NSK轴承常识: 轴承寿命和可靠性的计算

作者：bearingpower        发表时间：2010-12-12

寿命和可靠性的计算要求的使用寿命L是按照期望设备能工作的总累计时间来确定的，常用单位是工作小时数，寿命的计算也可用轴承总的转数表示，在计算使用寿命过程中，各种工作状态都必须考虑。设备工作是八小时一班制或工作日制它是否整天连续使用它是否频繁启停或一旦启动就长期工作表1给出了各种动力传输应用场合的一般使用寿命值。维修费用、概率寿命及报废也必须加以考虑，是设备长期使用后更换还是定期修理（包括更换金百联nsk 轴承）费用上更节省当然，在决定所要求的寿命L时，金百联nsk 轴承的可靠性是一个主要考虑因素，在轴承工业中标准的可靠性水平通常规定为90%，那就是说，以大量在相同应用场合下工作的轴承中，有90%的轴承在达到所选定的轴承工作寿命（L 寿命）时仍保持完好，如果要求失效率低，则要求的寿命L需加修正。提高轴承可靠性，使其比90%的可靠性更高，可用降低10%失效率标准轴承的使用寿命来解决。换言之，如果想获得更高的可靠性，标准轴承的寿命必须降低。例如：对一个可靠性为96%的金百联nsk 轴承，必须定义轴承寿命为L ，而不是L 。在不增大轴承尺寸的情况下，你必须把原L 轴承寿命降低。在后面我们将给出给定轴承的设计动态承载能力，它是速度、轴承实际载荷及设计寿命的函数。在给定的应用场合下，速度和实际载荷是给定的，因此动态了载能力是设计寿命的函数。为了把可靠性提高到96%，你可加大轴承的外形尺寸，从而达到工作可靠性为90%时的同样水平，也就是说你可以提高其动态承载能力，使它高于90%的可靠性所需要的值，这就需选择一个更大的金百联nsk 轴承。表1给出了寿命修正的百分比。这里L 是标准10%失效的轴承寿命，在左边一栏里，是要求的可靠性失效率，横向以相应读出修正百分比，这是标准L 寿命的百分比，它在要求提高金百联nsk 轴承可靠性时十分有用。例如，如果你要求轴承的居载能力失效率为4%，工作寿命超过1000小时，为实现这些要求，表上给出的寿命修正百分比为正常L 轴承寿命的53%。用所要求的寿命除以修正百分比，这样可得L 为：1000/0。53=1887 （h）这个结果表明：为得到96%可靠性所要求1000小时寿命，对应90%可靠性的轴承寿命把它引入动态承载能力方程用以计算轴承尺寸是有价值的。载荷和当量载荷的计算为了确定满足要求的轴承额定载荷，必须考虑到设备所要承受的所有的力，以及在其给定周期每个力作用在轴承上的相应时间。金百联nsk 轴承所经受的各种情况或工作条件可以列成表格形式。注意，此处轴承载荷单位用N，转速单位用r/min，在轴承预定的寿命时间内每种情况的有效作用时间百分比表达。这些可简化成当量载荷P ，然后，每种情况用适当的方程来决定当量载荷。如果在整个运行周期内，速度和载荷为常数，则当量载荷就是计算载荷：P =P 方程（A）如果在一个长周期内，速度是常数，载荷从最小值P 逐渐变到最大值P ，则：如果在给定有限周期内，速度是常数，载荷变化呈非线性（是阶跃函数或幂函数，正弦函数，或某些函数的组合），在整个寿命期间，这种非线性变化随机地重复，则：其中P ，P ，、、、，P 代表在选定的时间间隔t ，t ，、、、，t 期间的作用载荷。注意，P ，P ，、、、，P 值中的某个或某几个必须公式（A）或（B）计算。如果载荷和速度都变化，并且每次载荷的变化都伴随着相应的速度变化，则：其中P ，P ，、、、，P 表示速度为n 、n 、、、n 时的作用载荷，q ，q ，、、、q 表示P 作用于n ，P 作用于n ，、、、，P 作用于n 时的时间百分比。这样，由于各个速度已经包含在方程中了，所以寿命应当该用经修正的寿命公式来计算：方程（E）中的系数“500”是时间值500小时，它是以国际标准转速为33 /min为根据，相当于金百联nsk 轴承寿命为500小时得到的。修正当量载荷许多使用场合遭受振动，使得轴承应力明显提高。同样，包括有初始的和永久性的不同轴度在内的许多应用场合，均要求显著提高载荷能力。振动载荷的补偿是以相应的振动力（考虑最坏情况或最大振动载荷）为根据并与正常、稳定的径向载荷相比较得出的。修正系数K必须作为当量载荷方程中的系数。表16列出了两种可能情况下的系数：一个是K ，以振动力P 为根据，P 大于稳定载荷P ；另一个是K ，以P 为根据，P 大天P 。表需特别注意，金百联nsk 轴承承受重载荷，但不运动这样的工作条件格外危险，因为在滚动体和套圈上容量形成微小压痕，产生强大的冲击，就象汽车轮胎滚过坑洼一样。这种象洼坑一样的小压痕在工作过程中能够很快发展成点蚀，从而导致轴承失效。另一个极端条件恰好相反，即高速但承受载荷甚小。此时若不施加预载荷，滚动体在滚道上滑动很大，这会导致快速过热、润滑剂分解破坏以及永久性损伤。在金百联nsk 轴承选择中经常被忽略考虑的一个重要载荷就是设备本身产生的径向力和轴向力。齿轮的重量和其他零部件的张力甚至轴的重量级都是应加入总载荷的重要的力。确定需要的额定载荷容量现在，要求的使用权寿命、当量载荷、轴的转速及任何提高可靠度的修正系数可一起用来计算所需的轴承负荷容量。其中：C=需要的额定动载荷容量，N L=要求的L 使用寿命，h N=轴的转速，r/min P =金百联nsk 轴承的当量载荷，N θ=滚动接触类型的无量纲指数：点接触（球轴承）或线接触（金百联nsk 滚子轴承）。对球轴承：θ=3。00，对滚子轴承：θ=3.33。假设作用在滚动体表面的力均布，则C值可算得。但是，在动力传输设备中，不同轴度是个普遍存在的问题。在轴承选择中，你必须加以补偿。表1提供了几种轴承类型允许的不同轴度。如果不超过允许值，则对此不需加以修正。表1允许的（无性能恶化）不同轴度虽然每种类型的金百联nsk 轴承对不同轴度有一组基本的修正系数，但生产厂家各自的设计特性也起着重要作用，你必须考虑这些特性。通常，生产厂家的样本上列出了他们产品的这些系数。外形限制对要求的额定载荷一旦确定了最终值，你必须考虑轴承安装所需的外形尺寸，包括这里所考虑的金百联nsk 轴承的安装及固定。以及与具有所要求额定载荷的轴承匹配的轴的尺寸大小。这些因素有助于确定轴承结构和尺寸，还可以排除某些轴承类型。在某些场合，由于空间的限制甚至在额定载荷确定之前就排除了选择的余地。例如，如果金百联nsk 轴承外形非常窄，球轴承是可在此工作的唯一类型。或者，如果必须使用直径非常小的轴承箱，你就需在同一轴上安装两个或更多的滚子轴承才能达到足够的额定载荷。当轴的尺寸与要求的轴承额定载荷相衡量有很大差异时，出现了另一种常见的矛盾。如果轴大但载荷轻，即使要求的额定载荷很小，但也得提出一个昂贵的，高额定载荷的大型轴承，在这种情况下，最好与轴承厂家接触，以便提出一个最经济有效的解决办法。实例基本工作条件。假设金百联nsk 轴承应用在减速器上，轴承必须支承直径约25mm的轴的一端，而轴上安装一个正齿轮。工作周期和轴承载荷。齿轮作用力的分析和变速器的工作周期表明：金百联nsk 轴承约在3/4的时间里所承受的径向载荷为1780N，转速为11000r/min，在1/4的运转时间内，轴承所承受的径向载荷为890N，转速为3500r/min。良好的正啮合几乎不产生轴向力，不存在斜啮合或者其它有效的轴向分力。预计两方向的最大轴向力为89N，最大振动力为89N。尺寸极限。由于受减速器内部设计的限制，允许轴承的最大外径为70mm，最大计算扰度为6 ，最大位置不同轴度为0、0015。不要求用调心轴承。环境。金百联nsk 轴承的润滑同啮合润滑一样：从一个大的油槽喷油，最高预计温度为140 F。可靠性。轴承要连续工作必须有一个好的可靠性，采用8%的可靠失效率。选择步骤1. 轴承内径约25mm。2. 轴承外径为70mm。3. 估计最大节圆直径D（轴承内径和外径的平均值）为：（25+70）/2=47.5（mm）4. 计算最大DN值：47.5×11000=0、52×106 5. 为选择所要求的基本轴承类型，确定修正的DN值。首先，由润滑类型找出修正轴承极限转速系数。从图1查得，采用小油槽连续工作时,系数为0.85。.采用大油槽间歇工作时，系数为0、95，取连续工作时的低系数值，则修正的DN值为：1. 52×10）/0、85=0、61×106 1. 利用步骤5得到的DN值及图1的结果，我们发现角接触球轴承和工业级、精密级圆柱滚子轴承、以及深沟球轴承的转速范围（极限转速）等于或大于修正的DN值，因此，这些就是最初选择的轴承类型。2. 由方程（D）计算当量载荷：3. 确定基本的减速器工作寿命。从表达式1得到，普通减速器的典型工作寿命为20000h。4. 用给定的可靠性失效率修正工作寿命。利用表达1，8%的可靠性失效率给出的寿命修正系数为85%；因此修正工作寿命L为：20000/0。85=23529（h） 方程（E）中的系数“500”是时间值500小时，它是以国际标准转速为33 /min为根据，相当于轴承寿命为500小时得到的。修正当量载荷许多使用场合遭受振动，使得轴承应力明显提高。同样，包括有初始的和永久性的不同轴度在内的许多应用场合，均要求显著提高载荷能力。振动载荷的补偿是以相应的振动力（考虑最坏情况或最大振动载荷）为根据并与正常、稳定的径向载荷相比较得出的。修正系数K必须作为当量载荷方程中的系数。表16列出了两种可能情况下的系数：一个是K ，以振动力P 为根据，P 大于稳定载荷P ；另一个是K ，以P 为根据，P 大天P 。表需特别注意，金百联nsk 轴承承受重载荷，但不运动这样的工作条件格外危险，因为在滚动体和套圈上容量形成微小压痕，产生强大的冲击，就象汽车轮胎滚过坑洼一样。这种象洼坑一样的小压痕在工作过程中能够很快发展成点蚀，从而导致轴承失效。另一个极端条件恰好相反，即高速但承受载荷甚小。此时若不施加预载荷，滚动体在滚道上滑动很大，这会导致快速过热、润滑剂分解破坏以及永久性损伤。在金百联nsk 轴承选择中经常被忽略考虑的一个重要载荷就是设备本身产生的径向力和轴向力。齿轮的重量和其他零部件的张力甚至轴的重量级都是应加入总载荷的重要的力。确定需要的额定载荷容量现在，要求的使用权寿命、当量载荷、轴的转速及任何提高可靠度的修正系数可一起用来计算所需的轴承负荷容量。其中：C=需要的额定动载荷容量，N L=要求的L 使用寿命，h N=轴的转速，r/min P =轴承的当量载荷，N θ=滚动接触类型的无量纲指数：点接触（金百联nsk 球轴承）或线接触（滚子轴承）。对球轴承：θ=3。00，对滚子轴承：θ=3.33。假设作用在滚动体表面的力均布，则C值可算得。但是，在动力传输设备中，不同轴度是个普遍存在的问题。在轴承选择中，你必须加以补偿。表1提供了几种轴承类型允许的不同轴度。如果不超过允许值，则对此不需加以修正。表1允许的（无性能恶化）不同轴度虽然每种类型的轴承对不同轴度有一组基本的修正系数，但生产厂家各自的设计特性也起着重要作用，你必须考虑这些特性。通常，生产厂家的样本上列出了他们产品的这些系数。宁波金百联轴承有限公司 NINGBO nsk BEARING COMPANY总机电话/TEL：022-58059063 87222422 58059053 58059268 13102005112 87220519 销售电话/SALES TEL：022-58059063 87222422（直拨）58059268 58059053 13102005112 87220519（转分机）采购部电话/TEL：022-87221977传真/FAX：022-23707785地址/ADD：天津市南开区华苑国际创业中心海泰信息广场B座212室E-mail：web@nskpc.com 网址/WEBSITE：www.nskpc.com www.nkspc.com金百联特种非标轴承网: www.skf365.com