軸承壽命係數

滾動軸承的壽命是指一套軸承在開始運轉後，其元件如滾動體、內、外圈或 保持架出現第一個疲勞擴展跡象之前，軸承運行的累計轉數、累計工作時間或運行里程。壽命是滾動軸承最重要的設計準則和使用指標，如何更為精確的確 定滾動軸承的壽命始終是軸承技術領域重要的研究方向之一，也是工程界長期關注的問題。

基本介紹

• 中文名：軸承壽命係數
• 外文名：Coefficient of bearing life
• 簡介：壽命是軸承重要指標

分類

軸承失效一般可分為止動失效和精度喪失兩種。

軸承

止動失效就是軸承因失去工作能力而終止轉動，通常是由於卡死、斷裂等因素引起；精度喪失是指軸承 因尺寸變化，失去了原設計要求的精度，雖尚能繼續轉動，但屬非正常運轉，突出表現為摩擦力矩、振動和溫度上升，通常是由於疲勞剝落、鏽蝕、磨損、膠合 等因素引起。在空間服役的滾動軸承及空間滾動軸承的失效形式多為精度喪失。

形式

目前，滾動軸承常見的失效形式主要有以下幾類：

軸承

(1)疲勞剝落：滾動軸承內外套圈和滾動體在接觸載荷的作用下，接觸表面金屬從金屬母體呈現點 狀或者片狀發生剝落。點蝕往往是疲勞剝落的初始形式，是由於材料疲勞引起的一種疲勞現象，點蝕最終擴展為疲勞剝落。 疲勞剝落與軸承材料、熱處理和製造加工工藝有關，同時，軸承的選型、安裝、配合、潤滑、密封、維護等使用情況也是導致疲勞剝落的重要原因。

(2)表麵塑性變形：表麵塑性變形分為一般表麵塑形變形和局部表麵塑性變形。前者是由於兩個粗糙表 面接觸導致兩者之間沒有形成動壓潤滑膜，後者是由於材料表面壓坑、劃傷等原有缺陷導致的局部塑形變形在其周圍發生。

(3)磨損：疲勞磨損、黏著磨損、磨粒磨損、腐蝕磨損屬於磨損的基本形式。磨損的產生主要 與軸承的密封性不良、潤滑不當、接觸面材料顆粒脫落和鏽蝕等因素有關，可以通過改 善裝配和加工工藝、增強潤滑和避免污染物侵入等措施減少磨損的發生。

(4)腐蝕：金屬腐蝕可以分為化學腐蝕和電化學腐蝕，軸承的腐蝕主要是由軸承內部或者是潤 滑劑中含有鹼、酸等腐蝕物質，密封裝置失效導致腐蝕物質的侵入以及軸承使用環境濕度大和軸承清洗、存放不當導致的。

(5)燒傷：滑不當、預緊載荷過大、游隙選擇不當以及溝道表面接觸不良等因素導致的。

(6)裂紋和缺損：軸承部件所能承受的應力超出材料的斷裂極限應力時，材料的內部或者表層發生整 體和局部斷裂。裂紋和斷裂主要是由原材料，熱處理和加工工藝等原因導致的，對於原 材料肉眼看不見的裂紋應進行無損檢測。

過程

由於空間環境的特殊性，空間中所用的軸承多為固體潤滑軸承，其產生的失效主要有以下幾個方面：加工過程造成的失效、安裝方面造成的失效、潤滑膜引 起的失效及溫度引起的失效。

軸承

其中加工過程產生的失效主要與組件的波紋度、 粗糙度、滾動體形貌和套圈製造精度等因素有關；安裝方面造成的失效 主要與配合公差、預緊力、工作間隙及壓裝過程有關；潤滑膜引起的失效主要是因為潤滑膜發生微動磨損、剝落磨損及滾動體滑移；溫度引起的失效主要 是由於軸承工作環境溫差的變化及處於極端溫度中所引起的。

影響壽命因素

除結構設計之外，主要還有材料、製造、使用和潤滑技術四方面的影響

軸承

(1)材料的影響：在軸承材料技術方面，主要通過材料選用、材質保證和熱處理等手段，來保證 軸承壽命的提高。滾動軸承一般都用高碳鉻軸承鋼製造，化學成分也幾乎不變。但是，不同的冶煉方法材料的純淨度不同，對壽命的影響很大在同等接觸應 力條件下，甄Ⅳ4陶瓷軸承接觸疲勞壽命優於軸承鋼軸承；在高速、輕載和衝擊載 荷小的情況下，可優先選用陶瓷球軸承。由此可見，材料對軸承疲勞壽命的影響是非常顯著的。

2)表面粗糙度的影響：疲勞裂紋通常起源於表面，因此表面對零件壽命有很大的影響。表面越光滑，疲勞裂紋的萌生時間越長。滾動軸承滾動體和套圈的表面處理技術可以改變滾動體表層的硬度、殘餘應力分布和材料的整體強度，從而提高軸承壽命。

(3)溫度的影響：不管是基於表面下應力的疲勞模型，還是以表面上缺陷為起點的模型，都沒考慮到軸承接觸區的發熱對疲勞壽命的影響。實際上，軸承在經過持續的運轉後， 必然會伴隨有一定的溫升，這種溫升的幅度應與接觸副之間的潤滑油膜厚度、接觸零件的表面特徵以及載荷、運轉速度等參量有關。同時，溫度升高后，軸承套圈和滾動體內必然存在一個溫度分布，而且會由於熱膨脹的影響產生熱變形，影 響軸承的運轉精度。所以溫升和熱量對疲勞壽命的影響也是不容忽視的。

(4)潤滑技術的影響：在軸承潤滑技術方面，主要通過潤滑劑和潤滑方式的選用，來提高軸承的壽 命。潤滑技術已成為提高軸承壽命的最關鍵的因素之一。特別是對於密封軸承，潤滑脂壽命已成為軸承使用壽命的另一“代名詞”，即潤滑脂壽命就是軸承使用壽命。

(5)運轉速度的影響：軸承疲勞壽命與瞬時接觸時間有關。瞬時接觸時間是指在最大載荷下滾動體在套圈上滾過和套圈滾道接觸橢圓寬度所需的時問。隨著轉速的增大，瞬時接觸 時間增加，軸承的疲勞壽命就降低。運轉速度越慢的軸承，其以轉數計的壽命越長。而另一方面，瞬時接觸時間的長短還會影響表面殘餘應力，從而間接對疲勞壽命產生影響。

（6)載荷的影響：滾動體參數及曲率係數對深溝球軸承疲勞壽命的影響，研究表明載荷的大小對軸承的疲勞有非常大的影響。滾動軸承的疲勞壽命在 很大程度上取決於最大滾動體載荷。因此，載荷增大導致最大滾動體載荷顯著增 大，疲勞壽命減小。

計算方法分類

不同的軸承疲勞壽命計算方法產生不同的計算結果，以下給出兩種計算方法：L.P理論算法和ISO國際標準理論算法。ISO國際標準算法是對L.P理論算法的簡化，將軸承支承套圈作為剛性，而實際套圈為非剛性體且在相同載荷下球軸承具有更大的接觸變形，SO標準則忽略離心力和陀螺力矩。在徑向負荷作用下，ISO標準基於軸承內部游隙為零且滾動體與溝道的接觸負荷保持均勻分布假設，因此球軸承計算結果相對誤差較大.L。P理論和傳統ISO國標理論均忽略了滾動體的疲勞壽命。

軸承

提高壽命措施

1．增多滾動體數量：滾動體數量增多，每個滾動體所承受的徑向載荷減小，每個滾動體的接觸載荷也越小，軸承疲勞壽命提高。

2．增大滾動體直徑：滾動體直徑增大，相當於承載結構增大，軸承的承載能力增大，所以軸承壽命隨著滾動體直徑的增大而提高。

3．合理設定滾動體與滾道接觸參數：對於深溝球軸承，軸承的內溝曲率係數Z≤0.52，外溝曲率係數Z≤0．53。還應注意和之間的匹配。 此外，還可以通過減小軸承的節徑，在保證軸承不打滑的前提下儘量減小預
緊力，在高速時，滾動體採用陶瓷材料代替鋼製材料。