轴 承 的 寿 命

轴承在随负荷旋转时，由于套圈滚道面及滚动体滚动面不断地受到交变负荷的作用，即使使用条件正常，也会因材料疲劳使滚道面及滚动面出现鱼鳞状损伤（称做剥离或剥落）。

出现这种滚动疲劳操作之前的总旋转数称做轴承的“（疲劳）寿命”。

即使是结构、尺寸、材料、加工方法等完全相同的轴承，在同样条件下旋转时，轴承的（疲劳）寿命仍会出现较大的差异。

这是因为材料疲劳本身即具有离散性，应从统计的角度来考虑。

于是就将一批相同的轴承在同样条件下分别旋转时，其中90％的轴承不出现滚动疲劳操作的总旋转数称做“轴承的基本额定寿命”（即可靠性为90％的寿命）在以固定的转速旋转时，也可用总旋转时间表示。

但在实际工作时，还会出现滚动疲劳操作以外的损伤现象（如磨损、烧伤、蠕变、磨蚀、压痕、断裂等）。这些损伤可以通过做好轴承的选择、安装和润滑等加以避免。

轴承寿命的计算

基本额定动负荷

基本额定动负荷表示轴承耐滚动疲劳的能力（即负荷能力），是指大小和方向一定的纯径向负荷（对于向心轴承）或中心轴向负荷（对于推力轴承），在内圈旋转外圈固定（或内圈固定外圈旋转）的条件下，该负荷下的基本额定寿命可达100万转，向心轴承与推力抽承的基本额定动负荷分别称做径向基本定动负荷　与轴向基本额定动负荷，用Cr与Ca表示，其数值载于轴承尺寸表。

基本额定寿命

式（1）表示轴承的基本额定动负荷、当量动负荷及基本额定寿命之间的关系。

轴承以固定的转速旋转时，用时间表示寿命更为方便，如式（2）所示。

另外，对于铁路车辆或汽车等用行走距离（KM）表示寿命较多，如式（3）所示。

这里：

L10:基本额定寿命，106转

L10h:基本额定寿命，h

L10s:基本额定寿命，km

P:当量动负荷，N{Kgf}厖......参照后面

C:基本额定动负荷，N{Kgf}

n:转速，rpm

p:寿命指数　 球轴承..........p=3

滚子轴承.......p=10/3

D:车轮或轮胎直径，mm

因此，作为轴承的使用条件，设当量动负荷为P，转速为n，则满足设计寿命所需要的轴承基本额定动负荷C可由式（4）计算，从轴承尺寸表中选出满足C值的轴承，即可确定轴承的尺寸。

[参考]用寿命系数(fh)和速度系数(fn)表示的计算式如下：

L10h=500fhp......................................................................................................................(5)

寿命系数 : fh=fn ........................................................................................ ………….(6)

速度系数 : fn=( 106 / 500x60n )1/p=(0.03n)-1/p............................................................(7)

利用计算图表[参考图]可简易地求得fh、fn和L10h。

参考图转速（n）与速度系数（fn）以及寿命系数（fh）与寿命（L10h）的关系

根据温度进行的基本额定动负荷的修正与轴承的尺寸稳定处理

轴承在高温下使用时，村料组织会发生变化、硬度降低，基本额定动负荷将比常温下使用时减小，材料组织

一旦发生变化，即使湿度恢复到常温也不会复原。

因此，在高温下使用时，必须将轴承尺寸表的基本额定动负荷值乘以表3的温度系数进行修正。

轴承长时间在120℃以上的工作温度下使用时，由于经一般热处理的轴承尺寸变化大，必须进行尺寸稳定处理。

尺寸稳定处理代号与使用温度范围如表4所示。

但经尺寸稳定处理的轴承硬度降低，有时基本额定动负荷会减小。

表3 温度系数                                          表4 尺寸稳定处理

修正额定寿命

式10表示的是可靠性为90%的基本额定寿命，根据用途的不同，有时也靠性高于90％的高可靠性寿命。

此外，采用特殊材料有时可以使轴承寿命延长，基本润滑等使用条件的不同也会影响轴承寿命。考虑了以上因

素对基本额定寿命进行修正后的寿命称为修正额定寿命，可由式8计算。

这里，

Lna:修正额定寿命，106转

(考虑了轴承特性和使用条件等因素后可靠性为100-n%(即失效率为n%)的寿命)

L10:（可靠性为90%）

a1 :可靠性系数

a2 :轴承特性系数

a3 :使用条件系数

[备注]按照可靠性高于90%的Lna选择轴承尺寸时，应特别注意轴与外壳的强度。

为标准材料，其试验结果表明具有相当的寿命延长效果。

这类轴承的基本额定动负荷载于轴承尺寸表，这时可取a2=1。

另外，采用专用于延长疲劳寿命的特殊材料时，可取a2＞1。

l         使用条件系数a3

轴承在直接影响寿命的条件（尤其是润滑条件）下使用时，用系数a3进行修正。

润滑条件正常时，可取a3=1，润滑条件特别良好时，可取a3>1。

但在以下条件下，取a3<1

l         运转时润滑剂运动粘度降低时

球轴承.........小于13mm2/s{13cSt}

滚子轴承.........小于20mm2/s{20cSt}

l    转速特别低时

滚动体节圆直径与转速的乘积小于10000

l         润滑剂中混入杂质时

l         内圈与外圈的相对倾斜大时

注1:轴承在高温下使用硬度降低时，必须对基本额定动负荷进行修正。

注2：即使采用特殊材料a2>1时，如果润滑条件不合适，也达不到a2Xa3>1。因此在这种a3<1

的场合，一般认为a2≤1。由于难以使a2与a3独立，因此也有主张用一个系数a23的。     

多轴承系统的寿命

在使用两个以上轴承的装置中，多数情下即使一个轴承失效，也会导致整个装置丧失功能。

将使用的全体轴承看成一个轴承系统时，该轴承系统的额定寿命可由下式计算。

                           1/Le=1/L1e +1/L2e +1/L3e + ................................................(9)

这里，

L:整个轴承系统的额定寿命

L1、L2、L3:各轴承的额定寿命

E:常数

e=10/9......球轴承

e=9/8......滚子轴承

（混合使用时取平均值）

[例]

考虑一根由两个滚子轴承支承的轴，设一个轴承的额定寿命为50000小时，另一个轴承的额定寿命为30000小时，

则由式9，该轴上整个轴承系统的额定寿命如下：

                               1/L9/8 =1/ 500009/8 +1/ 300009/8        L=20000h    

就是说，整个轴承系统的额定寿命比单个轴承中最短的额定寿命还短。

这个结论极为重要，在使用两个以上轴承的装置中，如需考虑整个轴承系统的寿命时，必须加以注意。

l       机械要求的轴承必需寿命

过份延长轴承寿命未必经济。最好是根据使用机械使用条件设定轴承的必需寿命。

表6为根据经验采用的轴承必需寿命，供参考。

表6  轴承必需寿命（参考）