污染系数 ηc

引入污染系数是为了在轴承寿命计算中考虑润滑剂的污染程度。 污染对轴承疲劳的影响取决于多种因素,包括轴承的尺寸、润滑膜的相对厚度、固体污染颗粒的大小及其分布情况、污染物的种类(软、硬等)。 这些因素对轴承寿命的影响是很复杂的,其中许多因素难以量化。 因此不可能给ηc指定一个通用且有效的精确值。 不过,表 1 中列出了符合 ISO 281:2007 标准的一些参考值。

ISO 污染分类与过滤比

ISO 4406:1999 介绍了润滑系统污染等级分类标准方法。在该分类系统中,固体颗粒数量转换为以数字代表的等级代号(表 2图 1)。
检查轴承润滑剂污染程度的一种方法是显微镜计数法。 该方法使用两种颗粒大小范围: ≥ 5 μm 和 ≥ 15 μm。 另一种更为先进的方法根据 ISO 11171:2010 使用光学自动颗粒计数器。自动计数法的校准范围不同于显示镜计数法的校准范围。 它使用以符号 (c) 表示的三种颗粒大小范围,例如 ≥ 4 μm(c)、≥ 6 μm(c) 和 ≥ 14 μm(c)。 通常,仅使用两种较大的颗粒大小范围,因为较大的颗粒对轴承疲劳有更大的影响。
润滑油典型污染等级分类示例 –/15/12 (A) 或 22/18/13 (B),如图表 1 所示。
示例A表示每毫升润滑油中含有160至320个≥5 μm的颗粒和20到40个≥15 μm的颗粒。 尽管不断地过滤润滑油是最理想的方法,但是采用何种过滤系统应视相对于维护和停机成本的设备成本来定。
过滤精度指示过滤效率,以减少系数 β 表示。β 值越大,特定颗粒尺寸的过滤效率越高。 过滤精度 β 以指定颗粒在过滤前和过滤后的数量之比来表示。 可用以下公式进行计算

Filter rating

其中
βx(c)=
与一特定粒度大小x相关的过滤等级
x=
颗粒尺寸 (c) [μm] 基于自动颗粒计数方法,并根据 ISO 11171:2010 校准
n1=
在过滤器上游每体积单位中大于 x 的颗粒数
n2=
过滤器下游每单位体积大于x的颗粒数量
过滤比 β 仅与以 μm 为单位的某一颗粒尺寸相关,并以 β3(c)、β6(c)、β12(c) 等指数表示。 例如,完整过滤比 “β6(c) = 75” 表示 75 颗 6 μm 或更大颗粒中只有一个会通过过滤器。

在已知污染程度下确定 ηc

无论是通过显微镜计数法或自动颗粒计数法(均符合 ISO 4406:1999)分析得出,还是间接从润滑油循环系统中的过滤比算出,只要知道了润滑油污染程度,就可以确定污染系数 ηc。 系数 ηc 不能从单一颗粒计数推导出来。 它在很大程度上取决于润滑条件(例如粘度比 κ)和轴承尺寸。 这里介绍了一种符合 ISO 281:2007 标准的简化方法来确定指定应用中的 ηc 系数。 使用轴承平均直径 dm = 0.5 (d+D) [mm] 和该轴承粘度比 κ(图表 2 图表 3),从油污染代码(或该应用的过滤比)得出污染系数 ηc
图表 2图表 3 根据不同的过滤精度和油污染代号给出循环油润滑系统污染系数 ηc 常用值。 在油浴润滑系统中,如果污染颗粒几乎没有任何增加,可以应用相近的污染系数。 但如果油浴系统中的颗粒数量由于过度磨损或污染物的进入而不断增加,则必须按照 ISO 281:2007 中的说明,在确定污染系数 ηc 时适当考虑这种情况。
在脂润滑的情况下,通过使用表 3 中所示的五种污染程度的 ISO 值,也可按类似方式来确定 ηc 系数。

图表 4图表 5 给出高度清洁和一般清洁(表 3)条件下脂润滑污染系数 ηc 常用值。
对于其他污染程度或在循环油、油浴和脂润滑的大多数情况下,可用以下简化的公式确定轴承配置的污染系数

Contamination factor

min (#1, #2) = 使用两者中的最小值

式中 c1 和 c2 为常数,表示润滑油清洁度符合 ISO 4406:1999 或润滑脂符合表 3 中的分类。在过滤润滑油的情况下,可应用对应的过滤效率等级(根据 ISO 16689:2012)(表 4)代替润滑油清洁度的计量特性。
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