軸 承 的 壽 命

軸承在隨負荷旋轉時，由于套圈滾道面及滾動體滾動面不斷地受到交變負荷的作用，即使使用條件正常，也會因材料疲勞使滾道面及滾動面出現魚鱗狀損傷（稱做剝離或剝落）。

出現這種滾動疲勞操作之前的總旋轉數稱做軸承的“（疲勞）壽命”。

即使是結構、尺寸、材料、加工方法等完全相同的軸承，在同樣條件下旋轉時，軸承的（疲勞）壽命仍會出現較大的差異。

這是因為材料疲勞本身即具有離散性，應從統計的角度來考慮。

于是就將一批相同的軸承在同樣條件下分別旋轉時，其中90％的軸承不出現滾動疲勞操作的總旋轉數稱做“軸承的基本額定壽命”（即可靠性為90％的壽命）在以固定的轉速旋轉時，也可用總旋轉時間表示。

但在實際工作時，還會出現滾動疲勞操作以外的損傷現象（如磨損、燒傷、蠕變、磨蝕、壓痕、斷裂等）。這些損傷可以通過做好軸承的選擇、安裝和潤滑等加以避免。

軸承壽命的計算

基本額定動負荷

基本額定動負荷表示軸承耐滾動疲勞的能力（即負荷能力），是指大小和方向一定的純徑向負荷（對于向心軸承）或中心軸向負荷（對于推力軸承），在內圈旋轉外圈固定（或內圈固定外圈旋轉）的條件下，該負荷下的基本額定壽命可達100萬轉，向心軸承與推力抽承的基本額定動負荷分別稱做徑向基本定動負荷　與軸向基本額定動負荷，用Cr與Ca表示，其數值載于軸承尺寸表。

基本額定壽命

式（1）表示軸承的基本額定動負荷、當量動負荷及基本額定壽命之間的關系。

軸承以固定的轉速旋轉時，用時間表示壽命更為方便，如式（2）所示。

另外，對于鐵路車輛或汽車等用行走距離（KM）表示壽命較多，如式（3）所示。

這里：

L10:基本額定壽命，106轉

L10h:基本額定壽命，h

L10s:基本額定壽命，km

P:當量動負荷，N{Kgf}厖......參照后面

C:基本額定動負荷，N{Kgf}

n:轉速，rpm

p:壽命指數　 球軸承..........p=3

滾子軸承.......p=10/3

D:車輪或輪胎直徑，mm

因此，作為軸承的使用條件，設當量動負荷為P，轉速為n，則滿足設計壽命所需要的軸承基本額定動負荷C可由式（4）計算，從軸承尺寸表中選出滿足C值的軸承，即可確定軸承的尺寸。

[參考]用壽命系數(fh)和速度系數(fn)表示的計算式如下：

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

壽命系數 : fh=fn ........................................................................................ ………….(6)

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

利用計算圖表[參考圖]可簡易地求得fh、fn和L10h。

參考圖轉速（n）與速度系數（fn）以及壽命系數（fh）與壽命（L10h）的關系

根據溫度進行的基本額定動負荷的修正與軸承的尺寸穩定處理

軸承在高溫下使用時，村料組織會發生變化、硬度降低，基本額定動負荷將比常溫下使用時減小，材料組織

一旦發生變化，即使濕度恢復到常溫也不會復原。

因此，在高溫下使用時，必須將軸承尺寸表的基本額定動負荷值乘以表3的溫度系數進行修正。

軸承長時間在120℃以上的工作溫度下使用時，由于經一般熱處理的軸承尺寸變化大，必須進行尺寸穩定處理。

尺寸穩定處理代號與使用溫度范圍如表4所示。

但經尺寸穩定處理的軸承硬度降低，有時基本額定動負荷會減小。

表3 溫度系數                                          表4 尺寸穩定處理

修正額定壽命

式10表示的是可靠性為90%的基本額定壽命，根據用途的不同，有時也靠性高于90％的高可靠性壽命。

此外，采用特殊材料有時可以使軸承壽命延長，基本潤滑等使用條件的不同也會影響軸承壽命。考慮了以上因

素對基本額定壽命進行修正后的壽命稱為修正額定壽命，可由式8計算。

這里，

Lna:修正額定壽命，106轉

(考慮了軸承特性和使用條件等因素后可靠性為100-n%(即失效率為n%)的壽命)

L10:（可靠性為90%）

a1 :可靠性系數

a2 :軸承特性系數

a3 :使用條件系數

[備注]按照可靠性高于90%的Lna選擇軸承尺寸時，應特別注意軸與外殼的強度。

為標準材料，其試驗結果表明具有相當的壽命延長效果。

這類軸承的基本額定動負荷載于軸承尺寸表，這時可取a2=1。

另外，采用專用于延長疲勞壽命的特殊材料時，可取a2＞1。

l         使用條件系數a3

軸承在直接影響壽命的條件（尤其是潤滑條件）下使用時，用系數a3進行修正。

潤滑條件正常時，可取a3=1，潤滑條件特別良好時，可取a3>1。

但在以下條件下，取a3<1

l         運轉時潤滑劑運動粘度降低時

球軸承.........小于13mm2/s{13cSt}

滾子軸承.........小于20mm2/s{20cSt}

l    轉速特別低時

滾動體節圓直徑與轉速的乘積小于10000

l         潤滑劑中混入雜質時

l         內圈與外圈的相對傾斜大時

注1:軸承在高溫下使用硬度降低時，必須對基本額定動負荷進行修正。

注2：即使采用特殊材料a2>1時，如果潤滑條件不合適，也達不到a2Xa3>1。因此在這種a3<1

的場合，一般認為a2≤1。由于難以使a2與a3獨立，因此也有主張用一個系數a23的。     

多軸承系統的壽命

在使用兩個以上軸承的裝置中，多數情下即使一個軸承失效，也會導致整個裝置喪失功能。

將使用的全體軸承看成一個軸承系統時，該軸承系統的額定壽命可由下式計算。

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

這里，

L:整個軸承系統的額定壽命

L1、L2、L3:各軸承的額定壽命

E:常數

e=10/9......球軸承

e=9/8......滾子軸承

（混合使用時取平均值）

[例]

考慮一根由兩個滾子軸承支承的軸，設一個軸承的額定壽命為50000小時，另一個軸承的額定壽命為30000小時，

則由式9，該軸上整個軸承系統的額定壽命如下：

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

就是說，整個軸承系統的額定壽命比單個軸承中最短的額定壽命還短。

這個結論極為重要，在使用兩個以上軸承的裝置中，如需考慮整個軸承系統的壽命時，必須加以注意。

l       機械要求的軸承必需壽命

過份延長軸承壽命未必經濟。最好是根據使用機械使用條件設定軸承的必需壽命。

表6為根據經驗采用的軸承必需壽命，供參考。

表6  軸承必需壽命（參考）