作为关键机械部件,轴承的使用寿命直接决定了设备运转的稳定性及可靠性,所以用户当然希望轴承的寿命越长越好。但除了合理的安装、使用与保养轴承以尽可能延长轴承寿命以外,根据运行工况尽量准确的测算出轴承寿命,及时采取相应措施进行轴承的运行环境改善、维保、更换同样有着重要意义。
在实际应用中,用户时常会遇到轴承明显早于厂商标称的寿命而损坏的难题,遇到这种情况往往会被认定为轴承质量问题。但这其实是由于在工况、载荷、环境等诸多因素影响下,轴承的使用寿命与理论寿命存在相当的差异。而这一难解之题,却成了铁姆肯公司工程师的加分题。凭借行之有效的方法和工具,他们可以为客户准确地测算出轴承实际使用寿命,同样也让客户的设备运转加分。
轴承理论寿命和使用寿命
轴承理论寿命值是测算轴承实际使用寿命的基础,其计算公式如下:
球轴承 e=3
圆锥,圆柱及调心轴承 e=10/3
理论寿命是指轴承投入运行开始至由于轴承材料出现疲劳剥落造成轴承损伤的时间或者转数,一般测定标准为出现6mm2剥落。
但在实际使用中,很多轴承都是在材料达到疲劳极限之前就已经出现了轴承损坏,轴承实际使用寿命需要根据实际运行工况对理论寿命进行修正,其计算公式如下:
其中 a1: 可靠性寿命系数
a2: 材料寿命系数
a3: 运行条件寿命系数
a3d: 异物寿命系数
a3k: 承载区寿命系数
a3l: 润滑寿命系数
a3m: 偏心寿命系数
a3p: 低载荷寿命系数
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影响轴承寿命的多种因素
可靠性寿命系数a1
可靠性是指相同条件下运转的一组相同的轴承,轴承寿命达到既定寿命的百分比。可靠性寿命系数a1可通过以下公式计算。
In = 自然对数,底数为e
R 可靠性百分比
可靠性越高则a1越小,可靠性越低则a1越大。一般工业设计中,通常采用的都是90%可靠性,当可靠性为90%时,a1=1。不同行业应用可能会要求轴承产品有不同的可靠性,关系到重大人身以及财产安全的应用场合,要求轴承具有更高的可靠性,而对于一些其他的应用场合,对可靠性要求则较低。
材料寿命系数a2
轴承材料是影响轴承性能的重要因素之一,钢材的纯净度会影响到钢材的各项力学性能。标准轴承钢材料寿命系数a2为1, 采用非金属杂质更少的优质钢材制造的轴承寿命更久,材料寿命系数大于1。
1962到2011,Timken具有相同承载能力的轴承
运行条件寿命系数a3
轴承实际运行环境也会对使用寿命产生很大的影响,常见的影响因素有环境清洁度(异物系数a3d)、游隙设定情况(承载区系数a3k)、润滑情况(润滑系数a3l)、偏心情况(偏心系数a3m)和载荷情况(低载荷系数a3p)等。环境不干净会导致杂质异物进入轴承内部损坏轴承,导致使用寿命减少。轴承工作时的游隙大小也会对轴承的使用寿命造成影响。游隙过大或过小都会使单个滚子受力发生变化,从而导致轴承震动过大或者发热,最终缩短轴承的使用寿命。
润滑油膜能减少或避免滚子与滚道金属表面之间的直接接触,减少摩擦,从而延长轴承的使用寿命。润滑的形式(脂,油浴,循环油,油气等)、基油化学性能(粘度,流动性等)以及油脂填充量或油流量的不同,轴承使用寿命也不相同。
轴承安装不当或轴受力变形也是影响轴承使用寿命短于理论寿命的元素之一。其会导致轴承产生偏心,让滚子受力不均匀,导致应力集中,降低轴承寿命。
Timken? Syber 分析模型
影响轴承使用寿命的各种因素并非是各自完全独立的,而是之间会相互影响。为准确计算轴承使用寿命,基于大量的实际应用经验,结合了先进的有限元分析技术,TIMKEN开发了轴承分析专用软件Syber。通过它工程师可以准确的评估出各个因素对轴承使用寿命的影响大小,通过不同元素影响数值大小的比较,精准测算出在不同场合相适应轴承的使用寿命,从而选择最适用的轴承,在作业中大幅度的缩减工程时间和成本。
Timken Syber分析软件
铁姆肯公司凭借超过百年积累的摩擦学与机械动力传动知识,不仅可以为客户提供高品质卓越产品和服务解决方案,具有丰富经验和技能的工程师还可以为用户提供更为适用的技术支持,使工业企业的平稳运行不断加分,共创卓越。
信息来源:铁姆肯轴承官网