靠性。
其次，智能化和自动化生产将成为发展趋势。
随着人工智能和物联网技术的不断发展，轴承制造企业将采用更多的机器人和自动化设备来提高生产效率和产品质量。
智能化生产将改变传统的生产方式，提高轴承制造的精度和稳定性。
第三，高端轴承技术的研发将成为重点。
中国的轴承制造企业将加大对高端轴承技术的研发投入，加强与国际先进企业的合作，引进和吸纳更多的高端技术人才。
滚动轴承疲劳寿命及可靠性强化试验技术现状及发展
滚动轴承疲劳寿命及可靠性强化试验技术现状及发展滚动轴承是广泛应用的重要机械基础件,其质量的好坏直接影响到主机性能的优劣,而轴承的寿命则是轴承质量的综合反映,在中国轴承行业“十一五”发展规划中,重点要求开展提高滚动轴承寿命和可靠性工程技术攻关;低载荷、高转速的传统轴承寿命试验方法周期长、费用高且试验结果的可靠性差,而强化试验则在保持接触疲劳失效机理一致的前提下,大大地缩短试验时间,降低了试验成本,从而加快了产品的开发周期和改进步伐,因此轴承寿命强化试验受到越来越多的关注、研究和应用;轴承快速寿命试验包含了比轴承寿命强化试验更为广泛的内涵,它不仅在寿命试验方面,而且在寿命试验的设计,寿命数据的处理、分析,寿命的预测评估,轴承失效的快速诊断、分析、处理等系统技术方面具有更新更广的内容;轴承寿命理论的现状及发展早在1939年,Weibull提出滚动轴承的疲劳寿命服从某一概率分布,这就是后来以其名字命名的Weibull分布,认为疲劳裂纹产生于滚动表面下最大剪切应力处,扩展到表面,产生疲劳剥落,Weibull给出了生存概率S与表面下最大剪切应力τ、应力循环次数N和受应力体积V的关系：1瑞典科学家Palmgren经过数十年的数据积累,于1947年和Lundberg一起提出了滚动轴承的载荷容量理论,又经过五年的试验研究,该理论才得以完善;该理论认为接触表面下平行于滚动方向的最大交变剪切应力决定着疲劳裂纹的发生,考虑到材料冶炼质量对寿命的影响,同时指出：应力循环次数越多、受力体积越大,则材料的疲劳破坏概率就越大,提出了统计处理接触疲劳问题的指数方程：2式中 S——轴承使用寿命τ0——最大动态剪切应力振幅z0——最大动态剪切应力所在的深度c、e、h——待定指数,由轴承试验数据确定V——受应力体积N——应力循环次数,以万次计经过推导和大量轴承试验数据分析,获得Lundberg-Palmgren额定寿命计算公式：3式中 L10 ——基本额定寿命,百万转Cr ——基本额定动载荷,NP ——当量动载荷,Nε——寿命指数,球轴承取3,滚子轴承取10/3该公式1962年已由ISO列为推荐标准,并于1977年修正为正式的国际标准ISO 281/1－1977;L-P模型能很好地解释滚动轴承失效机理和预测寿命,但是随着技术的发展,特别是炼钢技术的极大提高,使得轴承的实际寿命比计算寿命大很多,人们经过研究发现轴承经过长时间的运转后,也可以从表面产生裂纹,然后向深处扩展;20世纪70年代初,Chiu P和Tallian T E提出了考虑表面的裂纹生成方式的接触疲劳工程模型,该模型可以解释一些L-P模型难以解释的问题,例如表面粗糙度、弹流油膜厚度、切向摩擦牵引力以及润滑介质存在污染物等情况对接触疲劳的影响;20世纪80年代,Ioannides E和Harris T A在引进了材料疲劳极限应力和考虑应力体积内各点应力及其深度的情况下,给出了I-H模型,该模型比L-P模型考虑的更加细致和接近实际情况;但Zaretsky E V认为该模型高估了轴承的寿命;Zaretsky E V提出的基于Weibull模型基础上的修正模型、Cheng W Q和Cheng H S提出的用疲劳裂纹产生的时间来表示轴承寿命的C-C模型、Tallian T E提出的T模型、Yu W K和Harris T A提出的Y-H模型都从不同的角度提出了对寿命的预测方法; 20世纪80年代,瑞典SKF轴承公司的研究人员在L-P理论的基础上得出了通用的轴承寿命计算模型,而L-P模型仅是该理论模型的一种特殊情况;该新寿命理论数学模型在1984年ASME/ASCE联合润滑会议上发表;该理论可用下式表示：4式中σu——为材料疲劳极限应力σ——疲劳裂纹产生的诱发应力,可为最大交变剪切应力,最大静态剪应力,最大八面剪切应力VR——受应力体积区域Z'——为应力σ所在的平均深度N——应力循环次数,以百万次计SN——轴承使用概率A——常数c、e、h——待定指数,由轴承试验数据确定该理论引入了局部应力和材料疲劳极限的概念,计算的出发点是局部应力,更加符合疲劳强度的设计思路,按照该理论,计算额定寿命简化式可表示为：5其中aSKF为寿命调整系数,它包括了润滑、污染、疲劳极限和轴承当量动载荷之间的复杂关系,它的值由污染系数ηc、轴承疲劳极限载荷Pu、当量动载荷P 和粘度系数K之间的函数关系给出;ηc系数则考虑了润滑剂的污染及其对轴承寿命的影响;目前这一理论仅在SKF内部使用;在国际标准ISO 281:1990中也给出了修订的额定寿命计算式：Lna=a1axyzL106该修订公式中的修正系数axyz考虑到材料、润滑、环境、杂质颗粒、套圈中内应力、安装和轴承载荷等因素对轴承寿命的影响;目前该修正式已被我国正式引用并作为我国滚动轴承行业产品寿命的推荐性文件;科学准确地预测轴承疲劳寿命一直是机械工程学者关心又难以解决的难题,三参数Weibull分布和修正的Palmgren-Miner疲劳损伤累积法将是滚动轴承应用中亟待研究的课题,同时建立关于轴承疲劳机理研究、失效因素分析、材料冶炼加工工艺、试验数据分析等的数据库也是任重道远;轴承寿命快速试验机的现状及发展20世纪早期,我国轴承行业一直沿用前苏联的ZS型轴承寿命试验机进行轴承寿命试验,这种试验机的性能已明显落后于试验发展需要;从美国引进的F&M 5″新型滚动轴承疲劳寿命试验机除了价格昂贵外,还采用气动高压动力源和60Hz的电频率,不太适合中国的国情;因此在20世纪的90年代,在吸取国外先进试验机的基础上,杭州轴承试验研究中心研制了新一代自动控制滚动轴承疲劳寿命强化试验机B10-60R及其改进的ABLT系列滚动轴承疲劳寿命强化试验机,大大地推进了中国轴承行业轴承寿命试验系统技术的进步;1. ZS型和F&M 5″型滚动轴承疲劳寿命试验机主要性能参数ZS型滚动轴承疲劳寿命试验机的主要性能参数见表1ZS型和F&M 5″型滚动轴承疲劳寿命试验机的性能比较见表2;2. ABLT-1B10-60R型滚动轴承疲劳寿命强化试验机主要性能参数与ZS型和F&M 5″型滚动轴承疲劳寿命试验机相比,ABLT-1B10－60R型试验机主要作了如下改进：1在 F&M 5″型试验机的基础上,设计一套在径向和轴向都装有薄膜油缸的试验头座组合件,加载油缸传递推力时有调整件和补偿件,保证了精度;设置手动辅助返回动作机构,以利试验头的顺利装拆等;2传动轴由两套深沟球轴承悬臂支撑,传动轴一端固定,一端游动,用弹簧消隙,电动机座部件支撑倒悬,结构紧凑,增加减振措施,增强了稳定性;3加载系统采用薄膜式液压缸,占用空间小、成本低,同时液压缸进出油口安装电磁换向阀,便于自动控制;4温度记录装置和振动信号处理装置等附属装置挂于机架上;该型号试验机的主要性能参数如表3所示;3. ABLT系列滚动轴承疲劳寿命强化试验机主要性能参数在消化吸收和改进各种轴承寿命试验机的基础上,我国自行设计研制的ABLTAccelerated Bearing Life Tester系列滚动轴承疲劳寿命强化试验机,具有完全自主知识产权的新型轴承寿命试验技术和方法,通过个性化设计,能满足大多数滚动轴承疲劳寿命强化试验的需要;其主要性能参数如表4所示;20世纪90年代以前,我国的轴承行业一直沿用前苏联的ZS型试验机和试验规范进行轴承的寿命试验,该试验技术试验精度低、加载系统不稳定、没有自动控制系统,远远不能满足大量试验工作的需要;ABLT-1寿命强化试验机试验技术一定程度地采用了自动化控制技术,具有操作方便、精度大大提高、使用可靠、减少了劳动强度;ABLT系列疲劳寿命强化试验机吸收了以前试验技术的优点,进一步加强和完善了自动化控制水平;目前这一轴承寿命强化试验系统技术已被瓦房店轴承集团有限公司检测试验中心、宁波摩士轴承研究院、重庆长江轴承工业有限公司、中国石化润滑油公司天津分公司、杭州诚信汽车轴承有限公司等国内外众多用户广泛认可并应用;在ABLT系列试验机的基础上,进一步开发A2BLT+F2ASTAutomatic Accelerated Bearing Life Tester & Fast Failure Analysis System Technology 寿命强化试验机和进一步研究开发包括快速失效诊断技术、快速失效分析技术、快速失效处理技术等三大方面技术,将是我们轴承行业试验机研发的下一个重要的课题;轴承快速寿命试验技术现状及发展由于影响轴承寿命的因素太多、太复杂,而轴承疲劳寿命理论仍需进一步完善,因此进行寿命试验成为评定轴承寿命的主要手段;相对于SKF、INA/FAG、Timken/Torrington、NSK等国外公司,我国轴承寿命试验起步较晚,对失效机理等基础理论研究不足,目前尚处于大量积累试验数据的阶段;但是经过十几年的努力和发展,我国的轴承寿命试验技术已经得到了较大的发展并有很大的发展前景;早在20世纪40年代,美国就对产品的设计开始采用单因素环境模拟的研制试验与鉴定试验,用来检验设计的质量和可靠性;20世纪70年代,则开始采用综合环境模拟可靠性试验、任务剖面试验和验收模拟试验;在此后的很长时间内这些试验方法成为保障产品可靠性的主要手段;但由于环境模拟耦合作用的复杂性、高成本以及试验结果的滞后性,使得该类模拟试验技术丧失了一定的优势;与模拟试验的思路相反,环境应力激发试验则是用人为的施加环境应力的方法,加速激出并清除产品潜在缺陷来达到提高可靠性的目的;从早期的高温、温度循环、温度冲击等激发试验的形式,发展为现在公认的高温变率的温度循环和宽带随机振动,试验所施加的应力不必模拟真实环境,只要激发的效率越高越好;随着该试验技术的蓬勃发展,有人试图用标准的形式来加速这一技术的发展,但这种思路容易将试验方法重新拉回到模拟试验的轨道上去,况且不同的缺陷类型和不同失效机理必须使用不同的应力筛选方案来进行,因此这种以标准试验方法来规范试验的方法是不可取的;目前轴承行业广泛采用的可靠性强化试验技术是依据故障物理学,把故障或失效当作研究的主要对象,通过发现、研究和根治故障达到提高可靠性的目的;实践证明,该方法效果显着,并且与常规试验技术具有等效性和可比性;前苏联、瑞典的SKF、日本的NSK、NTN、英国的RHP现为日本NSK-RHP、奥地利的STEYR现为SKF-STEYR、美国的SKF和F&M公司均采用加大试验载荷来达到快速试验的目的;日本和欧美等国家的深沟球轴承强化试验中所采用的试验载荷已经接近或超过额定载荷的一半,如表5所示;模拟试验技术近年来得到广泛的重视,但是模拟试验成本较高、周期太长和模拟耦合的复杂性,使得模拟试验呈积木式、模块化方向发展;激发试验技术虽然国外有一定的研究,但是国内轴承行业目前还很少做过该类试验,同时这种试验方法目前都是在设计没有缺陷的前提下,针对生产过程的缺陷,对于设计缺陷还不能很好的排除;试验技术的智能化和个性化将是轴承寿命试验技术将来的发展方向,根据特定的试验条件,设定转速谱和载荷谱等以满足试验的要求,同时应用人工智能和专家系统等知识库技术来进行智能化处理;2005年10月,第一作者曾赴欧洲考察三周,在德国慕尼黑技术大学等培训学习汽车模拟试验技术,并实地考察了INA/FAG 轴承公司、KLUBER润滑脂公司及其测试中心的模拟试验现场情况,对此有了更深刻的感悟;轴承寿命试验数据处理及发展由于轴承寿命非常离散,一批同结构、同材料、同热处理、同加工方法的轴承在相同的工况下,其最高寿命和最低寿命相差几十倍甚至更多,因此对疲劳寿命试验数据需要用数理统计方法进行处理;近似服从滚动轴承疲劳寿命的理论分布有韦布尔W. Weibull分布以及对数正态分布寿命值取对数后符合正态分布等,但由于韦布尔分布更加接近于寿命试验结果,而且数据处理比较方便,所以目前论述轴承寿命的分布时,绝大多数用二参数的韦布尔分布,其分布函数为：7式中 FL——在规定的试验条件下,轴承运转到L小时而破坏的概率b——韦布尔分布斜率,描述轴承寿命的离散性和稳定性v——韦布尔分布的特征寿命,即当FL=时对应的轴承寿命小时数L——轴承出现疲劳破坏时运转小时数;早期国内主要依据JB/T7049-1993标准中提出的数据处理方法,利用最佳线性不变估计、最大似然估计法或Weibull图法,估计出轴承寿命的韦布尔参数b和V,从而求出试验寿命和可靠性等参数;这种方法较为准确,适合于完全试验、定数截尾试验、分组淘汰等试验的数据处理,但是使用该方法需要一定数量的试验数据,否则不能准确地估计出真实的轴承寿命;JB/T7049-1993现修订为JB/T50013-2000;JB/T50093-1997推荐了另外一种数据处理思路,即先假设韦布尔斜率,设置了质量系数、检验水平、接受门限、拒绝门限等参数,从而减少了很多以前烦琐的数据处理,较适用于定时截尾的试验方法,可以减少试验失效套数,减少试验时间,节约试验费用,但是使用范围有一定的局限性,且与别的数据处理方法的处理结果有一定的差距;第一作者用JB/T50093-1997规定的方法、图估计法、最佳线性无偏估计法、最佳线性不变估计法、最大似然估计法以及最小二乘法等六种方法对几组试验数据进行处理,得到b和v的估计值并加以比较,结果表明最小二乘法的偏差较大,其他几种方法的估计结果差别不大,因此用以上几种方法对轴承寿命进行估算时,关键还是收集数据的正确性;无失效数据的bayes分析法和无失效数据的配分布曲线法正在受到人们的关注和研究;杭州轴承试验研究中心有限公司企业博士后科研工作站试图与国内外着名高等院校合作,以市场为导向,产学研合作共赢的合作模式,在滚动轴承性能寿命的检测试验、故障诊断、寿命预测等相关领域进行研发攻关;随着轴承寿命试验数据处理技术的创新,必将促进滚动轴承快速寿命试验的发展;本篇文章来源于“中国金属加工在线”本篇文章来源于“中国金属加工在线”。
滚动轴承故障诊断研究的国内现状与发展方向
滚动轴承故障诊断研究的国内现状与发展方向一、内容综述随着我国工业生产的不断发展，滚动轴承在各个领域得到了广泛的应用。
然而由于长期使用、磨损、过热等原因，滚动轴承故障问题也日益严重，给企业的生产带来了很大的困扰。
因此对滚动轴承故障诊断技术的研究显得尤为重要。
尽管如此我国在滚动轴承故障诊断方面的研究还存在一些不足之处。
首先理论研究相对较少，很多故障诊断方法和技巧还需要进一步验证和完善；其次，现场检测设备和技术水平有待提高，导致很多故障无法得到及时、准确的诊断；缺乏对滚动轴承故障诊断技术的广泛推广和应用，使得许多企业和用户仍然依赖于国外先进的诊断设备和技术。
面对这些挑战，我国滚动轴承故障诊断领域的研究者们正积极探索新的研究方向和发展模式。
一方面加强基础理论研究，提高滚动轴承故障诊断的准确性和可靠性；另一方面，加大对现场检测设备的研发力度，降低故障诊断的成本和难度；此外，还要加强国内外交流与合作，推动滚动轴承故障诊断技术的普及和应用。
相信在我国科研人员的不懈努力下，滚动轴承故障诊断技术将会取得更加丰硕的成果。
1. 研究背景和意义随着我国经济的快速发展，各行各业对机械设备的需求越来越大，而滚动轴承作为机械设备中的重要部件，其性能直接影响到设备的稳定性和使用寿命。
然而近年来我国滚动轴承故障诊断技术的研究和应用水平相对较低，导致很多企业在设备运行过程中出现了大量滚动轴承故障，给企业带来了巨大的经济损失。
因此深入研究滚动轴承故障诊断技术，提高我国滚动轴承故障诊断技术的研究和应用水平，具有重要的现实意义和紧迫性。
首先滚动轴承故障诊断技术的研究和应用可以有效地降低企业的维修成本。
通过对滚动轴承故障的及时、准确地诊断，可以避免因故障导致的设备停机、生产中断等严重后果，从而降低企业的维修成本。
同时滚动轴承故障诊断技术的提高还可以延长设备的使用寿命，进一步降低企业的维修成本。
其次滚动轴承故障诊断技术的研究和应用可以提高企业的安全生产水平。
轴承故障诊断技术及发展现状和前景
轴承故障诊断技术及发展现状和前景摘要本文分析了轴承故障信号的基本特征,并将共振解调技术的原理和基于振动信号的信号处理方法用于滚动轴承的故障诊断. 在实践中运用该技术手段消减了背景噪声的干扰,提高了轴承的信噪比, 取得了与实际情况完全吻合的诊断结果。
并概述了滚动轴承故障监测和诊断工程与试验应用技术的现状，并预测了滚动轴承故障监测和诊断技术应用新进展和发展方向。
关键词：滚动轴承；共振解调；小波分析；信噪比(SN R )；变速箱；故障监测；信号处理；故障诊断；应用技术。
1 轴承故障信号的基木特征机器在正常工作的条件下其转轴总是匀速转动的. 由轴承的结构可知,当轴承某元件的工作而产生缺陷时,由加速度传感器所测取到的轴承信号具有周期性冲击的特征，由信号理论可知, 时域中短暂而尖锐的冲击信号变换到频域中去时必具有宽频带的特性, 而非冲击的干扰信号则不具有上述特性，所以时域中的周期性冲击与频域中的宽频带特性构成了轴承故障信号区别于其它非冲击性干扰信号的基木特征。
2 用共振解调技术提高轴承信号的信噪比我们来考察一下用共振解调技术提高轴承信号信噪比的过程。
传感器拾取到的轴承信号包含两部分内容, 即轴承的故障信号和干扰噪声两部分。
带通滤波器的中心频率与传感器的安装片振圆频率相一致, 它将保存被传感器的共振响应所加强了的冲击性故障信号, 滤除掉频率较低的干扰噪声信号, 这种保留下来的瞬态冲击信号经过包络检波器后就形成了一个与故障冲击重复频率相一致的包络脉冲串, 然后对该脉冲串进行普分析便在低频域内得到一个与冲击币复频率相一致的峰值。
峰值的大小反映了冲击的强弱即故障的严重程度这样我们就借助共振解调技术实现了故障信号与干扰信号的分离, 并在低频域内重新得到了故障冲击的信息。
而在常规的信号分析与处理过程中一开始就使用了抗混频滤波器(低通滤波器这种分析方法没有利用轴承故障信号的特点, 经抗混频滤波器后将被传感器的共振以加强放大了的故障特征信号无情地滤除了, 所剩下的只是强大的背景噪声信号及微弱的故障特征信号, 因此用常规的信号分析方法难以排除干扰信号的影响而采用共振解调技术就可以排除背景噪声的干扰, 提高轴承故障诊断的有效率。
疲劳试验机发展现状
疲劳试验机发展现状
近年来，疲劳试验机在工程材料、航空航天、机械制造等领域得到了广泛应用。
疲劳试验机的发展趋势主要体现在以下几个方面：
1. 多功能化：传统的疲劳试验机仅能进行单一的疲劳试验，而现代疲劳试验机通过改进设计和增加功能，可以同时进行多种疲劳试验，如拉伸、压缩、弯曲、扭转等。
这种多功能化设计大大提高了试验机的实用性和效率。
2. 自动化控制：随着自动化技术的快速发展，自动化控制在疲劳试验机中得到广泛应用。
通过采用电动伺服控制系统和先进的传感器，对试验过程进行精确的控制。
自动化控制不仅提高了疲劳试验的可靠性和准确性，还减少了人为因素对试验结果的影响。
3. 多参数监测：疲劳试验机不仅可以对材料的疲劳性能进行评估，还可以对其它相关参数进行监测，如载荷、位移、应变等。
这些参数的监测可以提供全面的试验数据，为进一步分析和研究提供基础。
4. 高频疲劳试验：传统的疲劳试验机主要用于低频疲劳试验，而随着科技的进步，对于高频疲劳试验的需求也日益增加。
现代疲劳试验机通过结构优化和先进的控制算法，可以进行更高频率的疲劳试验，满足复杂材料的需求。
5. 多轴联动试验：在一些特殊领域，如航空航天和汽车工程中，
材料同时受到多个方向的载荷作用。
因此，多轴联动试验成为了疲劳试验机发展的新方向。
通过多个试验机的联动控制，可以模拟出真实工况下的复杂载荷情况，提高试验的可靠性和真实性。
总的来说，疲劳试验机的发展不仅体现在试验机的功能和控制方式上，还涉及到试验范围的拓展和试验数据的全面性。
随着科技的不断进步，预计疲劳试验机的发展还会继续推动工程材料和相关领域的进步和创新。
滚动轴承寿命性能试验技术现状及发展讲义(PPT 47张)
杭轴研简介
（续）2002年根据政府要求在中国质量
检验机构中率先成功改制为科技民营股份制企 业。2003年3月经中国实验室国家认可委员会 (CNAL)和中国机械工业联合会(CMIF)评审， 成为中国轴承行业首家通过ISO/IEC 17025的 科技民营国家级检测实验室，且具有独立法人 资格，检测试验数据能国际互认。
Ⅱ 轴承寿命理论的 现状及发展
1.Weibull分布：1939年，Weibull提出的认为疲劳
裂纹产生于滚动表面下最大剪切应力处，扩展到表面， 产生疲劳剥落，Weibull给出了生存概率S与表面下最大 剪切应力τ、应力循环次数N和受应力体积V的关系：
1 c e ln N V S
Ⅱ 轴承寿命理论的 现状及发展
I.
II. III. IV. V.
引言 轴承寿命理论的现状及发展 轴承寿命快速试验机的现状及发展 轴承快速寿命试验技术现状及发展 轴承寿命试验数据处理及发展
引 言
滚动轴承是广泛应用的重要机械基础件，其质量的好坏直接 影响到主机性能的优劣，而轴承的寿命则是轴承质量的综合反映， 在中国轴承行业“十一五”发展规划中，重点要求开展提高滚动 轴承寿命和可靠性工程技术攻关。低载荷、高转速的传统轴承寿 命试验方法周期长、费用高且试验结果的可靠性差，而强化试验 则在保持接触疲劳失效机理一致的前提下，大大地缩短试验时间， 降低了试验成本，从而加快了产品的开发周期和改进步伐，因此 轴承寿命强化试验受到越来越多的关注、研究和应用。轴承快速 寿命试验包含了比轴承寿命强化试验更为广泛的内涵，它不仅在 寿命试验方面，而且在寿命试验的设计，寿命数据的处理、分析， 寿命的预测评估，轴承失效的快速诊断、分析、处理等系统技术 方面具有更新更广的内容。
HBRC理念
滚动轴承 疲劳寿命及可靠性强化试验技术现状及发展
式中 ． 卜
轴承使用寿命
料疲劳 极限应 力和考 虑应力体积 内 各 点应力及其深 度的情况下 ，给出 了Ｉ 模型 ，该模 型比ＬＰ 型考 虑 — Ｈ —模 的 更加 细 致 和 接 近 实 际情 况 。但
Ｚａｅｓ ｙＥ Ｖ认为该模 型高估 了轴 ｒ ｔｋ
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疲劳寿命及 可靠性强化试验技术 现状及发展
滚动轴 承是 广泛应 用的重要机 械 基础件 ，其 质量的好坏直 接影 响 到主机性能 的优劣 ，而轴承 的寿命 则是轴承 质量的综合反映 ，在中 国 轴承行业 “ 十一 五”发 展规 划中 ， 重点要求开 展提高滚动轴承 寿命和 可靠性工程技术攻关 。 ｊ 比轴承寿命 强化试验更 为广泛的 内 涵 ，它不仅 在寿命试验 方面 ，而且 在寿命试验 的设计 ，寿命数据的处 应 力 ｒ、应 力循环 次数Ⅳ 受应 力 和 体积 啪 关系 ：
维普资讯
■ 杭州轴承试验研 究中心有限公司／ 兴林 殷建军 李 ■ 瓦房店轴承 集团有限公 司／ 盈忠 谢 ■ 宁 波摩士轴承研 究院／ 刘和义 张玉环 ■ 重庆长江 轴承工 业有限公司／ 兴新 赵 ■ 中国石化润 滑油公司天 津分公司／ 吴宝杰
■ 杭 州诚信 汽车轴承有限公司／ 陈炳顺
结果的可靠性差，而强化试验则在 ｉ
下 ，大大地缩短试 验时间 ，降低 了
保持接触疲劳失效机理一致的前提 ｊ 动轴承 的疲劳寿 命服 从某一概率 分
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滚动轴承快速寿命试验现状及发展
曦
３０ ２ ） １０ ２
摘要： 低载荷 、 高转速 的传统轴承寿命试 验方法周期长 、 费用高且试验结果 的可靠性差 。对此 ， 在保持接触疲 劳 失效机理一致 的前提下 ， 采用 了快速寿命试验 ， 本文对快速寿命 试验机及快速寿命试 验技术 的发展及现状进行 了详细地分析 ， 最后对快速寿命试验数据的处理进行 了探讨 。 关键词 ： 滚动轴承 ； 寿命试 验 ； 疲劳 ； 失效 ； 数据处理
Ａ ＭＥ Ａ Ｃ Ｓ ／ Ｓ Ｅ联 合 润 滑 会议 上 发表 。该 理论 可 用
下 式表 示
一
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收 稿 日期 ． ０ ０ ２ ６— ４—１ ０ ０
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维普资讯
李兴林等 ： 滚动轴承快速寿命试 验现状 及发展
式 中： 。 为基 本额 定 寿命 ， 万 转 ； 为， Ｎ； Ｎ； 球 轴 承取 ３ 滚子轴 承取 １／ 。 ， ０３
命服从某一概率分布 ， 就是后来 以其名字命名 这 的 Ｗｅｂｌ分布 ， ｉｕ１ 认为 疲 劳裂纹 产 生于 滚 动表 面下
中图分 类号 ： Ｈ ３ ． ３ Ｔ ３２ ３ Ｔ １ ３３ ； Ｂ ０ ． 文献标识码 ： Ｂ 文章编 号 ：００—３６ （０ ６ １ ０ ４ １０ ７２ ２０ ）２— ０ ４—０ ４
１ 轴承寿命理论 的现状及发展 Ｊ
早在 １３ ９ ９年 ， ｉｕｌ 出滚 动轴承 的疲劳 寿 Ｗｅ ｌ提 ｂ
瑞典 科 学 家 Ｐｌ ｒｎ经 过 数 十 年 的数 据 积 ａ ｅ ｍｇ 累 ， １４ 于 ９ ７年 和 Ｌｎ ｂｒ 一起 提 出 了滚 动轴承 ｕ ｄｅｇ 的载 荷容 量理论 ， 又经 过 ５年 的试验 研 究 ， 理 论 该 才 得 以完 善 。该理 论认 为 接 触表 面 下平 行 于滚 动 方 向的 最 大 交 变 剪 切 应 力 决 定 着 疲 劳 裂 纹 的 发
轴承的未来发展趋势
轴承的未来发展趋势
轴承的未来发展趋势主要包括以下几个方面：
1. 智能化发展：随着科技的不断进步，轴承将逐渐实现智能化。
包括传感器技术的应用，能够实时监测轴承的温度、振动、润滑状态等，提前预警故障。
同时，智能化的轴承也能够自动调整和优化工作状态，提高效率和可靠性。
2. 超硬材料应用：未来轴承可能采用更加耐磨的超硬材料，如陶瓷、金刚石等。
这些材料具有更高的硬度和抗磨损性能，能够提高轴承的寿命和性能。
3. 精密制造技术的发展：随着制造技术的进步，轴承制造过程将更加精密化、自动化。
采用先进的加工和检测设备，能够提高轴承的精度和质量，满足高速、高精度工作的需求。
4. 环境友好型设计：未来的轴承产品将更加注重环保和可持续发展。
采用节能材料和设计，减少能源的消耗和废弃物的排放。
同时，轴承的可回收和再利用性也将得到重视。
5. 轴承智能化维修技术：随着智能制造的发展，轴承的维修也将实现智能化。
通过数据分析和预测，能够实现轴承的在线监测和故障诊断，提前排查问题，降低维修成本和停机损失。
总的来说，轴承的未来发展趋势将是智能化、超硬材料应用、精密制造技术的发展、环境友好型设计和轴承智能化维修技术的发展。
这些趋势将使得轴承在工业生产中发挥更加重要的作用，提高工作效率和可靠性。
轴承疲劳寿命预测技术研究
轴承疲劳寿命预测技术研究轴承是机械设备中不可或缺的一部分，它的任务是支持机械设备中旋转部件的重量并防止它们向外旋转。
由于其重要性，如何提高轴承的性能和寿命一直是机械工程师努力的方向之一。
而轴承疲劳寿命预测技术就是其中的一个重要研究方向。
轴承疲劳寿命预测技术是指预测轴承在疲劳作用下的寿命和可靠性，以便在实际应用中提前发现可能会出现的问题并采取相应措施。
预测轴承的疲劳寿命是一个相对复杂的问题，需要考虑众多因素，包括轴承材料、工作负载、工作环境和轴承本身的结构等。
因此，现代机械工程师采用了许多不同的技术来预测轴承的疲劳寿命。
首先，基于传统的试验方式，研究人员通过大量试验和数据的分析来确定轴承的疲劳寿命。
利用试验数据建立图表和模型以获得更可靠的预测结果。
这种技术可以提供非常准确和实用的试验数据，但是其缺点也非常明显，即实验所需的时间和费用都非常高昂。
而且由于试验条件难以完全控制，实验数据可能不够准确，无法覆盖所有可能的工作负载和工作环境。
除了试验方式外，还有一种基于计算机仿真模拟的技术。
这种技术将轴承的几何尺寸、材料、负载等因素输入计算机程序中进行数值计算，通过计算机的仿真模拟来预测轴承的疲劳寿命。
与试验方式相比，计算机仿真技术具有显著的优点。
首先，计算机仿真技术可以减少试验成本和时间，从而节省资源。
其次，它可以通过优化轴承设计、减少轴承疲劳失效的风险。
近年来，基于深度学习的技术也被应用于预测轴承疲劳寿命。
深度学习是一种人工智能方法，可以利用多层神经网络对大规模数据进行学习和分析，从而提高数据分析和预测的准确性。
通过应用这种技术，研究人员可以在少量的数据样本下预测轴承的疲劳寿命，这具有非常重要的意义。
而且，由于深度学习的自适应性和智能化特性，它可以根据不同的数据输入和问题类型进行适应和优化。
总之，轴承是机械设备中的重要组成部分，轴承疲劳寿命预测技术是机械工程师在提高轴承性能和寿命方面的重要研究方向之一。
滚动轴承设计技术研究现状及发展趋势
滚动轴承设计技术研究现状及发展趋势滚动轴承设计技术研究现状及发展趋势引言：滚动轴承是机械设备中常见的重要部件，广泛应用于各行各业中的旋转机构，承受着重要的支撑和传动功能。
然而，随着科学技术的不断进步，滚动轴承的设计技术也在不断发展，以满足不断升级的设备性能需求。
本文将探讨滚动轴承设计技术的现状和未来的发展趋势。
一、滚动轴承设计技术的现状1. 材料选择与制造工艺滚动轴承的材料选择对其性能具有重要影响。
目前主要采用的材料是高碳铬钢和不锈钢。
而在制造工艺上，随着数控技术和精密数控机床的发展，滚动轴承的制造精度和表面质量得到了显著提高。
此外，高速度，高加速度和高转速的要求也对制造工艺提出了更高的要求。
2. 研究滚动轴承的接触疲劳寿命滚动轴承的接触疲劳寿命是评估其使用寿命的重要指标之一。
目前，通过对疲劳寿命进行研究，可以提高滚动轴承的可靠性和寿命。
在研究过程中，包括应力分析、寿命周期分析、试验验证等内容，以提高设计的合理性和预测寿命的准确性。
3. 润滑与密封技术的改进润滑和密封是保证滚动轴承正常运行的重要保障。
目前的研究主要集中在润滑油膜稳定性、润滑剂的应用、密封性能以及与润滑剂和密封件的相互作用等方面。
在设计上，通过改进计算模型和优化设计方法，可减小润滑剂泄漏和密封不良等问题。
二、滚动轴承设计技术的发展趋势1. 精度与寿命的提高滚动轴承设计技术的发展趋势是向更高精度和更长寿命发展。
这是因为新兴行业对高速、高精度设备的需求越来越大，而滚动轴承作为重要的机械基础部件，需要适应这一趋势。
因此，需要进一步研究和改进轴承的材料、制造工艺和几何形状等方面，以提高轴承的精度和寿命。
2. 超精密滚动轴承的研究随着科技的进步，追求更高精度、更长寿命的超精密滚动轴承已成为一个研究热点。
超精密滚动轴承是指使用更高级别的材料、更先进的加工工艺和更精密的尺寸和形状控制制造的轴承。
它具有更高的精度、更长的寿命以及更好的工作性能，能够满足一些特殊领域的需求。
滚动轴承故障研究现状及发展趋势
一、滚动轴承故障诊断的意义随着科技的发展，现代工业正逐步向生产设备大型化、复杂化、高速化和自动化方向发展，在提高生产率、降低成本、节约能源、减少废品率、保证产品质量等方面具有很大的优势。
但是，由于故障所引起的灾难性事故及其所造成的对生命与财产的损失和对环境的破坏等也是很严重的，这就使得人们对诸如航空航天器、核电站、热电厂及其他大型化工设备的可靠性、安全性提出了越来越高的要求。
除了在设计与制造阶段，通过改进可靠性设计、研究和应用新材料、新工艺以及加强生产过程中的质检控制措施提高系统的可靠性与安全性外，提高系统可靠性与安全性的另一个重要途径就是对系统的工作状态进行实时的监测与诊断，从而实现对设备的有效控制，并对灾难性故障的发生进行预警，为采取相应的补救措施提供有效的信息。
故障诊断理论就是为了满足对系统可靠性和安全性要求的提高，减少并控制灾难性事故的发生而发展起来的。
因此，故障诊断理论的发展必将促进故障监测和监控系统的快速发展与广泛应用，从而可以进一步的提高系统运行的可靠性与安全性，并由此产生巨大的经济和社会效益。
与其他机械零部件相比，滚动轴承有一个很独特的特点，那就是其寿命的离散性很大。
由于轴承的这一特点，在实际使用中就会出现这样一种情况：有的轴承已大大超过其设计寿命而依然能正常地工作，而有的轴承远未达到其设计寿命就出现各种故障。
因此，如果按照设计寿命对轴承进行定期维修：一方面，会造成将超过设计寿命而仍正常工作的轴承拆下来作报废处理，造成浪费；另一方面，未达到设计寿命而出现故障的轴承没有被及时的发现，直到定期维修时才被拆下来报废，使得机器在轴承出现故障后和报废前这段时间内工作精度降低，或者未到维修时间就出现严重故障，导致整部机器陷于瘫痪状态。
因此，进行滚动轴承工作状态及故障的早期检测与故障诊断，对于设备安全平稳运行具有重要的实际意义。
二、滚动轴承故障诊断技术研究现状及发展趋势2.1 滚动轴承的故障特点滚动轴承具有一个突出的特点，其寿命离散程度非常大。
滚动轴承寿命预测综述
滚动轴承寿命预测综述滚动轴承是工业机械中常见的一种零部件，在机械运转中具有重要的作用。
然而，随着使用时间的增长，轴承往往会出现磨损、损坏等问题，导致机械运转不稳定、噪音增大等现象。
因此，如何预测滚动轴承的寿命，对于提高机械的可靠性、延长机械的使用寿命具有重要的意义。
近年来，随着机械工程技术的不断发展，滚动轴承寿命预测技术也得到了广泛的应用和研究。
本文将从多个方面对滚动轴承寿命预测的研究现状、方法和应用进行综述，旨在为相关研究提供参考和借鉴。
一、滚动轴承寿命预测研究现状1.1 国内外研究现状近年来，国内外学者对滚动轴承寿命预测进行了广泛的研究。
在国外，美国、德国、日本等国家的学者在该领域的研究中处于领先地位。
他们主要采用实验、数值模拟等方法，对滚动轴承的寿命进行预测和评估。
在国内，该领域的研究主要集中于实验、数值模拟和数据挖掘等方面，但相对于国外还存在一定的差距。
1.2 研究热点当前，滚动轴承寿命预测的研究热点主要集中在以下几个方面：（1）寿命预测模型的建立：通过实验、数值模拟等手段，建立滚动轴承寿命预测模型，为机械寿命预测提供科学依据。
（2）寿命预测方法的研究：针对不同类型的滚动轴承，研究不同的寿命预测方法，提高预测准确度和可靠性。
（3）寿命预测技术的应用：将滚动轴承寿命预测技术应用于机械设备的维护和管理中，提高机械设备的可靠性和使用寿命。
二、滚动轴承寿命预测的方法2.1 实验法实验法是滚动轴承寿命预测的主要方法之一，其原理是通过实验测定滚动轴承在特定工况下的寿命，以此为依据进行预测。
实验法具有准确性高、可靠性强等优点，但需要大量的时间和资金投入，不适合大规模应用。
2.2 数值模拟法数值模拟法是滚动轴承寿命预测的另一种常用方法，其原理是通过建立数学模型，模拟滚动轴承在不同工况下的运动状态，以此为依据进行寿命预测。
数值模拟法具有成本低、时间短等优点，但需要建立准确的数学模型，模型的准确性对预测结果有重要影响。
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轴承疲劳寿命试验技术发展趋势李兴林,张仰平,张燕辽,曹茂来,李建平(杭州轴承试验研究中心,浙江 杭州 310022)摘要:结合国际国内轴承疲劳试验的现状,阐述了强化轴承疲劳寿命试验发展趋势。
随着全球经济一体化的发展,轴承寿命快速试验国际化势在必行。
关键词:滚动轴承;疲劳试验;中图分类号:TH133.3 文献标识码:B 文章编号:1000-3762(2005)02-0042-03 随着人们对轴承研究的不断深入,疲劳寿命及可靠性作为轴承最重要的性能,已引起各轴承生产单位及相关用户的广泛关注。
但由于影响疲劳寿命的因素太多再加上轴承疲劳寿命理论仍需完善,进行寿命试验无疑成为评定这项指标的唯一有效途径。
我国轴承寿命试验,相对于SK F、I NA/FAG、T imken、NSK、NT N、K OY O等国外公司起步较晚、规模较小。
目前正处于大量积累试验数据的阶段。
而对轴承寿命的各种影响因素及轴承失效机理等基础性理论研究尚嫌不足,与世界先进水平仍有较大差距。
随着我国加快建设轴承强国的步伐,用户提高对轴承寿命和性能的要求,轴承试验设备和试验方法将不断推陈出新,轴承寿命试验技术发展将呈现十分乐观的前景。
1 标准试验技术现代化1.1 标准试验技术自动化40多年来,我国轴承行业一直沿用前苏联50年代的规范用ZS型试验机进行寿命试验,其主要缺点是:试验载荷的加载系统稳定性差,测试手段落后,没有自动监控装置,试验过程中各数据的测试均靠人工完成,通常是“四班三运转”,这样既影响试验结果的准确性,同时又增加工作人员的劳动强度,时间和人力消耗大,远远不适应大量试验工作的需要。
新开发的轴承寿命试验机均不同程度地采用自动化技术来解决这一问题。
1.2 标准试验技术智能化智能化是自动化的进一步发展,可以根据标准,设定转速谱、载荷谱等以满足试验要求,同时试验结果可以用人工智能和专家系统等知识库技术来进行智能化处理,以达到多快好省的要求。
1.3 标准试验技术个性化基于标准试验的个性化试验是指轴承寿命试验时与标准轴承寿命试验有所“偏离”,以达到某种特定试验条件的特殊试验需要。
如在润滑油中加入金属粉末或污染物研究其对轴承寿命的影响。
2 模拟试验技术模块化20世纪40年代美国就对产品的设计开始采用单因素环境模拟的研制试验与鉴定试验,以检验设计的质量与可靠性。
至70年代发展到采用综合环境模拟可靠性试验(CERT)和任务剖面试验。
为检验工艺则采用不带设计裕度的验收模拟试验。
随着环境模拟试验技术的发展与成熟,各国政府部门及军兵种相继颁布了一系列的国标、军标,以严格的法规形式来保证产品的质量和可靠性,其中最有代表性的如美国的环境模拟试验军标MI L-ST D-810,可靠性试验军标MI L-ST D-781和空间飞行器试验军标MI L-ST D-1540及其修订版,具体产品型号则根据这些标准与型号的特点制定详细的试验大纲。
长期以来环境模拟试验成为保障产品可靠性的主要手段。
模拟试验技术的特点是:模拟真实环境,加上设计裕度,确保试验过关。
因此,环境模拟的真实程度和设计裕度的大小便成为两个关键因素。
要提高可靠性就必须对环境进行更精确的模拟和加大设计裕度,但这样一来便使难度增大,周期拖长和成本增加。
这种方法的不足之处是对设计和工艺缺陷未ISS N1000-3762 C N41-1148/TH 轴承Bearing2005年第2期2005,N o.2 42-43 作专门处理,只分别通过鉴定试验与验收解决,因此潜在缺陷残留量仍不少,随时都可能在外场使用时出现故障,可靠性的增长靠自然反馈缓慢地实现,这时木已成舟,留给设计修改的时间与空间都极其有限,从而使市场竞争的优势大为降低。
在我国轴承行业,由于没有深刻全面理解模拟试验过程,模拟试验技术有被误导的倾向,片面夸大了模拟试验的作用。
由于环境模拟耦合作用的复杂性和高成本,模拟试验技术呈现积木式、模块化的发展趋势。
3 激发试验技术白日化激发试验(Stimulation T est)又称环境应力激发试验,与模拟试验(Simulation T est)的思路相反,它是用人为的施加环境应力的方法,加速激出并清除产品的潜在缺陷来达到提高可靠性的目的,因此试验时不仅不求获得通过,反而要求激出的潜在缺陷越多越好,这一思路虽早为人知,但发展却比模拟试验慢得多。
20世纪50年代的老化试验便是激发试验的最初形式,所加应力有高温、温度循环和温度冲击等,至70年代后发展成当今广义的环境应力筛选。
由于试验的目的是激发、清除缺陷,故所加应力不必模拟真实环境,只要激发的效率越高越好,这样一来试验就简单多了,根据经验至今公认为最基本最有效的应力是高温变率的温度循环和宽带随机振动。
这里应着重指出的是自从1979年美国海军颁布了海军生产筛选大纲NAVM AT P-9492后收到了惊人的效果,产品可靠性获得成倍的提高。
1982年美国环境科学学会又颁发了指导性文件《电子产品环境应力筛选指南》,使应力筛选进入了一个蓬勃发展的时期。
在此期间发表了大量的文献,其中有人也试图用“军标”的形式来加速这一技术的发展,但这种尝试是错误的也是极其有害的,极容易把问题搞混淆,重新把问题拉回到“模拟”的轨道,把“激发缺陷”又变成“试验通过”。
因为“获得通过”有时是由于筛选方案不当或应力量级太小所致,而产品的可靠性并未获得真正的提高,故应力筛选只能用“指南”的形式执行,不同的缺陷类型和不同的失效机理必须使用不同的筛选方案而无统一的标准可言。
要强调的另一点是当今的应力筛选方法都是在设计无缺陷的前提下,针对生产过程的缺陷的,实际上设计缺陷除用鉴定试验外并无其他专门的方法检测和清除,因此专门研究设计缺陷的排除以提高产品的可靠性仍有很大的潜力可挖。
我国轴承行业还很少听说轴承寿命激发试验,更少有做过轴承寿命激发试验的。
我们在与美国某大公司交流时,了解了他们用激发试验技术测试中国轴承寿命指标的情况。
随着中国加入WT O,对外开放的不断深入,轴承寿命激发试验技术将大白于中国轴承行业。
4 快速试验技术国际化最先从事这方面工作称得上先驱者的是H obbs G K,G ray K A和C ondra L W等人,他们称这种试验为高加速寿命试验(H A LT)和高加速应力筛选(H ASS)。
前者针对设计,后者针对生产,方法的核心是施加大应力,一步步地加,一次次地排除缺陷,故也叫步进应力法,以此获得高可靠性。
从20世纪80年代末至90年代初,相继在各工业部门推广使用,无一例外地取得了很大的成功,只是由于商业竞争与军事工业保密的原因至今仍有许多重大成果未解密发表,连名称尚未统一,如步进应力试验(Step Stress),高加速寿命试验(H A LT),应力寿命试验(STRIFE),应力裕度和强壮试验(S M ART)和可靠性强化试验(RET)等。
波音公司把RET当作这一试验技术的统称是较为合理的,因为它突出了强化试验的特点。
RET得到迅速发展的原因还在于90年代市场可靠性观念的更新和关键技术的突破。
C ondra L在其系列论文中说,美国生产厂家在80年代认识到质量的重要性,深知市场只接受质高价廉的产品,到90年代又认识到可靠性的重要性,深知市场对产品不仅要求高的开箱率,而且要求在设计寿命期内确保性能良好不变。
这是新一轮对可靠性的挑战,而RET正是满足这一挑战的最好方法。
C ondra指出按传统的可靠性定义去应付瞬息万变的动态市场显得太被动了,厂家只对用户的条件(规范)负责,不对产品的使用负责必然导致在市场中的失败。
于是90年代的一种进取性的市场可靠性定义便应时而生。
一种可靠的产品应随时都能完成用户需要其完成的任务。
这样一来,厂家便变被动为主动,了解用户对产品的要求,关注市场的发展,不断改进更新产品,以上乘的质量可靠性换(下转第38页)・34・李兴林等:轴承疲劳寿命试验技术发展趋势 外圈窄端面对应的挡肩直径D b取值原则是D b min不超过圆锥外圈大内径。
一般可按D b min=E +2[arctanα+r7]计算后加以圆整得出。
外圈宽端面安装用退刀槽宽度S a最小值按如下公式计算S a min=B b+a0-T min-l b1cosθ+[0.5(D c-d1′)-l b1tanθ]tanα式中 T———装配高 上式近似地计算出轴承保持架对于外圈的凸出量,然后给出适当的裕量得出S a的最小值。
外圈窄端面安装用退刀槽宽度S b的最小值按公式计算:S b min=T-C。
计算后圆整到小数点后一位得出。
式中其他符号的含义见图2、图3,计算值经过圆整即为标准规定值,其中d b max小于国外标准取值,D b min、S b min大于各国规定的最小值,这是由于我国轴承内部设计的差异引起的,比如α、β角选取不一致,小挡边宽度不一致等,本标准使用1993版《加强型圆锥滚子轴承优化设计统一图册》,与82版优化设计统一图册相比有些参数值有些改变,比如d3′、E、a0、r6′、r7等参数值的改变,使得d b max、D b min的计算值越来越接近国外标准。
对于非加强型圆锥滚子轴承,由于轴承结构落后,轴承承载能力低于加强型结构,在我国已属淘汰产品,标准未将其列入。
2.2.6 推力球轴承、推力调心滚子轴承安装尺寸对于推力轴承,标准给出了轴肩直径d a和挡肩直径D a两个安装尺寸,原则上轴肩直径d a必须大于推力轴承的中径,挡肩直径D a必须小于推力轴承的中径,标准给出的数值按下式计算并经修约而成:轴肩直径 d a min=12(d+D)+A外壳孔挡肩直径 D a max=12(d+D)-A式中A值按15×D-d2计算,当计算值在8 mm以下时取该值;当计算值大于8mm时,取比计算值小1～2mm的值。
2.2.7 带紧定套轴承安装尺寸对于紧定衬套内径不超过100mm的紧定套,可用相配的锁紧螺母对滚动轴承施加轴向压力套装;对于紧定衬套内径大于100mm的紧定套,应采用辅助液压安装措施,以此代替锁紧螺母压装轴承。
自紧定衬套内径大于200mm起,采用液压方法可便于滚动轴承的安装和拆卸,为将带紧定套轴承精确地固定的轴上,一般要使用隔圈,隔圈的内部尺寸应能保证轴承轴向精确定位,并易于紧定套的拆卸,本标准规定了隔圈的内部尺寸。
(编辑:聂龙宣)(上接第43页)取不断扩大的市场占有份额,获取丰厚的利润回报,因此可靠性便不再是一种成本负担,相反可靠性正是商家追求的一种资产、一种财富。
但是,传统的可靠性试验既极费钱又极费时,必须开发一种新的经济有效的替代法来适应这一需求,这便是RET法。
RET技术的理论依据是故障物理学(Physics of failure),把故障或失效当作研究的主要对象,通过发现、研究和根治故障达到提高可靠性的目的。