軸承的可靠性分析方法

劉小虎

（哈爾濱軸承集團(tuán)公司，哈爾濱 150036）

隨著科技的發(fā)展，無論是大型的機(jī)械設(shè)備還是小型的機(jī)械設(shè)備，在生產(chǎn)領(lǐng)域中都起到了關(guān)鍵性的作用，值得注意的是每個(gè)運(yùn)行的機(jī)械都會(huì)使用軸承技術(shù)，因此軸承技術(shù)以及軸承運(yùn)行的可靠性成為重要的研究課題。軸承是機(jī)械設(shè)備的重要組成部分，因此在機(jī)械使用頻繁的現(xiàn)代社會(huì)，做好軸承相關(guān)維護(hù)工作十分重要。軸承在運(yùn)行的過程中，不但要承擔(dān)機(jī)械運(yùn)行的連接作用，同時(shí)還要承擔(dān)一定的荷載，這使得軸承經(jīng)常需要更換，因此，建立一個(gè)科學(xué)的、合理的軸承可靠性分析研究體系，人為把握軸承的運(yùn)行使用狀況十分重要。

1 影響軸承壽命和可靠性的主要因素

1.1 磨粒磨損

良好的工作狀況可以很好地保護(hù)軸承，延長使用壽命。通常軸承會(huì)受到磨粒磨損的影響，這會(huì)嚴(yán)重影響軸承的使用壽命和可靠性。軸承在運(yùn)行的過程中，在軸承的連接處容易出現(xiàn)細(xì)小的灰塵和沙粒，進(jìn)入軸承表面后，會(huì)對軸承表面進(jìn)行研磨，損壞軸承的平整度，使軸承在運(yùn)行的過程中出現(xiàn)連接處間隙過大、連接部件震動(dòng)等問題，嚴(yán)重影響軸承的穩(wěn)定性。

1.2 刮傷

在軸承的使用中，當(dāng)較大的、堅(jiān)硬的雜質(zhì)進(jìn)入軸承間隙時(shí)，一旦雜質(zhì)在軸承內(nèi)部以相對較慢的速度運(yùn)行，使得軸承的軸瓦表面與堅(jiān)硬的雜質(zhì)接觸，就會(huì)導(dǎo)致軸瓦表面出現(xiàn)深淺不一的劃痕，嚴(yán)重的可能出現(xiàn)深溝，甚至擠碎軸瓦，破壞軸承。

1.3 膠合

軸承在使用的過程中需要專業(yè)的技術(shù)師傅對軸承進(jìn)行定期的檢修維護(hù)，保證軸承在使用中可以有一個(gè)良好的運(yùn)行狀態(tài)。檢修維護(hù)中要定期為軸承打油，保證軸承的潤滑度。一些軸承的運(yùn)行速度較大，同時(shí)承擔(dān)一定的荷載，這就使得軸承在工作中承受較大的壓力，一旦軸承的潤滑工作不到位，軸承整體的溫度就會(huì)急劇升高，使軸承不能正常運(yùn)行。

1.4 疲勞剝落

物件不但有使用壽命同時(shí)還有疲勞期。軸承在長時(shí)間的重載工作情況下也會(huì)出現(xiàn)疲勞癥狀，主要表現(xiàn)在軸承金屬表面出現(xiàn)大大小小的裂紋，如果不采取措施裂紋會(huì)逐漸加大。通常由疲勞期導(dǎo)致的裂紋會(huì)出現(xiàn)在垂直于軸承運(yùn)行的方向上。

1.5 腐蝕

軸承如果長時(shí)間不正常的運(yùn)行，就會(huì)導(dǎo)致軸承溫度急劇升高，這時(shí)軸承表面的潤滑油就會(huì)因溫度較高而燃燒。燃燒的潤滑油不但會(huì)導(dǎo)致軸承表面缺油，還會(huì)使帶有酸性的燃燒物附著在軸承的表面，腐蝕軸承金屬表面，使其發(fā)生變形，嚴(yán)重影響連接件的正常運(yùn)行。

2 軸承材料選擇及其制造技術(shù)

對于軸承材料的選擇應(yīng)該滿足一些標(biāo)準(zhǔn)要求：

第一，制造軸承的材料要具有良好的耐磨性和抗膠合性。

第二，制造軸承的材料要具有良好的摩擦順應(yīng)性和嵌入性。

第三，制造軸承的材料應(yīng)有較高的抗磨抗壓的強(qiáng)度。

第四，制造軸承的材料要滿足良好的導(dǎo)熱性，最后還要考慮使用經(jīng)濟(jì)型的、工藝性的材料。

軸承的選材：軸承在運(yùn)行的過程中，不但起到連接機(jī)械的作用，同時(shí)還承載一定的荷載壓力，因此制造軸承的材料首先要滿足堅(jiān)硬這一基本原則。通常對軸承制造材料的選擇，很多制造商都會(huì)將目光移到合金材質(zhì)上。

第一，金屬材料包括鑄鐵、銅合金、合金鋼、鋁基合金。

第二，非金屬材料。非金屬材料主要選用的是工程用材，比如碳——石墨這類性能比較穩(wěn)定的材料。

軸承的制造技術(shù)主要是：第一，軸承中套圈是使軸承滾子運(yùn)轉(zhuǎn)平順的重要部件，對套圈進(jìn)行冷擴(kuò)加工，可使套圈的流線性更好，材料更加致密。第二，對軸承滾子、套圈、軸承表面進(jìn)行硬化處理，以此來延長軸承的壽命。第三，采用二次精加工技術(shù)，對軸承滾道進(jìn)行再次加工，改變滾道角度，進(jìn)而增大滾子所受壓力。

3 軸承壽命計(jì)算及可靠性

3.1 軸承壽命計(jì)算

軸承的工作狀態(tài)決定了它的工作壽命?；谄趽p傷累積假說，有效壽命疲勞極限為一個(gè)常數(shù)。通過大量實(shí)驗(yàn)得出載荷壽命曲線，用公式表示二者的關(guān)系，用小時(shí)數(shù)表示壽命數(shù)比較方便，故以小時(shí)數(shù)表示滾輪的額定壽命。

3.2 軸承可靠性分析

軸承的可靠性是指軸承在某一工作狀況下,不會(huì)喪失工作能力的可靠程度。進(jìn)行機(jī)械強(qiáng)度的可靠性分析時(shí)應(yīng)作出如下假設(shè)：假設(shè)軸承的設(shè)計(jì)參量均為隨機(jī)變量，分別跟從某一概率分布，通過計(jì)算可以求得合成的應(yīng)力分布。假設(shè)軸承的強(qiáng)度與材料的力學(xué)性能、尺寸因子、表面系數(shù)等因素有關(guān)，它們也分別服從某一概率分布，也可以求得合成的應(yīng)力分布。軸承內(nèi)部尺寸設(shè)計(jì)的不合理會(huì)引起軸承不同形式的震動(dòng)，而震動(dòng)是不可能通過設(shè)計(jì)避免的，只能在設(shè)計(jì)過程中對內(nèi)部或外形尺寸進(jìn)行優(yōu)化。應(yīng)用逆向設(shè)計(jì)思想，通過分析不同情況下的震動(dòng)來優(yōu)化滾子的各個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)，但是震動(dòng)對套圈的影響十分復(fù)雜，不能通過簡單的分析模擬就可以做好。

4 結(jié)語

在機(jī)械設(shè)備日益發(fā)達(dá)的今天，工業(yè)生產(chǎn)不斷普及，機(jī)械制造是未來制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢，是未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展的導(dǎo)向。軸承是機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的重要連接設(shè)備，軸承質(zhì)量、軸承運(yùn)行的可靠性、軸承的使用壽命都對軸承能否正常運(yùn)行，保證工廠整體設(shè)備運(yùn)行起到關(guān)鍵的影響，因此要更好地利用軸承，科學(xué)合理地使用機(jī)械，掌握關(guān)于軸承可靠性分析方面的知識(shí)要點(diǎn)。

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