轴承额定寿命

Performance and operating conditionsBearing type and arrangementBearing sizeLubricationOperating temperature and speedBearing interfacesBearing executionSealing, mounting and dismounting

如需估计轴承的预期寿命,您可以使用基本额定寿命,L10,或 SKF 额定寿命,L10m
如果您对与润滑和污染相关的工况有经验并且知道您所处的工作条件不会对轴承的寿命产生剧烈的影响,请使用基本额定寿命计算法;不然,SKF 推荐使用 SKF 额定寿命。

轴承寿命定义
轴承寿命的定义是,在内圈或外圈滚动体或滚道首次出现金属疲劳(剥落)迹象之前,轴承以一定速度运行所能够达到的旋转次数或(工作小时数)。

在相同的工况下,对外表看起来相同的轴承进行试验,结果在周期数以及导致金属疲劳所需时间上产生了巨大差异。 因此,基于滚动接触疲劳(RCF)估计的轴承寿命不够精确,因此需要使用统计方法来确定轴承尺寸。

基本额定寿命,L10是基于某一足够大数量表面上完全相同的轴承在相同的工况下运行,其中 90% 能够达到或超过的疲劳寿命。

如需用此处给出的定义确定相关的轴承尺寸,请根据之前可用的尺寸标注经验,将计算出的额定寿命与轴承应用的预期服务寿命进行对比。 否则,请使用表 1 和表 2中列出的有关不同轴承应用约定寿命的指南。

鉴于轴承疲劳寿命的统计分布,只要特定轴承失效概率的确定与相似条件下运行的一组轴承相关,单个轴承可观察到的失效时间就可根据其额定寿命进行评估。

在各种应用中,对轴承失效进行的众多调查已确认,基于 90% 可靠性的设计准则和采用动态安全系数,可以设计出可避免典型疲劳失效的、坚固耐用的轴承解决方案。

基本额定寿命
如果您只考虑载荷和速度,您可以使用基本额定寿命,L10

轴承的基本额定寿命按 ISO 281 标准表示为

Basic rating life
进行计算

如果速度保持不变,最好用工作小时计算寿命值,可通过以下公式获得

Basic rating life in hours


L10基本额定寿命(90%的可靠性)[百万转]
L10h基本额定寿命(90%的可靠性)[百万小时]
C基本额定动载荷[kN]
P轴承等效动载荷[kN]
n转速 [r/min]
p寿命公式的指数
3 表示球轴承
10/3 表示滚子轴承


SKF 额定寿命
由于现代轴承的质量提高不少,在某些应用中,轴承的实际工作寿命可能明显偏离其计算得出的基本额定寿命。 在特定应用中,轴承的工作寿命不仅取决于载荷和轴承尺寸,还受诸多因素影响,包括润滑、污染程度、安装情况和其他环境条件。

ISO 281 使用寿命修正系数来弥补基本额定寿命的不足。 SKF 寿命修正系数 aSKF 采用疲劳载荷限制 P 的相同概念u (→ 疲劳载荷限制,Pu),如在 ISO 281 中使用的 P 值u 列于产品表。 与在 ISO 281 中一样,如需反映出三种重要的工况,SKF 寿命修正系数 aSKF 取润滑条件(粘度比 κ → 润滑条件 – 粘度比,κ),与轴承疲劳载荷限制相关的载荷水平,以及系数 ηc 对于污染水平(→ 污染系数,ηc)考虑使用

SKF rating life
进行计算

如果速度恒定,可通过下面的方程式获得用工作时间表示的寿命值

SKF rating life in hours


LnmSKF额定寿命(在100 – n1) % 可靠性)[百万转]
LnmhSKF额定寿命(在100 – n1) % 可靠性)[工作小时]
L10基本额定寿命(90%的可靠性)[百万转]
a1寿命可靠性调整系数(表 3,值符合 ISO 281)
aSKFSKF 寿命修正系数
C基本额定动载荷[kN]
P轴承当量动载荷 [kN]
n转速 [r/min]
p寿命公式的指数
3表示球轴承
10/3表示滚子轴承

1) 系数 n 表示失效概率,是所需可靠性与 100% 之差。

对于 90% 可靠性:

Lnm = SKF额定寿命(在100 – n1)% 可靠性)[百万转]

成为:

L10m = SKF 额定寿命[百万转]

因为寿命修正系数 a1 与疲劳相关,与载荷水平的相关性较小,P,低于疲劳载荷限制 Pu带寿命修正系数的尺寸标注反映出极高的可靠性(例如 99%),结果将选出适用于给定载荷的大型轴承。 在这种情况下,必须根据轴承最小载荷要求检查轴承载荷。 最小载荷的计算方法,请参考必需最小载荷

表 4 提供了除百万转以外的表示轴承寿命单位的常用换算系数。

变化工作条件、浮动载荷下的轴承寿命计算

在某些应用 - 例如工业齿轮箱、汽车变速箱或风车中 - 工作条件(例如载荷大小和方向、速度、温度以及润滑条件)是不断变化的。 在这些类型的应用中,首先应将载荷变化的模式或工作周期减至有限数量的、较简单的载荷条件,才可以计算轴承寿命(图 1)。

对于不断变化的载荷,每个不同载荷水平可累计,载荷谱可简化为恒定载荷区的矩形图。 每一个载荷段都以运行时间的百分比或分段时间来表示。 重载荷和正常载荷消耗轴承寿命的速度比轻载荷快。 因此在载荷图表中,必须把峰值载荷独立分辨出来,即使这些载荷出现得很少且时间相对较短。 


在每一工作段内,可以把轴承载荷和工作条件平均为具有代表性的恒定值来表示。 此外,还应根据每一工作段所需的工作小时或转数,计算该载荷条件下的分段寿命。 因此,如果 N1 等于载荷条件 P 所需的转数1,N 表示完成所有可变载荷周期的预期转数,那么分段周期 U1 = N1/N 由载荷条件 P 使用1,其拥有计算寿命 L10m1在变化的工作条件下,轴承的寿命可用以下公式估算

Bearing life

式中

L10mSKF 额定寿命(90% 可靠性)[百万转]
L10m1, L10M2, ...恒定条件 1、2、… 下 SKF 额定摩擦寿命(90% 可靠性) [百万转]
U1, U2, ...条件 1、2、…下的分段寿命周期
U1 + U2 + ... Un = 1


此计算方法特别适用于已知时间段,载荷水平和速度会变化的应用条件。

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