滚动轴承的快速疲劳寿命试验及可靠性分析
滚动轴承疲劳试验方案
滚动轴承疲劳试验方案引言：滚动轴承是机械装置中常见的传动元件之一，其工作条件较为苛刻，需要经受高速旋转和重负荷的考验。
为了确保滚动轴承的可靠性和寿命，疲劳试验是不可或缺的一环。
本文将详细介绍滚动轴承疲劳试验方案，包括试验目的、试验方法、试验步骤以及试验结果的评估。
一、试验目的滚动轴承疲劳试验的主要目的是模拟实际工作条件下的轴承使用过程，评估其在长时间高速旋转和重负荷下的疲劳寿命。
通过试验，可以验证轴承的设计和制造质量，为产品的改进和优化提供依据。
二、试验方法1. 试验设备准备：a. 试验机：选择适当的试验机，能够提供满足试验要求的转速范围和负荷条件。
b. 轴承样品：选择符合试验要求的轴承样品，确保样品的代表性和一致性。
c. 测量设备：包括转速计、负荷计、温度计等，用于对试验过程中的参数进行监测和记录。
2. 试验参数确定：a. 转速范围：根据实际工作条件确定试验中的转速范围，考虑到轴承在高速旋转下的疲劳寿命变化规律。
b. 负荷条件：根据轴承的额定负荷和实际工作负荷确定试验中的负荷条件，考虑到轴承在重负荷下的疲劳寿命变化规律。
3. 试验步骤：a. 安装轴承样品：将选取的轴承样品正确安装在试验机上，确保轴承位置和轴向负荷的准确度。
b. 设置试验参数：根据试验要求，设定转速和负荷条件，确保试验过程中参数的稳定性。
c. 运行试验：启动试验机，使轴承样品在设定的转速和负荷条件下运行，连续工作一定时间。
d. 监测记录：在试验过程中，及时监测和记录轴承样品的转速、负荷和温度等参数。
e. 试验终止：根据试验要求，确定试验的终止条件，如达到设定的寿命或出现严重故障等。
f. 试验结果评估：根据试验数据和评估标准，对试验结果进行分析和评估，得出轴承的疲劳寿命。
三、试验结果评估根据试验的目的和要求，对试验结果进行评估是十分重要的。
评估的主要内容包括：1. 疲劳寿命：根据试验数据和评估标准，确定轴承的疲劳寿命，评估其是否符合设计要求和使用要求。
滚针轴承的疲劳寿命与寿命预测模型研究
滚针轴承的疲劳寿命与寿命预测模型研究滚针轴承是工业领域常用的一种机械元件，广泛应用于汽车、飞机、机械设备等领域。
疲劳寿命是滚针轴承性能指标之一，它关系到滚针轴承的可靠性和使用寿命。
因此，疲劳寿命的评估和预测对于滚针轴承的设计和维护具有重要意义。
滚针轴承的疲劳寿命是指在给定负载条件下，滚道和滚针之间的接触疲劳损伤产生的寿命。
在滚动接触过程中，由于滚道和滚针之间的应力集中，会引起较大的应力和应变，导致材料的损伤和疲劳破坏。
因此，研究滚针轴承的疲劳寿命与寿命预测模型，有助于提高滚针轴承的可靠性和耐久性。
寿命预测模型是通过建立滚针轴承的寿命与相关因素之间的数学方程，来预测滚针轴承的使用寿命。
常用的寿命预测模型包括基于试验数据的经验模型和基于理论分析的数学模型。
在经验模型中，通过对大量滚针轴承试验数据的统计分析，提取出影响疲劳寿命的关键参数，并建立数学模型。
这些关键参数可以包括载荷、转速、温度、润滑条件等因素。
例如，经典的L10模型就是基于试验数据的经验模型，它假设疲劳寿命服从对数正态分布，并使用滚动元件的寿命极限来估计疲劳寿命。
与经验模型相比，理论分析模型更加精确和可靠，但也更加复杂。
理论分析模型一般基于滚针轴承的载荷分布、力学特性和材料疲劳性能等方面的理论知识。
例如，采用Hertz接触理论、接触疲劳理论和材料疲劳寿命模型等，可以建立滚针轴承疲劳寿命的数学模型。
除了寿命预测模型，滚针轴承的疲劳寿命还受到一些其他因素的影响。
例如，轴承的材料、几何形状、表面质量等都会对疲劳寿命产生影响。
为了更准确地预测滚针轴承的疲劳寿命，需要综合考虑这些因素。
为了验证寿命预测模型的准确性，研究人员通常会进行滚针轴承的寿命试验。
试验过程中，通过给定一系列固定载荷和转速的条件，观察滚针轴承的故障时间，从而得到实际的疲劳寿命数据。
然后，将这些实验数据与预测模型进行比较，并进行修正和优化。
总之，滚针轴承的疲劳寿命与寿命预测模型的研究对于提高滚针轴承的可靠性和使用寿命具有重要意义。
滚动轴承疲劳寿命威布尔分布三参数的研究
绘制出一条直线。该直线与Ｆ（三）＝６３．２％水平线相交的点所对应的寿命值，即 为三。值。若该直线与横坐标的夹角为０，则可得
二参数威布尔分布的研究重点是形状参数ｂ值的确定，其代表性研究成果 为Ｌｕｎｄｂｅｒｇ和Ｐａｌｍｇｒｅｎ寿命理论。三参数威布尔分布的研究重点则是在二参 数威布尔分布研究的基础上，主要关注最小寿命参数岛值的确定，其代表性研 究成果为Ｔａｌｌｉａｎ寿命理论。ＩＳＯ标准和有关国家标准则对轴承寿命的威布尔形 状参数作了权威性认同与规定。但是，由于威布尔参数的精确（高可靠性与高 置信度的）确定，特别是位置参数即最小寿命参数岛值的确定，需要大量的试 验作支撑，以寻求其统计规律性，财力、物力与时间耗费巨大，因此，有关研 究成果在种种局限性之下所导致的或者难以涉及，或者做不深入，或者做不准 确，就成为必然之事。也正因为如此，继续深入开展相关研究，以求不断完善 威布尔分布、尤其是三参数威布尔分布在轴承寿命方面的应用，其理论意义与 实用价值就十分重大。
１．３本论文的主要研究内容、技术难点与研究方法 １．３．１主要研究内容
１）对轴承寿命的威布尔分布三参数进行研究，其中重点为形状参数ｂ值和 最小寿命参数如值的确定（特征寿命参数Ｌ系尺度性参数，无需特意研究）。
２）将研究结果与Ｌｕｎｄｂｅｒｇ和Ｐａｌｍｇｒｅｎ寿命理论、Ｔａｌｌｉａｎ寿命理论和ＩＳＯ 标准等权威研究成果进行验证性比较研究。 １．３．２技术难点
＃
图２－－３ ｒ＝Ｏ，ａ＝２，而∥取不同数值时的，（ｆ）曲线
滚动轴承寿命与可靠性试验的评定方法
失效， 日本 ＪＥ Ｔ公 司开发的此类轴承的滚动体 ＴＫ 采 用高绝 缘 性 的 陶 瓷 材 料 ， 有 的企 业 在 轴 承 外 也
表 面上涂 覆绝 缘材料 来解 决 电蚀 问题 。
［ ］ 葳下义一 ． ６ 风力发 电机用滚 动轴承 ［ ］ 国外 轴承技 Ｊ．
术 ，０９ ４ ： ５ ． ２ ０ （ ）５ ４— ９
对各 类轴 承抗 疲劳 制造 技术 的研究 和应 用 。
参 考文 献 ：
［］ 卢 １ 刚． 动轴承 的抗 疲劳制 造 ［ ］ ／ 滚 ｃ ／ 第五 届 中国 轴承论坛论文集 ． 阳 ： 洛 洛阳轴 承研究 所有 限公 司，
２０ ９ ： ９ ～２ ０ １ ３．
止 了打滑 对轴 承造成 的损 伤 。
［ ］ 刘 耀 中． 车 轴 承 的 材 料 及 热 处 理 长 寿命 技 术 ７ 汽 ［ ］ ／ 国汽 车轴 承技 术攻 关 专题 研讨 会论 文 集． Ｃ ／全 洛 阳： 中国轴承工业 协会技术委员会 ，０ ８４ ５ ． ２０ ：７— ３ （ 编辑 ： 温朝杰 ）
４ 结 束 语
温 渗硫 （ 离子渗 硫 、 液体渗 硫等 ） 的表面 改性 处 理 。
德 国 Ｓｈ ｅ ｅ 公 司从 ２ ０ ｃａｆ ｒ ｌ ｆ ０ ８年起 供 应 的增 速 器 圆 柱滚 子轴 承 均采 用 复合 氧化 发 黑 处 理 ， 效 地 防 有
术 的研究 及 应 用 ， 以满 足 风 力 发 电机 组 对 配套 轴 承 长寿命 、 可靠性 的要求 ； 时推 动全 行 业 开展 பைடு நூலகம்高 同
当 前 ， 技 界 倡 导 对 新 一 代 先 进 制 造 技 科
张
伟等： 滚动轴承寿命与可靠性试验 的评定方法
滚动轴承疲劳寿命威布尔分布三参数的研究
滚动轴承疲劳寿命威布尔分布三参数的研究滚动轴承是一种常用的机械设备，其在工作过程中承受着频繁的载荷和运动，因此疲劳寿命是滚动轴承设计和使用的一个重要指标。
研究滚动轴承疲劳寿命的威布尔分布三参数是对其可靠性的评估和预测，本文将对该问题进行研究。
首先，我们来分析什么是滚动轴承的疲劳寿命。
滚动轴承在工作中承受着不断变化的载荷和运动，其中绝大部分的寿命消耗是由疲劳破坏引起的。
疲劳寿命是指在给定工况下，滚动轴承能够承受的循环载荷次数，即在此次数后滚动轴承有一定概率出现疲劳失效。
威布尔分布是用来描述失效时间的概率分布模型，由于滚动轴承疲劳失效是一个随机性事件，因此可以采用威布尔分布来建模。
威布尔分布的形式为：F(t) = 1 - exp(-((t/β)^γ))其中，F(t)表示在时间t内发生失效的概率，β是尺度参数，γ是形状参数。
β和γ的取值决定了失效时间的分布形态。
当γ=1时，威布尔分布退化为指数分布。
当γ>1时，表明失效率随时间而逐渐增加，而γ<1时，表明失效率随时间而逐渐减小。
为了研究滚动轴承疲劳寿命的威布尔分布三参数，我们可以通过实验数据拟合得到β和γ的值。
常用的拟合方法有最小二乘法和最大似然法。
最小二乘法是通过使拟合曲线和实验数据的残差平方和最小来确定参数值，而最大似然法是通过最大化似然函数来确定参数值。
在实际的研究中，我们可以选取一批滚动轴承样本，通过施加不同的载荷和运动条件，记录每个样本的失效时间。
然后，利用拟合方法对实验数据进行处理，得到β和γ的估计值。
最后，根据估计值，可以绘制威布尔分布的概率密度函数和累积分布函数，进一步分析滚动轴承的疲劳寿命特性。
此外，除了实验数据的拟合研究，还可以采用数值模拟的方法对滚动轴承的疲劳寿命进行研究。
数值模拟可以通过建立滚动轴承的有限元模型，模拟不同工况下的载荷和运动状态，计算滚动轴承的应力和应变分布，进而预测疲劳寿命。
其中，威布尔分布三参数也可以被考虑进数值模拟中，从而实现对滚动轴承疲劳寿命及其分布特性的预测。
轴承疲劳寿命3
河南科技大学实习报告(3)学院_______________专业班级_______________学生姓名_______________指导教师_____________________学年第______学期【实验名称】：滚动轴承疲劳寿命试验【实验目的】：1、滚动轴承的疲劳寿命是轴承的一个非常重要的质量指标；2、通过实验和现场收集有价值的数据；3、目前，随着经济全球化，资源本地化的加剧，为了满足轴承制造商和轴承大用户对提高轴承综合质量的要求，我国轴承行业必须对轴承寿命激发试验做更多的尝试。
【实验设备】：ABLT-1A轴承寿命试验机该仪器主要用于滚动轴承疲劳寿命强化（快速）试验。
由试验头、试验头座、传动系统、加载系统、润滑系统、计算机控制系统等组成。
试验轴承类型：球轴承和滚子轴承试验轴承内径：10~60mm试验轴承转速：1000~10000r/min最大径向加载：100KN最大轴向加载：50KN【实验原理和方法】：轴承的寿命与载荷间的关系可表示为下列公式：L10=(f t*C/P)ε或 L h=(106/60*n)* (f t*C/P)ε式中： L10──基本额定寿命（106转）； L h──基本额定寿命（小时h）；C──基本额定动载荷，由轴承类型、尺寸查表获得；P──当量动载荷（N），根据所受径向力、轴向力合成计算；f t──温度系数，由表1查得；n──轴承工作转速（r/min）；ε──寿命指数（球轴承ε=3 ，滚子轴承ε=10/3 ）。
6308实验条件的确定：额定动载荷Cr=22200N；取当量动载荷P=6720N；极限转速n l=14000r/min；取实验转速n=6000r/min；基本额定寿命：L10=(106/60*n)*(C/P)ε=100h（球轴承ε=3）试验结果计算：按GB/T24607-2009按检验水平2，实验套数E=8为布尔分布斜率：b=1.5 设K=1.4L=K*L10b/0.10536=1.4*1001.5/0.10536=13288T1i=(L/E)*U a=（13288/8）U a=2674T0=1941.5=2702T0=2702> T1i=2674符合达到K=1.4要求，所以轴承做实验要转够194个小时。
基于可靠性的滚动轴承寿命预测技术研究
基于可靠性的滚动轴承寿命预测技术研究滚动轴承作为机械设备中最常见、最重要的部件之一，承担着支撑和减摩的重要任务。
然而，在高速、高负荷、长时间运转的情况下，滚动轴承往往会出现损耗、磨损、变形等问题，从而影响机械设备的稳定性和持续运转能力。
因此，掌握并应用可靠的滚动轴承寿命预测技术，对于提高机械设备的运转效率和性能具有十分重要的意义。
一、滚动轴承寿命预测的必要性滚动轴承作为机械设备的关键部件之一，其使用寿命的长短直接影响到机械设备的正常运转和使用寿命。
一旦滚动轴承出现故障或损耗，就会对设备的运转效率和生产率造成严重影响，甚至需要进行设备更换和维修，不仅浪费时间和资金，还会给生产带来严重影响。
因此，掌握滚动轴承寿命预测技术，可以在滚动轴承出现故障之前提前发现并进行维修或更换，从而提高设备的使用寿命和稳定性。
二、基于可靠性的滚动轴承寿命预测技术在滚动轴承寿命预测技术中，基于可靠性的技术应用非常广泛。
该技术主要通过对滚动轴承运行状态的监测和分析，确定其失效时隙和失效概率，从而判断滚动轴承的可靠性和寿命。
具体来说，基于可靠性的滚动轴承寿命预测技术包括以下几个方面的内容：1、滚动轴承负荷分析滚动轴承使用寿命的长短与其受力情况有着密切的关系。
因此，在进行滚动轴承寿命预测时，需要对轴承的载荷进行分析，从而了解其受力情况。
一般来说，滚动轴承的载荷主要包括径向载荷和轴向载荷，而载荷的变化可能会导致滚动轴承的损耗和磨损，对其寿命造成不利影响。
2、滚动轴承振动分析滚动轴承受力时，会发生振动现象，而振动的幅度和频率也会对轴承寿命产生重要影响。
因此，在进行滚动轴承寿命预测时，需要对该轴承进行振动分析，确定其振动频率和振幅，对其寿命进行评估和预测。
3、滚动轴承温度分析滚动轴承在工作时会发生摩擦，从而产生热量，使其温度不断升高，因此，滚动轴承的寿命也会随温度的升高而减短。
因此，通过对轴承温度的监测和分析，可以判断轴承的寿命和可靠性。
简析滚动轴承的疲劳寿命
安昂商城简析滚动轴承的疲劳寿命轴承疲劳寿命是指，在一定技术状态下的滚动轴承，在主机的实际使用状态下运转，直至滚动表面发生疲劳剥落而不能满足主机要求时的轴承内，外圈（轴、座圈）相对旋转次数的总值总转数。
当轴承转速大致恒定或已成为已知，疲劳寿命可用与总转数相应的运转总小时数来表示，此外，还应注意：1)、影响滚动轴承疲劳寿命的因素非常多，无法全部加以估计或通过标准试验条件而加以消除，这造成轴承实际疲劳寿命有很大的离散性，因此轴承疲劳寿命的计算与试验是以数理统计学和概率论为基础的。
最常用的滚动轴承疲劳寿命的表达参数为额定寿命L10，在ISO推荐标准R281中L10的涵义明确规定如下：“数量上足够多的相同的一批轴承，其额定寿命L10用转数（或在转速不变时用小时数）来表示，改批轴承中有90%在疲劳剥落发生前能达到或超过此转数（或小时数）”。
迄今为止，世界各国都遵从上述规定。
在美国等一些国家中，还采用中值寿命的概念。
中值寿命Lm是指一批相同轴承的中值寿命，即指其中50%的轴承在疲劳剥落前能够达到或超过的总转数，或在一定转速下的工作小时数。
中值寿命Lm，不是一批轴承寿命的算术平均值。
一般中值寿命Lm是额定寿命的5倍左右。
2)、额定寿命的概念值使用于数量足够的一批滚动轴承，而不适用于个别滚动轴承。
例如有40套6204轴承按其使用条件算的其额寿命为1000h，其实际意义是在这批轴承中大体上可能有90%，即36套的实际运转寿命将超过1000h即出现疲劳，但不能个别地指出究竟是哪只轴承的疲劳寿命将低于1000h。
事实上，由于轴承设计、制造、材质以及应用技术的不断进步，一些厂家轴承产品的实际使用寿命大多略高于甚至成倍地高于按标准方法计算出的额定寿命。
3)、对于实际使用中并非由于疲劳失效的轴承，额定疲劳寿命的意义就代表这批滚动轴承在正常发挥其材料潜力时可期望的寿命。
因此在大多数情况下，用户在选择滚动轴承时仍先作疲劳寿命计算，再根据实际失效类别进行校核，例如磨损寿命校核，取计算结果中较小值为滚动轴承计算寿命。
滚动轴承的疲劳可靠性
滚动轴承的疲劳可靠性化工过程机械邓坤军612080706048摘要：以可靠性理论为出发点,研究了滚动轴承在不同可靠度要求时的设计计算方法,找出了轴承寿命与可靠度间的关系及基本额定动载荷与可靠度间的关系。
对从事可靠性设计的工程技术人员有一定的参考价值。
1 引言：滚动轴承是一种应用相当广泛的标准零件,在它的选用设计中,通常要进行抗疲劳点蚀的寿命计算。
目前使用的计算方法规定,在等于基本额定动载荷C 的当量动载荷作用下,滚动轴承可以工作10 车,而其中90 %不发生疲劳点蚀失效,这就意味着其可靠度为0.9。
随着科学技术的迅速发展,对轴承组件的可靠性要求越来越高,如美国探险者1号宇宙飞船上仪器的滚动轴承要求可靠度为0.999999999。
为了用样本中的基本额定动载荷C 进行不同可靠度的轴承选用设计。
在工业生产中轴承作为经常使用的零件应用十分广泛, 由于轴承工特点作的,经常更换维护。
一般的轴承主要起支撑转动轴的作用,有的轴承也在支撑转轴的同时也承受很高的载荷。
正确地评价一个滚动轴承的有效、安全的工作寿命对安全生产,提高设备生产效率,延长设备使用寿命, 使生产顺利高质量进行是十分重要的技术问题。
我国现行的国家标准规定的滚动轴承寿命计算方法[1]，是先计算出可靠性为90% 的额定寿命, 再对不同可靠度下的寿命用可靠性系数a进1行修正, 其中a的导出是以寿命服从二参数Weibull 分布为基础的。
这种方法在1通常情况下可以取得较好的效果, 多年来一直在工程实践中应用。
但是, 早在1962年, T. Tallian 分析了2520 套轴承的寿命试验数据后指出对存活概率在0. 4~ 0. 93之间时[2], 寿命分布与二参数Weibull 分布吻合较好, 超出此范围, 则有较大偏离。
此外, 近年来,国外的一些轴承研究机构( 如瑞典的SKF工程研究中心)在轴承疲劳寿命试验中,观察到了超长寿命现象，亦即轴承在理想条件下进行耐久试验，其寿命远远高于上述方法计算出的寿命。
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”。
滚动轴承寿命与可靠性试验的评定方法
滚动轴承寿命与可靠性试验的评定方法轴承技术2011年第2期?29?滚动轴承寿命与可靠性试验的评定方法国家轴承质量监督检验中心张伟轴承行业对轴承寿命与可靠性试验评定方法的研究已有很长时间,1985年洛阳轴承研究所首次制定了滚动轴承寿命试验评定方法ZQ37—85《滚动轴承寿命可靠性考核试验方法》,后于1991年修订为JB/CQ37—91《滚动轴承寿命可靠性考核试验方法》;又于1997年修订为JB/T50093—1997《滚动轴承寿命及可靠性试验评定方法》.多年来,滚动轴承寿命及可靠性试验评定方法对促进滚动轴承寿命可靠性质量的提高,行业的质量评定以及国内外用户的产品验收起到了重要的作用.为适应新形势下轴承质量水平的不断提高,以及和国外轴承质量接轨问题,特制订GB/T24607—2009《滚动轴承寿命与可靠性试验及评定》标准,该标准的实施无疑是对滚动轴承寿命可靠性质量的一次促进,势必将对提高我国滚动轴承的寿命可靠性水平起到积极的作用.1合格评定轴承寿命可靠性试验原始数据经数据处理后得到相关参数,对参数进行一系,即达到Lm/Li的倍数值.2试验数据处理常规试验数据处理一般依据二参数韦布尔(Weibul1)分布函数进行分析处理,使用图估计法和参数估计法,图估计法较简便直观,一般可优先采用图估计法;而对试验数据较少的或无失效数据的情况一般采用序贯试验评定方法.2.1Weibul1分布图估计法1)图估计目的通过对试验轴承样品的完全试验,截尾试验等,得出试验数据,根据图估计法在Weibul1 分布图上估计出分布参数,并得出试验结果及评定结果.2)Weibul1分布图轴承寿命服从二参数韦布尔(Weibul1)分布函数:f)=1一e一(詈)作变换得:其对数形式是:1lnlnblnL—blnv令),lnln南,ln,B—bin则就把上式变成x—Y直角坐标系中一条直线方程:Y=bX+B这是一条以b为斜率的直线,若能求出参数b,v,则直线唯一确定.?3O?轴承技术2011年第2期坐标点(x,Y)对应于1(1nL,lnln)X=lnLL=ex根据L=e的与L=e的对应关系和,(L)=1一e的F()与y的对应关系分别把对应的值记在轴上,把y的对应值记在y轴上(横轴为,纵轴为F),由上述原理即可制成Weibul1分布概率图.轴承寿命Weibul1分布曲线是以b为斜率,以t,为特征寿命的一条直线,b表示轴承寿命的离散程度或轴承寿命质量的稳定性,t,是当F()=0.632时的轴承寿命,求出参数6,t,直线可唯一确定.3)一般的图估计一般对于失败数据不少于6个的试验数据评定,可用图估计方法.失效数据越少,图估计的精度就越低.横坐标为厶(即各试验数据),纵坐标为F一n(厶)(即失效概率),在Weibu11分布图上依次描点,然后按照各点的位置,配置分布直线.配置直线时,各点须交错,均匀地分布在直线两边,且F()=0.3～0.7附近的数据点与分布直线的偏差应尽可能地小.由直线可求Weibul1分布斜率b(直线上某点的纵坐标与横坐标之比).斜率b越大,说明轴承寿命数据较集中,轴承寿命质量稳定; 反之斜率b越小,轴承寿命数据离散,轴承寿命质量不稳定.由直线可求特征寿命,是当F()=0.632(纵轴为63.2%)时的轴承寿命,即破坏概率为63.2%时的轴承寿命.由参数6,,再分别求出基本额定寿命的试验值.(纵轴为10%),中值额定寿命的试验值L卯(纵轴为50%),计算出可靠度e等.4)分组淘汰图估计分组淘汰试验方法可缩短试验周期,但试验风险比一般完全试验和定时(数)截尾试验大.试验中,每一分组中出现一个失效样品即停止试验,然后用各组的最短寿命数据在Weibul1分布概率纸上描点,配置直线,再由该直线求得该批样品的分布直线.5)图估计实例例1:某厂生产的深沟球轴承L..=100h,N=8套,试验结束,得到8个失效数据,分别是80h,110h,155h,170h220h,240h300h380h用Weibul1分布图估计参数b及,LL50,Re 等值.a)由8个失效数据,配置直线A(见图1).i,纵坐标为F()=矗,故8个点的坐标值分别为:(8O,0.083),(1lO,0.202)……(380,0.917),将其描在Weibul1分布概率纸上,配置直线A.b)由直线A求出6,t,,Llot,.Lsot-,Re等值.b=2,=250h,L10=85h,Lso=200h,Re=86%c)L10l/L10–85/100<1.4,故判定该批轴承样品不合格.例2:某厂生产的深沟球轴承L,0–100h,N=32套,分8组7//,=8,每组4套同时上机试验N=4套.每组有一套轴承失效即停机,试验结束,得到8个分组的最短寿命分别为10h, 110h,155h,170h,220h,24Oh,300h,380h.用Weibul1分布图估计参数b及,150,e等.本例为分组淘汰图估计例.先按例1求出分布直线A,再由分布直线A求分布直线B.a)由于每组有4套轴承,故将待求的直线B上M点的纵坐标记为F()=}=0.159.b)作三条平行线:过F()=50%作横轴平行线与直线A交于点c,过C作纵轴平行线与过F(L)=0.159的横轴平行线交于点M. (在直线A上取纵坐标为F()=50%的点C,轴承技术2011年第2期?3l?由C做纵轴平行线,并与过F(L)=0.159的横轴平行线交于点M0)C)过M点做平行与直线A的平行线B.也可由解析法求直线B:N当为每组套数时,B的特征寿命”B=×z虿=250×4-r=500h.由直线B求出6,,L,Re等.b=2,=500h,Ll0=160h,L1ol=400h,Re=96%345L/h图1Weibul1分布图估计a)t1m/L0–160/100>1.4,故判定该批轴承样品合格.2.2WeibuU分布参数估计1)Weibul1分布参数估计的目的通过试验轴承样品的完全试验,载尾试验,得出试验数据,根据Weibul1分布数据处理估计出分布的参数,并得出试验结果及评定结果.截尾试验失效数据一般应不少于6个.若失效数据太少,参数估计的精度就降低.通过数据处理确定Weibul1分布的两个参数b,v.样本容量Ⅳ,经试验后得到的实际寿命为: 完全试验≤L2……≤厶……≤i=1,2……Ⅳ;定数截尾试验￡1≤三2……≤厶≤L,i=1.2……r<N分组淘汰试验L,≤:…………≤i=1,2……;m=Ⅳ/Ⅳ对于完全试验和定数截尾试验,纵坐标(失效概率)(厶)=对于其他非完全试验,计算破坏概率F (厶)时,应将上式的i进行修正.修正方法见表2.轴承寿命Weibul1分布参数6,的估计,当Ⅳ≤25时,用最佳线性不变估(BLIE)方法;当N>25时,用最大似然估计(ML)方法(略).2)最佳线性不变估计(BLIE):完全试验:b=[_∑c1(J7v,N,i)lnL]1n13=∑D1(Ⅳ,N,i)1nLi定数截尾试验:b_一∑c1(Ⅳ,r,i)lnL]1nv=∑D1(Ⅳ,r,i)lnLi当r=N时即为完全试验.分组淘汰试验:b=[三c(m,m,i)lnL]1nv=-~-1nN+∑D1(m,m,)lnLiui=1一当N=1时即为完全试验.最佳线性不变估计系数CD见《可靠性试验用表》.3)依据b,1J,估计L1o,L50及Re当F(三)=0.10时,基本额定寿命的试验值:L1=(0.10536)当F(L)=0.50时,中值寿命:L5.=?(0.69315)当L:Lloh,可靠度:Re=e一()(时刻对应的可靠度)4)参数估计实例∞酏∞∞m4,2求,(,I‰?32-轴承技术2011年第2期例3:对例1的数据用Weibun分布估计参数b及t,,并计算L.,￡Re等值.本例为完全试验,最佳线性不变估计系数为C1(Ⅳ,N,i),D1(N,N,i).若为定数截尾试验,失效数一般不能少于试验样品容量的2/3,即r<N,且按失效数据大小排列,一般未失效样品数据均大于失效样品数据,最佳线性不变估计系数为C(Ⅳ,r,),D (Ⅳ,r,).参数估计列于表1,并完成各项计算.表1WeibuU分布参数估计表t一4%厶lnLC,(N,N,i)C,lnLD1(N,N,)D,lnLⅣ+.18.33804.3820—0.0933一O.4O88O.034l0.1494 220.2311O4.7006—0.0989—0.46490.0536O.2519 332.141555.0434—0.0940—0.47410.07350.3707 444.O51705.1358—0.0798—0.40980.09510.4884 555.952205.3936—0.0539—0.29070.1198O.6462 667.862405.4806—0.0102—0.05590.14990.8215 779.7630o5.70380.06930.39530.19121.0906 891.673805.94020.36072.14260.28291.6805NN∑0.4337∑5.4992i1i1b=[∑C1(N,N,i)lnL]～=2.3057N==11nt,=∑D1(Ⅳ,Ⅳ,)lnL=5.4992=245hL1m=?(O.10536)=92hL5m=?(0.69315)=210hRe:e一(了LlOh):e一()?姗:88%o/L.–92/100<1.4,故判定该批轴承样品不合格.例4:对例2的数据用Weibul1分布估计参数b及t,,并计算舶等值.对样本容量为Ⅳ的试验样品进行试验时,因为有各种各样的原因使某一试样中停试验, 此数据就是未失效数据(按数据大小排列,未失效数据可能在失效数据之间),一般数据处理方法是不考虑未失效数据,这样就不能真实的反映整体的情况,影响轴承质量水平评价. 所以含有未失效数据的处理要对失效数据进行位置修正.本例为非完全试验(分组淘汰试验),同样也含有未失效数据.其修正位置增量: △=(这里的为全部试验样本容量,即为32)=Ii一1+△当=OJ『=O(即,0=O):非完全试验时i的修正值:非完全试验时,实际寿命由小到大排列的统计量序列△:非完全试验修正时的位置增量非完全试验F()的修正值的计算见表2.最佳线性不变估计系数为c(m,m,),D. (m,m,),参数估计见表3.轴承技术2011年第2期?33?表2非完全试验时,(厶)的修正值J厶L△iItF(L=()%1801112.16511O21.1O342.1O345.57915531.23593.33939.381317041.41244.7517l3.741722051.66176.4134l8.872124062.O4518.458525.182530o72.726811.185333.6O2938084.362915.548247.06表3非完全试验WeibuH分布参数估计表)(%厶lnLfCJ(m,m,i)C,1nLiD,(m,m,i)D,lnLf12.16804.3820—0.0933—0.40880.03410.149455.571l04.7005一O.O989—0.46490.05360.2519 99.381555.0434—0.0940—0.47410.07350.3707l313.7417O5.1358一O.O798—0.4O980.09510.4884 1718.8722O5.3936—0.0539—0.29O70.1198O.6462 2125.1824O5.4806—0.0102—0.05590.14990.8215 2533.6030o5.70380.06930.39530.19121.0906 2947.O63805.94020.36072.14260.28291.6805mm∑0.43375.4992i1b=[c,(m,m,i)lnLi]～=2.30571nv={_Ⅳ+三D,(m,m,)lnLiDi=1’’+5?4992-o.61004=446hL10f=?(0.10536)=170h=?(0.69315)=380hRe:e一(LlOh):e一()?姗:97%0/L.=170/100>1.4,故判定该批轴承样品合格.2.3序贯试验方法本标准所选取的后验序贯抽样检验方案,是序贯抽样检验的一种.它适用性强,可利用原有试验设备,特别是当疲劳破坏数据较少时,也可给判定结论,便于考核及订户验收;方?34?轴承技术2011年第2期法简便,运算少,数据处理程序化,表格化,便于推广应用.完全试验,截尾试验一般时间较长才能得出结果,而对小子样失效数据,无失效数据的处理易采用序贯试验验,较短时间就能得出结果.序贯试验用于试验设计而不是试验判定.第一套轴承如果出门或不人门,则直接判合格或不合格;如果在继续检验区,则用替换轴承继续检验.1)替换试验试验采用有替换试验序贯检验,按失效顺序一套一套逐次进行检验判定.当有5套轴承样品失效时停试,并做出合格与否的判定.试验中替换轴承坪品的换效数据也参与判定. 这种方法用于小于样或无失效数据的处理. Ⅳ(有替换同时试验的轴承套数)套轴承同时上机试验,当第一套轴承试到上q时间失效(这时其他一l套轴承也试到时间,但未失效),为保证套轴承同时上机试验状态,需换上一套待试样品继续试验,该样品称为替换轴承.替换轴承(L2)失效时,这时总试验时间为+,另_Ⅳ一1套轴承的试验时间均为+2o2)检验判定参数综合国内外资料,取韦布尔分布斜率:b=1.5检验水平:根据选取的,风险值分为四组,检验水平由宽到严.一般用户验收的试验取水平I或Ⅱ,行业及第三方认证机构的试验取水平Ⅱ或Ⅲ,制造厂内部的试验取水平Ⅲ或Ⅳ,如表4所示.表4检验水平检验水平IⅡⅢⅣ0.2O.2O.2O.1风险0.20.3O.5O.7:合格风险,接受风险或显着性水平,1一称置信度.:不合格风险,拒绝风险.本标准判定检验时配合使用.有时称为使用方风险.3)检验判定门限对不同的值可以组成多个检验水平,图2为不同检验区示意图.由图可以看出,水平I,Ⅱ, Ⅲ接受区一样,但拒收区增加,即继续检验区减小;水平Ⅳ接收区减小,拒收区增加.这样从检验水平Ⅳ检验水平逐步加严.螽培数N12lO8642O=IC玎L0n3000_,ln￡,,,,y’,,一///,1,椎自蜮j,//墩’.,/./j’队bJ鼍I/2468l012l4l6l3202224图2检验区示意图(A是,B是)与表4的,口对应的门限系数,见表5.从图2及表5看出,如果取=0.3,=0.7,即两条检验判定线重合,说明检验严,要么合格,要么不合格,中间没有继续检验区.表中给出了一个i=0的点,在判断格式里为tlO点,即无失效门限tlO,r=0时的接受门限值,该点尤其适用于军品轴承试验套数少, 而又要求无失效试验的特点.4)检验判定格式实际考核时,第i个轴承样品失效时的接受门限t1=(L/N).第i个轴承样品失效时的拒绝门限t2i=L/N8T6令:=Z.t,=Z’/JlOh轴承技术2011年第2期?35?检验判定格式见表6.表5与o~,13对应的门限系数,值t012345O.12.3023.8905.3226.68l7.9949.274 0.21.6102.9944.2795.5156.7217.906 0.31.2o42.4393.6164.7625.8907.0o6 0.20.8241.5352.2973.0903.904O.31.0981.9142.7643.6344.5l70.51.7782.6743.6724.7615.6700.72.4393.6l64.7625.8907.0o6表6检验判定格式O12345￡”tlo￡l1￡l213t14t15l2f21f22t255)检验判定式N.(~LslN)为试验时间,即h,尚无失效轴承出现, 这时l2套轴承均试至200h.因:(军12/):)～:200’～=2828>t】o=2806,合格停试. 判定该批轴承样品合格.(未完接下期)摘自《滚动轴承标准化》2010年第3期。
滚动轴承的疲劳可靠性计算
滚动轴承的疲劳可靠性计算徐跃进(湖南工业大学,湖南 株洲 412007)摘要:提出了滚动轴承寿命试验的数据处理方法和应用回归法确定轴承S-N疲劳曲线的方法,在假定轴承的疲劳强度分布与其寿命呈W eibull分布的基础上,根据应力-强度干涉模型推导出计算轴承承受应力分布为正态,阶梯形,线性及余弦等不同形式的随机载荷下的可靠度公式,并举例进行了演算。
关键词:滚动轴承;疲劳强度;可靠性;计算中图分类号:T H133.33 文献标志码:A 文章编号:1000-3762(2007)08-0027-04Ca lcul a ti on on Fa ti gue Reli a b ility of Rolli n g Bear i n gXU Yue-jin(Hunan University of Technol ogy,Zhuzhou412007,China)Abstract:The paper p resented a data p r ocessing method f or fatigue life experi m ent of ball bearing,and a method t o de2 ter m ine S-N fatigue curve by means of regressing.Based on the assu mp ti on that fatigue life distributi on of r olling bear2 ing and its fatigue strength distributi on are of the W eibull distributi on,s ome for mulas are derived in ter m of stress-strength interference mode for calculting the reliability of r olling bearing under random l oad with stress distributi ons of nor mal,step s,linear,cosine and s o on.A ls o,les are given in the paper.Key words:r olling bearing;fatigue;reliability;calculati on 在一些重要的机电产品中,滚动轴承的可靠性计算问题,目前还缺乏系统的研究。
滚动轴承动力学失效分析与寿命评估
滚动轴承动力学失效分析与寿命评估滚动轴承是机械传动中常用的关键元件之一，其在各种工况下都承受着巨大的载荷和转速。
由于长时间运转下的疲劳和应力集中，滚动轴承容易发生失效。
因此，对滚动轴承的动力学失效进行分析和寿命评估是非常重要的。
一、前言滚动轴承作为机械传动的关键组件之一，其稳定性和可靠性直接影响着设备的性能和寿命。
滚动轴承的失效通常分为表面失效、内圈失效和滚道失效等多种形式。
因此，对滚动轴承的动力学失效进行深入分析，并对其寿命进行评估，对于提高设备的使用寿命和可靠性具有重要意义。
二、滚动轴承的基本原理滚动轴承是通过滚动体（如钢球、滚子等）在内外圈之间滚动来实现轴与承载之间的相互分离和接触。
滚动轴承具有较高的承载能力、运转平稳、滚动阻力较小等优点，因此广泛应用于机械传动系统中。
三、滚动轴承动力学失效分析1. 表面失效表面失效是指轴承内外圈表面发生疲劳剥落或脱落等现象。
表面失效通常是由于轴承受到不均匀的载荷和周期性应力加载导致的。
在高负荷和高转速的工况下，轴承的表面往往会发生微小的裂纹，随着时间的推移，裂纹会逐渐扩展并最终导致轴承的失效。
2. 内圈失效内圈失效是指轴承内圈出现裂纹、断裂或塑性变形等失效形式。
内圈失效通常是由载荷过大、轴承材料缺陷或装配不当等原因导致的。
内圈失效一般会引起设备的停机，对生产造成严重影响。
3. 滚道失效滚道失效是指轴承滚道出现疲劳剥落、腐蚀或齿槽形成等情况。
滚道失效通常是由于滚动体在滚道上的不均匀载荷和过大的摩擦力导致的。
滚道失效会使轴承的运行不稳定，产生异常声音和振动，从而严重影响设备的正常运转。
四、滚动轴承寿命评估方法滚动轴承寿命评估是通过对轴承的动力学失效进行分析和计算，从而预测轴承的使用寿命。
常用的评估方法有以下几种：1. 经验公式法经验公式法是根据过去的实验和应用经验建立的数学模型，通过计算得到轴承的寿命。
这种方法简单快捷，但其精度较低，在实际应用中通常用于初步估算。
轴承寿命试验
实验一：滚动轴承疲劳寿命一、实验目的1.了解影响轴疲劳承寿命的影响因素2.了解实验的原理及试验方法二、实验设备ABLT-1A型轴承寿命强化试验机三、实验原理及方法ABLT-1A型轴承寿命强化试验机适用于内径为10-60mm的滚动轴承寿命强化实验。
该试验机主要由实验头、实验头座、传动系统、加载系统、润滑系统、电器控制系统、计算机监控系统等部分组成。
实验头装在实验头座内。
传动系统传递电机的运动，使试验轴按一定转速旋转。
加载系统提供试验所需的的载荷。
润滑系统使实验轴承在正常情况下充分润滑进行实验。
电气控制系统提供电气和动力保护，控制电机和液压油缸等的动作。
计算机记录试验温度和振动信息，监控机器的运行情况。
强化是在保持滚动轴承接触疲劳失效机理一致的前提下被实验的轴承上所加的当量动载荷应接近或达到额定动载荷C的一半，以达到缩短试验周期的目的。
实验轴承外圈温度自动显示，试验时间自动累计显示，疲劳剥落自动停机，用工控机将实验结果每隔一定时间将寿命实验通过时间、振动、温度自动打印一份。
主要技术指标：实验轴承类型：深沟球轴承、角接触球轴承、圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承、滚针轴承、汽车水泵轴连轴承和汽车轮毂轴承。
实验轴承内径：Φ10-60mm实验轴承数量：2-4套最大径向载荷：25KN/100KN最大轴向载荷：50KN试验轴承转速：1000-10000r/min（有级可调）供电电源：380v 50hz 三相功率：约4.5KW环境温度：5-40 ℃四、实验步骤1.在同一批同型号经检验合格的的产品中随机轴承实验样品在同一批同型号经检验合格的的产品中随机轴承实验样品，每批轴承必须在同一结构的试验机，在相同实验条件下进行试验。
2.在样品内外套圈非基准端面上逐套编号。
3.试验主体组装：试验主体是指主轴，承载体，左右衬套，左右法兰盘，拆卸环，左右锁紧螺母，承载轴承实验轴承等。
各零部件要清洗干净。
严格按照标准和图样要求组装。
4.在压装轴承时只允许内圈受力，压装后手感检查每套轴承是否旋转灵活。
滚动轴承的故障诊断方法和疲劳寿命分析综述
滚动轴承的故障诊断方法和疲劳寿命分析综述发布时间：2021-09-06T15:25:53.253Z 来源：《科学与技术》2021年第12期4月作者：李旭1 李华城2 王璐3[导读] 滚动轴承应用广泛，旋转精度高，传动性能好。
滚动轴承的故李旭1 李华城2 王璐3内蒙古工业大学 010080摘要：滚动轴承应用广泛，旋转精度高，传动性能好。
滚动轴承的故障诊断和疲劳寿命预测能有效降低故障概率，缩短检修和维护时间，提高生产效率和工作可靠性。
基于此，本文从滚动轴承故障诊断方法和疲劳寿命分析两个方面入手，对故障类型、监测系统、故障诊断、故障分析和疲劳寿命展开综述，旨在推动滚动轴承故障诊断和寿命延长的发展，具有深远意义。
关键词：滚动轴承；故障诊断；疲劳寿命滚动轴承结构包含四个部分，分别是内圈、外圈、滚动体和保持架，目前已标准化。
由于载荷分布不均，滚动轴承内外圈接触应力不同，且滚动体抗冲击能力差，易发生塑性变形，随着使用次数的累积，滚动轴承会发生故障，导致使用寿命缩短，甚至损坏或失效。
本文围绕滚动轴承的故障诊断方法和疲劳寿命进行分析综述，目的是为滚动轴承维护与检修领域研究提供新思路。
1.滚动轴承故障类型因工况复杂，滚动轴承的故障类型种类繁多，主要包含以下五种：（1）磨损——异物入侵、润滑不良和高负荷运转等所致，影响光滑度和旋转精度，多发生于滚动体与滚道之间，属于最常见的故障；（2）疲劳——疲劳应力、冲击载荷和装配不当等所致，表现为脱皮或剥落；（3）断裂——热处理、润滑不良和载荷冲击等所致，表现为麻点或凹坑；（4）腐蚀——润滑液使用不当和电火花等所致，包括化学腐蚀、点腐蚀和微振腐蚀；（5）胶合——异物入侵、润滑不良和冲击载荷等所致，表现为凹坑或局部熔合。
2.滚动轴承故障监测及设备2.1监测方法对于不同的故障类型，需采用相应的监测方法，主要包含以下四种：（1）振动分析法——借由轴承座的振动传感器实现振动监测；（2）声发射法——应力集中引起的塑性裂纹扩展，对释放的弹性波进行监测；（3）磨损颗粒法——磨损颗粒计数，包括铁谱分析法和颗粒计数器法等；（4）油膜电阻法——润滑不良会引起油膜破裂，导致内外圈电阻减小，实时监测电阻大小判断是否异常。
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
ｒｒ 最大动态剪切应 力振 厂一
１
， ．
． ●
－
一
ｌ
■
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
布 ，这 就是 后 来 以其 名 字 命 名 的 Ｗｅ ｕ 分布 ，认 为疲 劳裂纹产生于 ｉｌ ｂ１ 滚 动表 面下最大 剪切应 力处 ，扩展 到表 面 ，产生疲劳剥落 ，Ｗｅ ｕ 给 ｉｌ ｂｌ 出 了生 存概 率 与表 面下 最大 剪切
滚动轴承疲劳寿命分析及优化研究
滚动轴承疲劳寿命分析及优化研究1.引言随着机械行业的不断发展，滚动轴承已经成为广泛使用的重要配件。
然而，随着各项机械设备使用寿命的延长，疲劳故障也逐渐成为制约轴承使用寿命的关键因素。
因此，对滚动轴承疲劳寿命进行分析和优化研究，具有非常重要的意义。
2.滚动轴承疲劳寿命的分析2.1 轴承疲劳寿命的定义轴承的疲劳寿命是指在荷载不变、速度不变的条件下，轴承在一定时间内的运转寿命。
通常用所经历的循环次数或工作时间来表示。
2.2 轴承疲劳寿命的影响因素(1) 轴承内部材料的质量和强度。
(2) 环境因素，如温度、湿度、污染等。
(3) 运转条件，如荷载、速度、转向、振动等。
2.3 轴承疲劳寿命的计算方法滚动轴承的疲劳寿命计算可以采用基于接触疲劳理论的方法和基于试验和经验的方法。
其中基于接触疲劳理论的方法是基于轴承内部的接触应力和接触疲劳强度，通过有限元分析或解析方法计算轴承的疲劳寿命；而基于试验和经验的方法则是通过实验数据和经验公式计算轴承的疲劳寿命。
3.滚动轴承疲劳寿命的优化研究3.1 轴承材料的选择轴承材料的选择是轴承疲劳寿命优化的重要环节。
一般情况下，钢是最常用的轴承材料，但随着技术的不断提升，新型合金材料也逐渐应用于轴承制造。
3.2 设计改进通过改进轴承结构、参数优化和表面处理等方法，可以提高轴承的使用寿命。
例如，在滚道和滚珠之间加入油膜或类似材料，可以起到润滑减少磨损的作用，从而提高轴承的寿命。
3.3 寿命测试和仿真生产轴承前进行寿命测试以及采用计算机仿真的方法能预测轴承的寿命，为轴承设计和生产提供指导。
4.结论对滚动轴承的疲劳寿命进行分析和优化研究，是提高轴承使用寿命和保证设备运行的重要手段。
在未来的研究中，应考虑多种因素的综合影响，采用多种方法综合比较，不断提高轴承的使用性能和寿命。
滚轮接触疲劳寿命可靠性分析研究
１ 可靠性模型
滚 轮可靠性 分析 模 型 总体 思 路 ： 已知 滚轮 额 在 定载荷 、 额定失 效概 率及 其 对应 的额 定 寿命 的前 提
寿命三个技术指标 。对于航空航天类高可靠性
产品 ， 失效 概 率远 低 于 １ ％ ， 计 师 们 通 常 依 据 其 ０ 设 滚 轮失效 概率 的大小 ， 定滚轮 维修及更 换周期 。 确 滚轮 主要 承 受 交 变 压 载 荷 ， 触 面 小 ， 触 应 接 接 力 高 ， 易导 致 滚 轮 表 面产 生 裂 纹 ， 容 并按 接 触 疲 劳 损 伤 的方 式 向深 处 扩展 。 因此 ， Ｊ 接触 疲 劳破 坏是 滚 轮的 主要 失 效 模 式 之 一 。工 程 上 常 用 的 滚 轮轴 承寿命计 算公 式 是 由 Ｌ ｎ ｂ ｒ ｕ ｄ ｅｇ和 Ｐ ｌ ｙｅ ａｍ ｒｎ先 后提
季 佳 佳 ， ： 轮 接 触 疲 劳 寿 命 可 靠 性 分 析 研 究 等 滚
疲 劳寿命 对数 方 差 ０。 －
的 情 况 下 ， 以 直 接计 算 可
由 Ｈ ｒ 二维 接 触 理论 司知 ， 触 区宽 度 之 半 ｅｔ ｚ 接 口为
口 ＝
出给定疲 劳 寿 命 Ⅳ 下 的 可 靠 度 及 失 效 概 率 。假 设
⑥
２ １ ＳｉＴ ｃ． ｎ ｒ ０ １ ｃ． ｅｈ Ｅ ｇ ． ｇ
滚 轮 接 触 疲 劳 寿 命 可 靠 性 分 析 研 究
季佳 佳 冯 蕴 雯
（ 上海 飞机 设 计 研究 院 ， 上海 ２０ ３ 西 北 工 业 大学 ， 安 ７ ０ ７ ） ００ ０； 西 １０ ２
摘
要
针 对 工程 上典 型 运 动机 构 中 常用 的滚 轮 滑轨 ， 已知 滚 轮 额 定 载 荷 、 定 失 效 概 率及 其 对 应 的 额 定 寿 命 的前 提 下 ， 在 额
滚动轴承寿命与可靠性试验的评定方法
对图估 计 、 参数 估 计 ， 轴 承 Ｌ ／ Ｉ ≥ 球 。Ｌ 仇 １４为合格 ， ． 即超过 Ｌ。 ４ ％为合格 ； 的 ０ 滚子轴 承 Ｌ， 。 ｌＬ ｏ ≥１２为合格 ， ／ ． 即超过 Ｌｏ ０ 的２ ％为 ｈ
合格 。
到合格倍数 的值 （ Ｋ值 ） 即达 到 ｚ 的倍数值 ； ， 相应 的可靠度 Ｒ 等。 ｅ
＝
图估计 、 数估 计 ， 以 给 出试 验 评定 结果 ； 参 可 对 于小 子样 失 效 数据 、 失 效 数据 的处理 采 用序 无
贯 试 验 ， 短 时 间 就 能得 出评 定 结 果 ， 以大 较 可
大提 高试 验 的效 率 。 （ 全文续 完 ）
０ ２ ： ． ） 最小无 失 效 时 间为 １８ ； ＝ ． ， ０３ ， ４ｈｚ
０ １５ ６ ０３ ０ １５ ６ ．０３
一
Ｒｅ＝ｅ一 ｔｔｌｈ — ０ｔ ） （ ／Ｏ ｂ：ｅ一 邪 ｌ— ２８ ＝４ ５ ０一 ６８
＝９ ８％
ｔ ＜Ｔ ２ ２＜ｔ ， ３３ ２ ｌ 即 ３６＜Ｔ ２ ２＜７５ ， 续 试 ４８ 继
验。
３ 试 验验证
假设某 轴 承 Ｌｏ＝１０ ， ｈ ０ ｈ Ｎ＝１ 和 Ｎ＝８ ２套 套， ｂ：１５ 在 不 同 质 量 系数 、 同检 验 水平 风 ．， 不
由于序贯试验风险较大 ， 以判定加严。 所
Ｎ＝１ 时 ， 轴 承 Ｚ ＝１４ 检 验 水平 （ ２套 球 ．、
＝
Ｒｅ ｅ一
＝ｅ一
＝９ ２％
情况 ３ 当 Ｌ ： １＝１０ ， Ｉ １ Ｉ’ 续 试 ８ｈ ｔ ＜Ｔ ＜ｔ 继 ２ Ｊ
验。 当 Ｌ ＝ ２ ｈ Ｔ ２ ０ ： ２ ３ Ｔ ＜Ｔ２ ２ ２ ０ ，２＝ ２ ３ ６ ， ２ ２ ：
滚动轴承接触疲劳失效的分析方法
滚动轴承接触疲劳失效的分析方法摘要：在电动机的运行中，由于长期运行，轴承经常会产生发热、噪音等故障，严重时甚至会导致整个轴承烧毁。
在日常维护保养中，维修人员往往未经分析就直接更换轴承，无法抓住问题的关键，造成轴承的巨大浪费，而频繁的维修也会造成巨大的损失。
关键词：滚动轴承；故障；措施由于滚动轴承在机械设备中的重要性，在工作中要更加重视滚动轴承的检测。
滚动轴承虽然有许多优点，但在高速运转时存在抗冲击性差、噪声大等缺点。
另外，在使用过程中保养不到位，经常导致滚动轴承失效，从而降低其使用寿命。
1滚动轴承典型故障轴承失效的发生往往是多种因素的叠加，给修复和分析原因带来很大困难。
只有尽快发现轴承故障，才能找出轴承故障的根本原因，进行正确的维修保养。
下面将详细讨论几种轴承故障的原因。
1.1滚动轴承疲劳失效在正常工作条件下，滚动轴承通常在内外滚道和滚动体表面承受较大的载荷，同时发生相对运动。
因此，轴承本身将承受周期性的交变载荷。
随着轴承使用寿命的延长，交变应力将继续循环。
达到一定值后，将承受疲劳裂纹而产生剥落。
疲劳剥落是轴承失效的主要形式。
当轴承发生疲劳失效时，设备将继续运行，如冲击载荷、振动和噪声等。
接触疲劳失效是指在交变应力作用下滚动轴承工作表面的老化。
这种破坏伴随着裂缝。
从接触面逐渐扩展形成裂纹。
如点蚀、点蚀、点蚀等形式的剥落。
小的片状剥落称为浅层剥落，而大的片状剥落由于其扩展层较深而称为深层剥落。
裸露层的出现是滚动轴承接触疲劳失效的根源。
1.2轴承磨损失效轴承磨损失效是指由于滚道与滚动体之间的相对运动而产生的摩擦，使轴承表面金属磨损而引起的失效。
磨粒磨损和粘着磨损是电机故障中最常见的两种磨损形式。
产生磨粒磨损的主要原因是轴承密封不严，导致滚道与滚道运动体之间混入硬颗粒，使轴承在旋转过程中产生磨损，而粘着磨损则是由于润滑不良和频繁的电机启停导致局部摩擦过热，轴承出现局部变形和微焊现象，甚至金属局部熔化，导致轴承报废。