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山东省临清市库存积压轴承回收公司

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受损伤滚动轴承疲劳强度衰减计算

字体大小: - - zhuyuelei   发表于 10-02-19 21:50     阅读(283)   评论(0)     分类:

摘 要:滚动轴承在非稳定载荷作用下,逐步受损,承载能力也逐渐下降。根据疲劳损伤累积理论,对这一过程进行了讨论,使定量确定受损伤滚动轴承的剩余寿命和许用当量动负荷,较为方便和简洁。

关键词:疲劳损伤;寿命;当量动负荷

1、引言

滚动轴承在非稳定的变载荷下循环运转,其疲劳强度在不断地衰减下降,这是一个长期疲劳损伤的累积连续过程。掌握滚动轴承在运转中的实际受损情况,能保证轴承的中后期可靠的工作,在设备大修时,可对滚动轴承是否拆换,做出正确的判断。

滚动轴承工作时,其各部件处在交变应力下工作,其接触疲劳强度的下降是导致轴承受损失效的主要原因。基于滚动轴承寿命与载荷之间关系(P-L),结合受损伤轴承已经历的工作情况,如各阶段承受的当量动负Pi和运转li,对滚动轴承在其逐步受损过程中,疲劳强度不断下降的情况予以讨论,给出了受损伤滚动轴承疲劳强度具体的计算公式。

2、疲劳强度衰减递推

轴承的寿命L与其所承受的负荷大小有关,工作负荷越大,寿命越短。滚动轴承疲劳点蚀前运转的总转数称为寿命L。在可靠度为90%的情况下,其寿命L与当量动负荷P之间的关系,可写为:



式中,P为当量动负荷,N;L为基本额定寿命,106r;ε为寿命指数,球轴承ε=3,滚子轴承ε=10/3;C为基本额定动负荷,N。

根据线性疲劳损伤累积来说,应力每循环一次,都将使零件造成一次寿命损失。针对某次的应力循环,其载荷为Pi,实际运转次数li,相应载荷Pi,作用下的寿命Li,其造成的寿命损失率可写为“li/Li”。对于轴承理论上达到疲劳寿命极限时,即:



对于每种轴承、额定动负荷C是常量,从式(3)可看出,滚动轴承在各组次应力循环的作用下,疲劳强度在逐步衰减。当公式(3)为零时,即可视为轴承完全疲劳失效。

3、受损伤滚动轴承疲劳强度衰减计算

对于滚动轴承疲劳强度的衰减,。在轴承经历了各组次应力循环后,可分两种型式来考虑:(1)可根据轴承将要承受的当量动负荷Pk来确定受损后轴承可运行的总转数,即轴承的剩余寿命Lk;(2)根据轴承后期工作需要,设定受损滚动轴承预期寿命Lk,来确定此时轴承能承受的最大当量动负荷,即许用当量动负荷Pk。

将公式(3)写成:



若设定轴承已运转了(K-1)组次的应力循环,那么根据公式(4)可得如下公式:



式(5)用来计算受损滚动轴承的剩余寿命Lk;式(6)根据设定的预期寿命计算轴承的许用当量动负荷Pk。

4、算例

某机床主轴箱中间轴上装有206轴承,其前期工作情况如表1所示。(1)已知此后轴承要承受的当量动负荷Pk=7800 N,计算该轴承的剩余寿命Lk。(2)设定此后所需的预期寿命为Lk=3.5×106次,计算该轴承后期的许用当量动负荷Pk。



查表已知该轴承的额定动负荷C=15200 N,寿命指数ε=3。用公式(5)计算,剩余寿命为:



5、结论

(1)这里提供的计算方法,定量地揭示了轴承在工作过程中疲劳强度衰减情况。物理意义明确,使用简洁方便。

(2)公式可用来计算损伤滚动轴承的中后期许用当量动负荷或剩余寿命。有较强的实用价值。

(3)计算公式中,较好地显示了疲劳损伤累积理论。即各组次的运转都对轴承造成损伤,滚动轴承的疲劳强度在逐步下降。

参考文献

[1]濮良贵,纪名刚. 机械设计[M]. 第七版. 北京:高等教育出版社,2001.

[2]王振华. 实用轴承手册[S]. 上海:科学技术文献出版社,1991.

[3]程帆. 零件疲劳强度可靠性设计中的强度衰减估计[J]. 机械设计与制造. 1997(3):15-16.

( 杭州电子工业学院机电分院,浙江 杭州310037 王洪飞,程帆 )

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