SKF轴承额定寿命详述

2022-03-23 07:56

如果预估轴承预期寿命,可以使用以下方法:

  • 如果您在涉及润滑和污染的工作条件方面的经验,并且了解设备所处的工作条件不会对轴承的寿命产生影响,则可使用基本额定寿命计算方法,

  • 在大多数其他情况下,使用 SKF 额定寿命。

  • 但是,对于混合轴承,使用 SKF 通用轴承寿命模型。

单个轴承的疲劳寿命是指轴承在其一个环或滚动元件上出现**个金属疲劳迹象(滚动接触疲劳(RCF)或剥落)之前运行的转数(或恒速运行小时数)。 实验室试验和实践经验都表明,在相同条件下运行的相同轴承的疲劳寿命存在相当大的差异。

当您希望在应用程序达到预期寿命之前避免轴承疲劳故障时,可以使用统计方法来确定轴承尺寸。 额定寿命,L10 是基于某一足够大数量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。

额定寿命,L10 是一种行之有效的工具,可用于确定足以避免疲劳失效的轴承尺寸。 将计算出的额定寿命与轴承应用的使用寿命预期进行比较。 如果可用,您可以使用以前选择的经验,或者应用表 1表 2中提供的各种轴承应用的规范寿命指南。

如果您只考虑载荷和速度,您可以使用基本额定寿命,L10。

根据 ISO 281 标准,轴承的基本额定寿命为

您可以使用 SKF 轴承选择来执行此计算。

如果转速保持不变,轴承的寿命通常以工作小时来表示,公式为:

式中

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)[工作小时]
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 对于球轴承
10/3 对于滚子轴承

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。 寿命修正系数 aSKF 采用疲劳载荷限制 P 的相同概念u (疲劳载荷极限,Pu),如在 ISO 281 中使用的 P 值u 见数据表。 与在 ISO 281 中一样,为了映出三种重要的工作条件,寿命修正系数 aSKF 考虑润滑条件(润滑条件 – 粘度比,κ),与轴承疲劳载荷极限相关的载荷等级,以及系数 ηc 对于污染水平(污染系数,ηc)考虑使用

您可以使用 SKF 轴承选择来执行此计算。

如果转速是恒定的,轴承的寿命可以用工作小时来表示,公式为

式中

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)
aSKF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 球轴承
10/3 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]

变为:

L10m = SKF 额定寿命[百万转]

由于寿命修正系数 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。 在这些情况下,必须根据轴承*小载荷要求检查轴承载荷。 *小载荷的计算方法,请参考必需*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。

SKF 通用轴承寿命模型 (GBLM) 能够预测轴承的额定寿命和运行条件,这是其他轴承寿命模型所不包括的。 SKF GBLM 将表面疲劳和次表面失效模式分开(图 1)。 该模型用**的摩擦学模型评估表面疲劳,用经典赫兹滚动接触模型评估表面下疲劳。 它包括润滑、污染和滚道表面特性的影响,这些影响滚动接触区域的应力分布。

用于计算额定寿命的一般数学表示为:

序列中

LnGM额定寿命(在 100 – n1) % 可靠性)基于 SKF GBLM [百万转]
a1寿命可靠性调整系数(表 3,值符合 ISO 281)
L10.surf基于 SKF GBLM [百万转] 的表面额定寿命(90%可靠性)
L10.sub基于 SKF GBLM [百万转] 的次表面额定寿命(90%可靠性)
e数学常数: ~ 2,718

SKF GBLM 可用于 混合轴承。 您可以使用 SKF 轴承选择来执行此计算。

1) 系数 n 表示失效概率,是所需可靠性与 100% 之差。

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:

序列中

L10mSKF 额定寿命(90% 可靠性)[百万转]
L10m1, L10M2, ...恒定条件 1、2、…下的 SKF 额定寿命(90% 的可靠性) [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。