軸承使用階段影響其壽命可靠性的因素

軸承壽命定義

滾動(dòng)軸承壽命：在旋轉(zhuǎn)條件下，滾動(dòng)軸承從開始使用到出現(xiàn)疲勞剝落所轉(zhuǎn)過的圈數(shù)或者工作小時(shí)數(shù)。

接觸疲勞具有很大的隨機(jī)性質(zhì)。在軸承鋼確定的情況下，接觸壽命（應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，也可以簡單的理解為軸承的轉(zhuǎn)速）符合韋布爾分布規(guī)律。在這個(gè)分布規(guī)律中，我們可以確定軸承損壞率分布的某個(gè)范圍（比如，10%的軸承損壞）作為滾動(dòng)軸承的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。如果特殊行業(yè)對軸承的可靠性要求更高，那么也可以取1%的軸承損壞率作為軸承疲勞壽命的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。

如果還是不夠明白，我們再簡單形象地理解一下壽命的定義：假設(shè)100臺相同離心泵應(yīng)用，裝有100套相同的軸承，都在相似的條件下運(yùn)行，在運(yùn)行10,000h時(shí)，觀察到有一套軸承失效（99%的軸承未失效），那么就是說L01= 10,000h，如果在30,000h觀察到有10套軸承失效（90%的軸承未失效），那么L10= 30,000h。

各軸承廠家、協(xié)會通過多年對大量（幾百萬套軸承）軸承失效調(diào)查，基于如此大的數(shù)據(jù)量，發(fā)現(xiàn)軸承失效并不常見，而且與典型的疲勞剝落也沒有直接關(guān)系。于是得出，90%的可靠性準(zhǔn)則通?？杀苊獾湫偷钠趧兟涫В峁﹫?jiān)固可靠的軸承使用方案。這就是我們常說的L10壽命的由來。

軸承可靠性因素

軸承壽命既然是一個(gè)基于特定假設(shè)條件的概率性壽命。那么如果我們想要使用好軸承，提高軸承的使用可靠性，那么就必須了解這些前提假設(shè)條件，并盡量滿足這些假設(shè)條件。

軸承的可靠性毫無疑問來自三個(gè)部分，部分由軸承制造商保證，保證軸承被精心設(shè)計(jì)（受力、轉(zhuǎn)速、結(jié)構(gòu)、保持架、潤滑、密封等），采用先進(jìn)材料（純凈度高的鋼材），精心制造（強(qiáng)度、硬度、精度等），正確運(yùn)輸存儲，第二部分由OEM制造商保證，保證軸承被正確選擇，充分潤滑設(shè)計(jì)。第三部分是使用單位保證的，保證軸承進(jìn)行了正確的安裝，正確的潤滑，良好的維護(hù)。

部分和第二部分屬于設(shè)計(jì)、制造環(huán)節(jié)，不在這里討論，維護(hù)階段的可靠性主要與軸承的應(yīng)用環(huán)境和工作周期有關(guān)。根據(jù)軸承制造商SKF報(bào)告，只有小部分軸承達(dá)到疲勞極限(目錄壽命)。根據(jù)軸承更換統(tǒng)計(jì)，通常只有10%的滾動(dòng)軸承達(dá)到L10壽命(根據(jù)定義應(yīng)該是90%可以達(dá)到這個(gè)壽命)。

軸承不僅會正常失效（預(yù)期疲勞壽命），它們也會被早期損壞（早期失效更換）。為了使軸承具有正常的預(yù)期壽命，我們需要保證在安裝調(diào)試后的任何時(shí)間都不會發(fā)生以下的故障原因。

1　機(jī)械原因

超過軸承的額定動(dòng)態(tài)載荷能力會不成比例降低軸承疲勞壽命。對于大多數(shù)軸承，增加一倍軸承載荷會大約減少軸承正常壽命的八分之一，可以參考軸承壽命計(jì)算公式的壽命指數(shù)p（球軸承約為3，滾子軸承約為3.3）。不對中(圖1)和不平衡安裝對軸承的機(jī)械沖擊也會產(chǎn)生類似增加載荷的后果。

圖1 不對中和軸承壽命 

2　錯(cuò)誤潤滑

有許多重要的潤滑劑特性，當(dāng)改變或受損時(shí)，會急劇降低軸承的壽命和可靠性。這些指標(biāo)包括添加劑(AW，EP等)，酸值，黏度，壓力-黏度系數(shù)和黏度指數(shù)。使用錯(cuò)誤的潤滑油、降解的潤滑油、混合不兼容的潤滑油和/或被污染的潤滑油會導(dǎo)致潤滑劑性能的喪失。

3　潤滑污染

潤滑污染的“頭號殺手”包括顆粒、水(圖2：水污染與軸承壽命曲線，圖3：顆粒污染與軸承壽命曲線)，當(dāng)然也還有很多其他的，這里不一一列出。

圖2 濕氣污染與軸承壽命

圖3 顆粒污染與軸承壽命

4　高溫運(yùn)行

熱也是一種污染物。它是大多數(shù)潤滑和機(jī)械問題的原因，也是結(jié)果。比如：過度潤滑(過多的潤滑脂)是脂潤滑軸承發(fā)熱的常見原因。

5　潤滑不足

軸承在長時(shí)間運(yùn)行后，潤滑油或潤滑脂會干涸，必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑贊櫥?。錯(cuò)誤的再潤滑間隔通常是潤滑不足的首要原因，但冷啟動(dòng)、干啟動(dòng)和潤滑泄漏問題也會導(dǎo)致潤滑不足。其他造成潤滑不足的因素還與其他潤滑部件的故障有關(guān)，如油杯、甩油盤、甩油環(huán)、單點(diǎn)裝置、集中系統(tǒng)等。

（來源：機(jī)泵與軸承）