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科普|軸承壽命試驗機理

1 軸承壽命

單個滾動軸承中任意一個元件出現(xiàn)疲勞點蝕前運轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)或者在一定的轉(zhuǎn)速下工作的小時數(shù)稱為軸承壽命;


基本額定壽命L10:同一批軸承在相同工作條件下工作,其中90%的軸承在產(chǎn)生疲勞點蝕前所能運轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)(百萬轉(zhuǎn))或者一定轉(zhuǎn)速下的工作時數(shù)(失效概率10%);

軸承壽命計算公式:

單位:h試驗轉(zhuǎn)速n:20%~60%
試驗載荷P:20%
~35%
試驗樣本容量:一般取8
~20套,另備5~10套做備用樣品;


2 壽命試驗的目的

? 查找軸承自身存在的缺陷,為進一步提高軸承壽命提供數(shù)據(jù)支撐,因為從產(chǎn)品的設(shè)計、制造以及應(yīng)用的材料都會影響軸承的壽命,影響軸承使用壽命的因素可以分為兩大類:

第一類:軸承本身,如材料、加工精度、熱處理等;

第二類:應(yīng)用本身,如安裝有誤、工況惡劣(轉(zhuǎn)速、工作溫度、環(huán)境等)等;

? 對軸承的疲勞壽命進行檢驗,得到軸承相關(guān)壽命可靠性水平;

? 為軸承的研發(fā)、改進等提供方向,為采購等提供文件數(shù)據(jù)支撐;


3 試驗方法

完全試驗:一組軸承樣品,在相同試驗條件下全部試驗至失效;截尾試驗:一組軸承樣品,在相同試驗條件下部分試驗至失效;

試驗設(shè)備

試驗設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理

試驗機結(jié)構(gòu)原理圖,包含機架部件、試驗單元、驅(qū)動系統(tǒng)、徑向加載系統(tǒng)、軸向加載系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、高溫發(fā)生系統(tǒng)、測控系統(tǒng)等部件組成。


試驗單元由試驗腔體和試驗頭組成。試驗腔體固定在機架部件中的平板上;試驗頭安裝在試驗腔體內(nèi),主要由端負荷體、中負荷體、試驗芯軸、中襯套、端襯套、隔離環(huán)、拆卸環(huán)、鎖緊螺母和試驗軸承組成。

試驗工裝裝配圖

4 測試

試驗設(shè)備一般應(yīng)連續(xù)運轉(zhuǎn),對試驗(載荷、轉(zhuǎn)速、振動、電流、溫度、溫升)進行全程監(jiān)測,設(shè)備本身各參數(shù)控制在要求范圍內(nèi),對測試設(shè)備、測試軸承進行保護,防止測試過程中出現(xiàn)意外損壞設(shè)備,也可把軸承的失效控制在最初始階段,有利于失效原因分析,提出改進方向;

試驗過程

試驗過程中,通過轉(zhuǎn)速、載荷、溫度、振動、電流傳感器進行監(jiān)測相關(guān)參數(shù),傳輸?shù)奖O(jiān)測軟件上匯總顯示,需要保溫測試的工況需要增加相應(yīng)的加熱器(油脂潤滑軸承增加“加熱條”到試驗單元進行加熱,油潤滑試驗通過加熱潤滑油以達到目的)。

試驗結(jié)束

載荷&轉(zhuǎn)速

逐一記錄軸承在試驗中的工作條件變化狀況,如轉(zhuǎn)速n、徑向載荷Gr、軸向載荷Ga在每個時間點的穩(wěn)定性,變化趨勢,確保測試條件的準確性及穩(wěn)定性;

振動

對整個試驗工裝的振動情況進行記錄,對每一時刻的振動值進行記錄,在整個測試中的振動趨勢變化可以全程跟蹤軸承的狀態(tài),是否出現(xiàn)異常以及異常的趨勢變化,分析軸承在測試中哪一階段開始出現(xiàn)異常,是否出現(xiàn)打滑等狀況;

電流

對測試全程進行監(jiān)測電流狀況,電流的變化趨勢,是否出現(xiàn)過載等;

溫度

溫升

在測試中,對每套軸承的溫度、溫升進行逐一監(jiān)控,進行詳細記錄每套軸承在每個時間點的溫度狀況,對整個測試的溫度變化形成趨勢,是否形成異常高溫等;


5 測試件分析

分析

失效

6 可靠性評估

可靠度也叫可靠性,指的是產(chǎn)品在規(guī)定的時間內(nèi),在規(guī)定的條件下,完成預定功能的能力,包括結(jié)構(gòu)的安全性,適用性和耐久性。
最佳線性不變估計

a)完全試驗

b)截尾試驗

當r=N時,即為完全試驗;

依據(jù)b、v估計L10t、L50t以及Re基本額定壽命試驗值:

可靠度:

合格判定

1)L10t、Re數(shù)據(jù)一般精確到兩位有效數(shù)字;

2)L10t/L10h≥Z即為合格,其中球軸承Z=1.4,滾子軸承及調(diào)心球軸承Z=1.2;

3)根據(jù)質(zhì)量要求,按如下進行合格評定,長壽命試驗時,試驗報告還應(yīng)給出達到合格倍數(shù)的值;

驗證試驗:達到合格壽命為驗證試驗合格;

鑒定試驗:達到合格壽命3倍為鑒定試驗合格。

(來源:CHIPRO馳創(chuàng)工業(yè)服務(wù))



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