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专业研发生产深沟球轴承
轴承知识 Bearing knowledge

轴承使用阶段影响其寿命可靠性的因素

2022-10-18

轴承寿命定义

滚动轴承寿命:在旋转条件下,滚动轴承从开始使用到出现疲劳剥落所转过的圈数或者工作小时数。

接触疲劳具有很大的随机性质。在轴承钢确定的情况下,接触寿命(应力循环次数,也可以简单的理解为轴承的转速)符合韦布尔分布规律。在这个分布规律中,我们可以确定轴承损坏率分布的某个范围(比如,10%的轴承损坏)作为滚动轴承的应力循环次数计算标准。如果特殊行业对轴承的可靠性要求更高,那么也可以取1%的轴承损坏率作为轴承疲劳寿命的计算标准。

如果还是不够明白,我们再简单形象地理解一下寿命的定义:假设100台相同离心泵应用,装有100套相同的轴承,都在相似的条件下运行,在运行10,000h时,观察到有一套轴承失效(99%的轴承未失效),那么就是说L01= 10,000h,如果在30,000h观察到有10套轴承失效(90%的轴承未失效),那么L10= 30,000h。

各轴承厂家、协会通过多年对大量(几百万套轴承)轴承失效调查,基于如此大的数据量,发现轴承失效并不常见,而且与典型的疲劳剥落也没有直接关系。于是得出,90%的可靠性准则通常可避免典型的疲劳剥落失效,提供坚固可靠的轴承使用方案。这就是我们常说的L10寿命的由来。

轴承可靠性因素

轴承寿命既然是一个基于特定假设条件的概率性寿命。那么如果我们想要使用好轴承,提高轴承的使用可靠性,那么就必须了解这些前提假设条件,并尽量满足这些假设条件。

轴承的可靠性毫无疑问来自三个部分,部分由轴承制造商保证,保证轴承被精心设计(受力、转速、结构、保持架、润滑、密封等),采用先进材料(纯净度高的钢材),精心制造(强度、硬度、精度等),正确运输存储,第二部分由OEM制造商保证,保证轴承被正确选择,充分润滑设计。第三部分是使用单位保证的,保证轴承进行了正确的安装,正确的润滑,良好的维护。

部分和第二部分属于设计、制造环节,不在这里讨论,维护阶段的可靠性主要与轴承的应用环境和工作周期有关。根据轴承制造商SKF报告,只有小部分轴承达到疲劳极限(目录寿命)。根据轴承更换统计,通常只有10%的滚动轴承达到L10寿命(根据定义应该是90%可以达到这个寿命)。

轴承不仅会正常失效(预期疲劳寿命),它们也会被早期损坏(早期失效更换)。为了使轴承具有正常的预期寿命,我们需要保证在安装调试后的任何时间都不会发生以下的故障原因。

1 机械原因

超过轴承的额定动态载荷能力会不成比例降低轴承疲劳寿命。对于大多数轴承,增加一倍轴承载荷会大约减少轴承正常寿命的八分之一,可以参考轴承寿命计算公式的寿命指数p(球轴承约为3,滚子轴承约为3.3)。不对中(图1)和不平衡安装对轴承的机械冲击也会产生类似增加载荷的后果。

图1 不对中和轴承寿命 

2 错误润滑

有许多重要的润滑剂特性,当改变或受损时,会急剧降低轴承的寿命和可靠性。这些指标包括添加剂(AW,EP等),酸值,黏度,压力-黏度系数和黏度指数。使用错误的润滑油、降解的润滑油、混合不兼容的润滑油和/或被污染的润滑油会导致润滑剂性能的丧失。

3 润滑污染

润滑污染的“头号杀手”包括颗粒、水(图2:水污染与轴承寿命曲线,图3:颗粒污染与轴承寿命曲线),当然也还有很多其他的,这里不一一列出。

图2 湿气污染与轴承寿命

图3 颗粒污染与轴承寿命

4 高温运行

热也是一种污染物。它是大多数润滑和机械问题的原因,也是结果。比如:过度润滑(过多的润滑脂)是脂润滑轴承发热的常见原因。

5 润滑不足

轴承在长时间运行后,润滑油或润滑脂会干涸,必须进行适当的再润滑。错误的再润滑间隔通常是润滑不足的首要原因,但冷启动、干启动和润滑泄漏问题也会导致润滑不足。其他造成润滑不足的因素还与其他润滑部件的故障有关,如油杯、甩油盘、甩油环、单点装置、集中系统等。

(来源:机泵与轴承)

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