轴承疲劳寿命3
滚动轴承寿命计算公式
滚动轴承寿命计算公式滚动轴承寿命计算是判断滚动轴承寿命的重要方法，它是基于滚动轴承的结构及使用条件进行分析，通过考虑滚动接触应力、脂润滑条件等因素，计算出滚动轴承的寿命。
滚动轴承寿命计算公式是基于ISO标准的经验公式，其中最常使用的是基本额定寿命公式。
滚动轴承的基本额定寿命(L10)是指在相同条件下，有10%的轴承在寿命前失效。
滚动轴承寿命分为疲劳寿命和表面疲劳寿命，其中疲劳寿命是指由于滚动和滑动过程中产生的疲劳损伤导致的寿命。
表面疲劳寿命是指由外在原因（如进入外来颗粒等）引起的表面大片剥落，导致轴承失效的寿命。
滚动轴承的基本额定寿命(L10)的计算公式如下：L10 = (C/P)^3 × (1000000/60)其中，C为基本动载荷，P为等效动载荷。
基本动载荷(C)是滚动轴承能够承受的最大载荷。
它由制造商提供，根据ISO标准进行计算。
等效动载荷(P)是指滚动轴承在使用过程中的实际载荷，它考虑了滚动轴承的载荷分布及轴承的轴向受力情况。
在实际应用中，滚动轴承的使用条件可能会发生变化，例如工作温度、转速、润滑条件等。
考虑到这些因素对寿命的影响，可以使用修正系数进行修正。
其中，温度修正系数(a1)、转速修正系数(a2)和脂润滑修正系数(a3)是常见的修正系数。
它们表示滚动轴承在不同工况下寿命与基本额定寿命之间的比值。
修正后的寿命(L)可以根据以下公式计算：L = L10 × a1 × a2 × a3同时，还有其他一些公式可以用于计算滚动轴承的寿命，例如基本动载荷的计算公式和等效载荷的计算公式。
这些公式可以根据具体的应用要求和实际情况进行选择和计算。
综上所述，滚动轴承寿命计算公式是根据滚动轴承的结构和使用条件进行分析的重要方法。
通过计算基本额定寿命和修正系数，可以得到滚动轴承的寿命。
计算公式的准确性和合理性对于滚动轴承的设计和选用非常重要，可以提高轴承的使用寿命和可靠性。
轴承寿命
§12—3－3 滚动轴承的寿命计算一、基本额定寿命和基本额定动载荷1、基本额定寿命L10轴承寿命：单个滚动轴承中任一元件出现疲劳点蚀前运转的总转数或在一定转速下的工作小时数称轴承寿命．．．．。
由于材料、加工精度、热处理与装配质量不可能相同,同一批轴承在同样的工作条件下，各个轴承的寿命有很大的离散性，所以，用数理统计的办法来处理。
基本额定寿命L10——同一批轴承在相同工作条件下工作，其中90%的轴承在产生疲劳点蚀前所能运转的总转数（以106为单位）或一定转速下的工作时数。
（失效概率10%）。
2、基本额定动载荷C轴承的基本额定寿命L10=1（106转）时，轴承所能承受的载荷称基本额定动载荷C。
在基本额定动载荷作用下，轴承可以转106转而不发生点蚀失效的可靠度为90%。
基本额定动载荷C（1）向心轴承的C是纯径向载荷；（2）推力轴承的C是纯轴向载荷；（3）角接触球轴承和圆锥滚子轴承的C是指引起套圈间产生相对径向位移时载荷的径向分量。
二、滚动轴承的当量动载荷P定义：将实际载荷转换为作用效果相当并与确定基本额定动载荷的载荷条件相一致的假想载荷，该假想载荷称为当量动载．．．．荷．P，在当量动载荷P作用下的轴承寿命与实际联合载荷作用下的轴承寿命相同。
1．对只能承受径向载荷R的轴承（N、滚针轴承）P=F r2．对只能承受轴向载荷A的轴承（推力球（5）和推力滚子（8））P= F a3．同时受径向载荷R和轴向载荷A的轴承P=X F r +Y F aX——径向载荷系数，Y——轴向载荷系数，X、Y——见下表。
径向动载荷系数X和轴向动载荷系数表12－3考虑冲击、振动等动载荷的影响，使轴承寿命降低，引入载荷系数fp—见下表。
载荷系数fp表12－4三、滚动轴承的寿命计算公式图12－9 载荷与寿命的关系曲线载荷与寿命的关系曲线方程为：=常数 (12-3)3 球轴承ε——寿命指数10/3——滚子轴承根据定义：P=C，轴承所能承受的载荷为基本额定功载荷时，∴∴（106r）(12-2)按小时计的轴承寿命：（h）（12-3）考虑当工作t>120℃时，因金属组织硬度和润滑条件等的变化，轴承的基本额定动载荷C有所下降，∴引入温度系数f t——下表——对C修正表12－5（106r）(12-4)（h）(12-5)当P、n已知，预期寿命为L h′，则要求选取的轴承的额定动载荷C为N ——选轴承型号和尺寸！（12-6）不同的机械上要求的轴承寿命推荐使用期见下表。
滚动轴承疲劳寿命威布尔分布三参数的研究
绘制出一条直线。该直线与Ｆ（三）＝６３．２％水平线相交的点所对应的寿命值，即 为三。值。若该直线与横坐标的夹角为０，则可得
二参数威布尔分布的研究重点是形状参数ｂ值的确定，其代表性研究成果 为Ｌｕｎｄｂｅｒｇ和Ｐａｌｍｇｒｅｎ寿命理论。三参数威布尔分布的研究重点则是在二参 数威布尔分布研究的基础上，主要关注最小寿命参数岛值的确定，其代表性研 究成果为Ｔａｌｌｉａｎ寿命理论。ＩＳＯ标准和有关国家标准则对轴承寿命的威布尔形 状参数作了权威性认同与规定。但是，由于威布尔参数的精确（高可靠性与高 置信度的）确定，特别是位置参数即最小寿命参数岛值的确定，需要大量的试 验作支撑，以寻求其统计规律性，财力、物力与时间耗费巨大，因此，有关研 究成果在种种局限性之下所导致的或者难以涉及，或者做不深入，或者做不准 确，就成为必然之事。也正因为如此，继续深入开展相关研究，以求不断完善 威布尔分布、尤其是三参数威布尔分布在轴承寿命方面的应用，其理论意义与 实用价值就十分重大。
１．３本论文的主要研究内容、技术难点与研究方法 １．３．１主要研究内容
１）对轴承寿命的威布尔分布三参数进行研究，其中重点为形状参数ｂ值和 最小寿命参数如值的确定（特征寿命参数Ｌ系尺度性参数，无需特意研究）。
２）将研究结果与Ｌｕｎｄｂｅｒｇ和Ｐａｌｍｇｒｅｎ寿命理论、Ｔａｌｌｉａｎ寿命理论和ＩＳＯ 标准等权威研究成果进行验证性比较研究。 １．３．２技术难点
＃
图２－－３ ｒ＝Ｏ，ａ＝２，而∥取不同数值时的，（ｆ）曲线
滚动轴承寿命校核
70000B(=40°) Fd=1.14Fr
2
Fa1 C0
1005.05 20000
0.0503
Fa 2 C0
605.05 20000
0.0303
由表2进行插值计算，得e1=0.422，e2=0.401。再计算
5、应用
例 设某支撑根据工作条件决定选用深沟球轴承。轴承径向载
荷Fr=5500N，轴向载荷Fa=2700N，轴承转速n=1250r/min,装轴
承处的轴颈直径可在50~60mm范围内选择，运转时有轻微冲击，
预期计算寿命Lh’=5000h。试选择其轴承型号。
解
1. 求比值
Fa Fr
2700 5500
产生派生轴向力的原因：承载区内每个滚动体的反力 都是沿滚动体与套圈接触点的法线方向传递的。
轴承安装不同时，产生的派生轴向力也不同。
工作情况2
派生力的方向总是由轴承宽度中点指向轴承载荷 中心。
S的方向：沿轴线由轴承外圈的宽边→窄边。
轴承所受总载荷的作用线与轴承轴心线的交点 ， 即 为轴承载荷中心（支反力的作用点）。
4、滚动轴承寿命的计算公式
4.1 轴承的载荷-寿命曲线
如右图所示曲线是在
大量试验研究基础上得出
的代号为6208轴承的载荷寿命曲线。其它型号的轴
承也有与上述曲线的函数
规律完全一样的载荷-寿命
曲线。
该曲线公式表示为：
轴承的载荷-寿命曲线
L10
(C P
)(106 转)
式中，L10的单位为106r。 P为当量动载荷（N）。
角接触球轴承及圆锥滚子轴承的派生轴向力的大小取 决于该轴承所受的径向载荷和轴承结构，按下表计算。
§13-4 滚动轴承的寿命计算
滚动轴承疲劳寿命威布尔分布三参数的研究
滚动轴承疲劳寿命威布尔分布三参数的研究滚动轴承是一种常用的机械设备，其在工作过程中承受着频繁的载荷和运动，因此疲劳寿命是滚动轴承设计和使用的一个重要指标。
研究滚动轴承疲劳寿命的威布尔分布三参数是对其可靠性的评估和预测，本文将对该问题进行研究。
首先，我们来分析什么是滚动轴承的疲劳寿命。
滚动轴承在工作中承受着不断变化的载荷和运动，其中绝大部分的寿命消耗是由疲劳破坏引起的。
疲劳寿命是指在给定工况下，滚动轴承能够承受的循环载荷次数，即在此次数后滚动轴承有一定概率出现疲劳失效。
威布尔分布是用来描述失效时间的概率分布模型，由于滚动轴承疲劳失效是一个随机性事件，因此可以采用威布尔分布来建模。
威布尔分布的形式为：F(t) = 1 - exp(-((t/β)^γ))其中，F(t)表示在时间t内发生失效的概率，β是尺度参数，γ是形状参数。
β和γ的取值决定了失效时间的分布形态。
当γ=1时，威布尔分布退化为指数分布。
当γ>1时，表明失效率随时间而逐渐增加，而γ<1时，表明失效率随时间而逐渐减小。
为了研究滚动轴承疲劳寿命的威布尔分布三参数，我们可以通过实验数据拟合得到β和γ的值。
常用的拟合方法有最小二乘法和最大似然法。
最小二乘法是通过使拟合曲线和实验数据的残差平方和最小来确定参数值，而最大似然法是通过最大化似然函数来确定参数值。
在实际的研究中，我们可以选取一批滚动轴承样本，通过施加不同的载荷和运动条件，记录每个样本的失效时间。
然后，利用拟合方法对实验数据进行处理，得到β和γ的估计值。
最后，根据估计值，可以绘制威布尔分布的概率密度函数和累积分布函数，进一步分析滚动轴承的疲劳寿命特性。
此外，除了实验数据的拟合研究，还可以采用数值模拟的方法对滚动轴承的疲劳寿命进行研究。
数值模拟可以通过建立滚动轴承的有限元模型，模拟不同工况下的载荷和运动状态，计算滚动轴承的应力和应变分布，进而预测疲劳寿命。
其中，威布尔分布三参数也可以被考虑进数值模拟中，从而实现对滚动轴承疲劳寿命及其分布特性的预测。
轴承失效的九个阶段
轴承失效的九个阶段
轴承失效通常可以分为以下九个阶段：
1. 起始阶段：在此阶段，轴承可能会出现金属疲劳、表面裂纹、凹坑等初期损伤。
2. 弹性阶段：在此阶段，轴承可能会出现弹性变形，但通常不会对轴承的性能产生明显影响。
3. 塑性阶段：在此阶段，轴承可能会出现塑性变形，轴承内部的金属开始发生塑性变形，可能会导致轴承形状的改变。
4. 疲劳阶段：在此阶段，轴承可能会出现疲劳裂纹，由于长期的应力作用，轴承表面可能会出现微小裂纹，这可能会导致轴承的强度和耐久性下降。
5. 磨损阶段：在此阶段，轴承可能会出现磨损，由于长期摩擦和磨损，轴承表面可能会出现磨损、磨粒等现象。
6. 过热阶段：在此阶段，轴承可能会因为摩擦产生过多的热量，导致轴承温度过高，进而热膨胀、塑性变形。
7. 润滑不良阶段：在此阶段，轴承可能会因为润滑不良而出现干磨、润滑膜破裂等现象，进而导致轴承的运转不稳定。
8. 失效阶段：在此阶段，轴承已经无法正常工作，可能会发生严重
的磨损、断裂、脱层等故障，导致轴承失效。
9. 结束阶段：在此阶段，轴承已经完全失效，无法继续使用，需要进行更换和修复。
滚动轴承的额定动载荷和疲劳寿命
按GB/T4662-93《滚动轴承 额定静载荷》计算的额
定静载荷为
Cor
44(1
DweCOS
Dpw
)iZLweDweCOS
44
*
(1
18
*
COS
0 )
*
2
*
31*Biblioteka 27*18*
COS0
175
1189kN
向心球轴承的径向额定静载荷为
Cor f0iZDw2COS
3、一套轴承的寿命 轴承的一个套圈或一个滚动体的材料首次出现疲劳扩展 之前，一个套圈或一个垫圈相对于另一个一个套圈或一个 垫圈的转速。寿命还可以用在给定的恒定转速下的运转小 时数来表示。 4、额定寿命 以径向基本载荷动载荷或轴向基本额定动载荷为基础的 寿命的预测值。 5、修正额定寿命 有些专用轴承要求有更高的可靠性，为了修正除90％以 外的可靠性或非惯用的材料特性或非常规的运转条件而用 的修正基本额定寿命（ Lna ）。Lna =a1a2a3 L10 a1:可靠性寿命修正系数 a2 :特殊的轴承性能修正系数 a3:运转条件的寿命修正系数
6、基本额定寿命 与90%可靠性相关联的额定寿命。GB/T6391 《滚动轴承 额定载荷和额定寿命》中规定计 算方法，用L10表示， L10=（Cr/Pr）ε（百万 转）, 对球轴承ε =3、对滚子轴承ε =10/3；
在任意转速下，以小时表示的寿命为：
L10
106 60n
( Cr Pr
)
(小时)
GB/T6391中规定可靠性寿命修正系数a1值列于下 表：
可靠度% Lna
a1
90
L10a
1
95
L5a
滑动轴承寿命测试标准
滑动轴承的寿命测试标准滑动轴承的寿命测试标准是一个复杂而多变的过程，它涉及到多个因素，包括但不限于轴承的设计、材料、制造工艺、润滑条件、安装方式、使用环境等。
因此，无法给出一个通用的测试标准。
然而，我们可以依据一些基础标准和试验方法来评估滑动轴承的寿命。
以下是一些可能有用的参考：疲劳寿命试验：这是一种测试轴承寿命的常用方法，通过在轴承上施加循环载荷，模拟轴承在实际使用中的疲劳状态，以评估轴承的疲劳寿命。
一般来说，疲劳寿命试验需要设定载荷条件、转速、温度等参数，并按照预定的循环次数进行测试。
极限转速试验：这种方法是通过测试轴承在超过其设计转速条件下的运行情况，以评估轴承的极限转速和稳定性。
极限转速试验通常需要在专门的试验台上进行，通过逐步增加转速并观察轴承的温度、振动、噪音等参数，确定轴承的极限转速。
润滑性能试验：滑动轴承的润滑性能对轴承的寿命有很大的影响。
通过测试润滑剂的粘度、压力、流量等参数，以及观察轴承在润滑不良条件下的运行情况，可以评估轴承的润滑性能。
耐腐蚀试验：在一些使用环境中，滑动轴承可能会遇到腐蚀性的介质，如酸、碱、盐等。
通过在腐蚀性介质中运行轴承，并观察其腐蚀情况，可以评估轴承的耐腐蚀性能。
温度和热性能试验：滑动轴承在运行中会产生热量，如果不能有效地散热，可能会导致轴承过热甚至烧毁。
通过测试轴承在不同载荷和转速条件下的温度变化情况，可以评估其热性能和散热性能。
需要注意的是，以上方法只是评估滑动轴承寿命的一些常用方法，实际应用中还需要根据具体情况选择合适的方法。
同时，由于滑动轴承的寿命受到多种因素的影响，因此测试结果需要结合具体情况进行分析和评估。
至于具体的测试标准，可以根据不同的国家和行业标准进行制定。
例如，我国制定的《滑动轴承产品质量分等标准》就对滑动轴承的寿命测试方法、评估标准等进行了详细的规定。
此外，国际上也有一些知名的滑动轴承标准组织，如ISO、ASTM等，他们制定了一系列的滑动轴承测试标准和规范，为滑动轴承的生产和使用提供了指导和依据。
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河南科技大学
实习报告
(3)
学院_______________
专业班级_______________
学生姓名_______________
指导教师_______________
______学年第______学期
【实验名称】：滚动轴承疲劳寿命试验
【实验目的】：1、滚动轴承的疲劳寿命是轴承的一个非常重要的质量指标；
2、通过实验和现场收集有价值的数据；
3、目前，随着经济全球化，资源本地化的加剧，为了满足轴承制造商和轴承大用户对提高轴承综合质量的要求，我国轴承行业必须对轴承寿命激发试验做更多的尝试。
【实验设备】：ABLT-1A轴承寿命试验机该仪器主要用于滚动轴承疲劳寿命强化（快速）试验。
由试验头、试验头座、传动系统、加载系统、润滑系统、计算机控制系统等组成。
试验轴承类型：球轴承和滚子轴承
试验轴承内径：10~60mm
试验轴承转速：1000~10000r/min
最大径向加载：100KN
最大轴向加载：50KN
【实验原理和方法】：轴承的寿命与载荷间的关系可表示为下列公式：
L10=(f t*C/P)ε或 L h=(106/60*n)* (f t*C/P)ε
式中： L10──基本额定寿命（106转）； L h──基本额定寿命（小时h）；C──基本额定动载荷，由轴承类型、尺寸查表获得；P──当量动载荷（N），根据所受径向力、轴向力合成计算；f t──温度系数，由表1查得；n──轴承工作转速（r/min）；ε──寿命指数（球轴承ε=3 ，滚子轴承ε=10/3 ）。
6308实验条件的确定：
额定动载荷Cr=22200N；
取当量动载荷P=6720N；
极限转速n l=14000r/min；
取实验转速n=6000r/min；
基本额定寿命：L10=(106/60*n)*(C/P)ε=100h（球轴承ε=3）
试验结果计算：
按GB/T24607-2009
按检验水平2，实验套数E=8
为布尔分布斜率：b=1.5 设K=1.4
L=K*L10b/0.10536=1.4*1001.5/0.10536=13288
T1i=(L/E)*U a=（13288/8）U a=2674
T0=1941.5=2702
T0=2702> T1i=2674
符合达到K=1.4要求，所以轴承做实验要转够194个小时。
根据GB/T24607-2009合格评定8.4.2L10t/L10h>=Z，
（球轴承Z，=1.4）即为合格
【实验步骤】：1、实验分两组进行，1#～4#为第一组，5#～8#为第二组；
2、使用钢笔蘸王水溶液分别给八套轴承编上1～8等号码；
3、将编号的轴承利用工具装入工装内，再将工装装入轴承试验机内；
4、每个试验机内部可以装入四套轴承，其中两套作为对比轴承，工作环境稍好于另外两套；
5、检查一下机器是否有异常，如果无，打开试验机，开始试验，知道轴承损坏或者转够了194个小时时才停止；
6、利用计算机每隔一定的时间记录实验数据，判定轴承寿命是否具有可靠性；
7、得出实验结论；
【实验报告内容】：
检验结论：试验样品中的8套轴承在达到194h实验时间后停止实验，试验样品均未出现失效。