關(guān)于軸承壽命的理論
對(duì)于所有會(huì)使用到軸承的工程師來說，軸承壽命是個(gè)繞不過去的坎。無論是軸承的選型，設(shè)備的初步校核計(jì)算，還是軸承的失效分析，大家或多或少的都會(huì)想到要去計(jì)算或者校核軸承壽命。
在軸承選型階段，軸承壽命計(jì)算顯的更加重要。因?yàn)椴粌H涉及到選的軸承是否正確，還有軸承在設(shè)備中是否能達(dá)到預(yù)期的使用時(shí)間。在做軸承選型的壽命計(jì)算之前，大家得知道到底什么是軸承壽命。而且昌暉儀表相信很多熟悉軸承的工程師每天都會(huì)聽到很多跟軸承壽命相關(guān)的名詞，例如，軸承壽命，軸承的額定壽命，軸承的疲勞壽命，還有高級(jí)疲勞壽命，使用壽命，這些名詞的背后都代表了什么意思，這些壽命之間有什么關(guān)系，為什么壽命被表示成L10，那些公式里林林總總的系數(shù)都是什么意思？
軸承壽命，說起來是個(gè)很簡(jiǎn)單的概念，但是涉及到應(yīng)用，牽扯的東西方方面面。所以，這個(gè)話題的內(nèi)容比較多，昌暉儀表會(huì)準(zhǔn)備一系列文章一一跟大家討論。
1、什么是軸承壽命
20世紀(jì)40年代，人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，運(yùn)轉(zhuǎn)中的滾動(dòng)軸承，如果潤(rùn)滑良好，運(yùn)行環(huán)境干凈無雜質(zhì)，沒有潮氣和腐蝕，并且載荷適中，那么軸承損壞的原因只有一個(gè)，即材料的疲勞。過去大家一直認(rèn)為，由于存在滾動(dòng)接觸表面的疲勞概率，任何旋轉(zhuǎn)軸承(包括滾動(dòng)，滑動(dòng)，以及其他設(shè)計(jì)的軸承)都不可能無限運(yùn)轉(zhuǎn)。因?yàn)檩S承中的應(yīng)力是循環(huán)作用在接觸表面，相比較其他的工程結(jié)構(gòu)來說，這種應(yīng)力要大得多。同時(shí)，在其他的工程結(jié)構(gòu)中，鋼材(或者金屬材料)具有一個(gè)代表動(dòng)態(tài)應(yīng)力水平的耐久極限，如果動(dòng)態(tài)應(yīng)力不超過這一水平，結(jié)構(gòu)就不會(huì)發(fā)生疲勞破壞。
滾動(dòng)接觸疲勞表現(xiàn)為：金屬顆粒從滾道(或者滾動(dòng)體)表面剝落的過程。對(duì)于潤(rùn)滑很好的軸承，以及制作工藝(尺寸精度，尺寸一致性，表面精度等等)較好的軸承，裂紋(剝落)最先開始于表面下(很多老一輩的工程師也稱作次表面)，然后向上延伸到表面，最后在接觸面(也叫做承載面)形成點(diǎn)狀，或者較大面積的材料剝落。
早期的軸承專家認(rèn)為，導(dǎo)致表面下裂紋或者剝落發(fā)生的罪魁是最大正交剪應(yīng)力，而這個(gè)剪應(yīng)力位于表面下幾個(gè)微米的深度。
上述的三個(gè)段落的內(nèi)容，從真正意義上解釋了什么是軸承疲勞壽命。
多說兩句：當(dāng)然，目前為止也并不是所有的軸承研究者都同意最大正交剪應(yīng)力是導(dǎo)致軸承失效的關(guān)鍵性應(yīng)力。馮·米塞斯曾經(jīng)提過一個(gè)形變能理論，這個(gè)理論的內(nèi)容是有一個(gè)近似于兩倍最大正交剪切應(yīng)力幅值的等效應(yīng)力才是導(dǎo)致軸承失效的最終原因，而且這個(gè)等效應(yīng)力出現(xiàn)的位置比最大正交剪應(yīng)力還深50%。當(dāng)然，有各種各樣的理論，或者研究，都是為了找到最終的原因，但是大家只要理解原理就好，這些內(nèi)容知道就好，不要太深入的了解。
總結(jié)一下上面的文字，最終就是兩個(gè)結(jié)論：軸承的疲勞跟材料有關(guān)；軸承的疲勞是應(yīng)力導(dǎo)致的結(jié)果。
2、軸承壽命的表征
昌暉儀表相信大家都有一個(gè)感覺，軸承出現(xiàn)問題，即失效的時(shí)間似乎都遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于軸承計(jì)算出來的壽命，原因是什么？這里昌暉儀表就可以跟大家一起探討一下上述那些關(guān)于軸承疲勞的名詞都是怎么回事了。
軸承壽命是個(gè)統(tǒng)計(jì)學(xué)的概念
即便工程師從應(yīng)力的角度去計(jì)算軸承的壽命，也不可能真正算出某個(gè)軸承的唯一壽命到底是多少，因?yàn)閺膲勖碚摰慕嵌葋碜龅姆治龆际谴蟾怕实幕蛘哒f絕大多數(shù)軸承出現(xiàn)問題的概率。
L10本來的意思就是，當(dāng)90%的軸承達(dá)到這個(gè)計(jì)算結(jié)果，就叫做軸承在這個(gè)應(yīng)用下(或載荷下)的壽命。(請(qǐng)注意這里，昌暉儀表沒有用疲勞壽命這個(gè)詞，為什么，以后再說。)所以，即便大家看到的軸承失效都是軸承旋轉(zhuǎn)到了發(fā)生金屬材料的疲勞，也有10%概率的軸承的壽命會(huì)低于計(jì)算壽命。
影響軸承壽命的其他因素
在開篇昌暉儀表就提到，軸承損壞的原因，除了金屬材料的疲勞以外，需要“潤(rùn)滑良好，運(yùn)行環(huán)境干凈無雜質(zhì)，沒有潮氣和腐蝕，并且載荷適中”。
從另一個(gè)角度說，大家所看到的軸承損壞，絕大部分的原因都不是疲勞，而是潤(rùn)滑不良，雜質(zhì)入侵，安裝損傷，水分侵蝕，其他腐蝕，過電流，載荷不穩(wěn)定，振動(dòng)，甚至加工損傷，儲(chǔ)存不良，密封泄漏，軸承室磨損，軸尺寸偏差，等等各種各樣的原因。
而上述的這些因素，在早期，并且單純的軸承疲勞壽命校核里工程師是沒有考慮到的。
但是隨著現(xiàn)代軸承理論的發(fā)展，在前輩理論的基礎(chǔ)之上，工程師慢慢的把上述比較重要的影響因素通過一些手段引入到了軸承壽命的校核中。使得大家越來越接近軸承真實(shí)的使用壽命，開始有了：額定壽命的概念，以及疲勞壽命，高級(jí)疲勞壽命，使用壽命等等不同的說法。
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