邢琿琿¹　文婧¹　牛麗麗¹　張鴻翔²

(1.洛陽(yáng)LYC軸承有限公司技術(shù)中心，河南　洛陽(yáng)　471039；2.洛陽(yáng)LYC軸承有限公司熱處理廠(chǎng)，河南洛陽(yáng)　471039）

摘　要：本文旨在研究潤滑及清潔度對滾動(dòng)軸承壽命的影響程度。其方法是：通過(guò)對國內外已有的研究結果進(jìn)行統計，并對實(shí)驗數據進(jìn)行分析比對，使用控制變量法，進(jìn)行潤滑及清潔度對軸承壽命的影響分析。得出的結果是：在軸承類(lèi)型、材料、尺寸、工作條件等其他因素保持一致的情況下，軸承壽命與潤滑劑粘度、軸承清潔度成正比，軸承壽命修正系數與粘度系數緊密相關(guān)。從而得出結論是：保證滾動(dòng)軸承潤滑劑粘度及其清潔度，可以有效的延長(cháng)滾動(dòng)軸承的使用壽命。本文通過(guò)對滾動(dòng)軸承新的壽命計算方法，通過(guò)在不同工作條件下潤滑、清潔度等影響軸承壽命的計算對比，揭示潤滑、清潔度對軸承壽命影響的程度，從而證明合理潤滑與密封設計的重要性。

關(guān)鍵詞：滾動(dòng)軸承；潤滑；清潔度

0　引言

隨著(zhù)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高，以及軸承的設計、應用等技術(shù)的不斷進(jìn)步，以及各企業(yè)單位、個(gè)人對軸承應用性能和使用壽命的個(gè)性化要求逐漸提高，滾動(dòng)軸承的使用壽命對機械設備的影響日益顯現。在滾動(dòng)軸承使用壽命產(chǎn)生影響的因素中，潤滑和清潔度為兩大主要原因。本文通過(guò)潤滑與清潔度對滾動(dòng)軸承壽命的影響程度進(jìn)行分析討論，并用實(shí)例計算加以說(shuō)明。

1　潤滑對滾動(dòng)軸承疲勞壽命的影響

提高系統的整體效率。滾動(dòng)軸承利用滾動(dòng)接觸的集中來(lái)承載負荷，提高局部的壓力和應力，因此需要很好的潤滑和接觸表面，來(lái)避免進(jìn)一步的應力集中。所以潤滑好壞直接影響滾動(dòng)軸承的使用壽命，但是當軸承處于邊界潤滑的狀態(tài)時(shí)，繼續延長(cháng)使用時(shí)間，則會(huì )產(chǎn)生金屬間的直接接觸，在無(wú)潤滑劑的情況下，金屬間的相互摩擦會(huì )縮短軸承的使用壽命，對軸承的損害極大。反之，潤滑劑充足時(shí)，金屬間被潤滑劑完全隔開(kāi)，就會(huì )減少金屬間的相互摩擦，進(jìn)而延長(cháng)軸承使用壽命。1967年美國學(xué)者Taillian對球軸承、1970年Skurka對滾子軸承進(jìn)行了一系列的研究，初步揭示了不同潤滑條件下軸承壽命與潤滑油膜厚比的關(guān)系，進(jìn)而確定了隨著(zhù)膜厚比的增加，滾動(dòng)軸承使用壽命可以成倍的增加。滾動(dòng)軸承的主要失效形式是疲勞點(diǎn)蝕[1]。

提高滾動(dòng)軸承的接觸疲勞壽命一直是國內外學(xué)者的重點(diǎn)研究對象。然而除了軸承的材料和結構對疲勞點(diǎn)蝕的影響，潤滑劑性能也對其有著(zhù)極大的影響作用。但是在潤滑劑中，對不同類(lèi)型的添加劑、以及潤滑劑性能對接觸疲勞點(diǎn)蝕的相關(guān)研究最少。有研究人員利用四球機摩擦試驗機改裝而成的接觸疲勞試驗機，對部分添加劑對接觸疲勞的影響進(jìn)行了初步研究。由于國內外有關(guān)學(xué)者在試驗方法，試驗形式上各有不同，研究的添加劑種類(lèi)也是多種多樣，對其相關(guān)的作用機理也千差萬(wàn)別，最后取得的結論也不盡相同，因此，至今未能得到一致的結果[2]。

2　潤滑劑清潔度對軸承壽命的影響

污染物、灰塵、磨損產(chǎn)生的碎屑、氧化鋁及二氧化硅等微小粒子吸附在沒(méi)有特殊防護的軸承潤滑表面，就會(huì )形成類(lèi)似磨料式的摩擦，進(jìn)而造成軸承滾動(dòng)體與滾道之間的接觸部位產(chǎn)生嚴重的磨損，這些磨損大大降低了其使用壽命。主要粉塵污染源有三種，其中之一就是使用的潤滑劑沒(méi)有達到相關(guān)要求，過(guò)濾精度不夠，機械顆粒超標。如今在我國，定量研究污染程度對軸承疲勞壽命影響已經(jīng)有一定的成果[3]。在國外，相關(guān)研究開(kāi)展已久并已取得了豐碩成果。1981年，倫敦帝國大學(xué)的Bhachu等人對滾子軸承、1978～1982年美國國家宇航局劉易斯研究中心的Loewenthal等人對球軸承，都對在使用不同精度過(guò)濾的潤滑劑時(shí)，軸承的壽命變化程度進(jìn)行了一定的分析，進(jìn)而提出了以潤滑劑的過(guò)濾效果來(lái)計算軸承壽命的方法。最后得出潤滑劑保證良好的過(guò)濾效果，可以有效的提升軸承的壽命。

在相同的使用條件下，軸承的振動(dòng)和噪聲水平越低，其疲勞壽命越長(cháng)，軸承檢驗的重要指標之一就是振動(dòng)和噪聲[4]。在軸承振動(dòng)測量?jì)x上，進(jìn)行軸承轉動(dòng)運行試驗，揚聲器會(huì )發(fā)出間斷的咔噠聲，在示波器上的振動(dòng)脈沖呈現波動(dòng)式，造成這種情況的主要原因就是灰塵等微小粒子隨潤滑劑進(jìn)入滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)接觸區域，從而引發(fā)振動(dòng)脈沖，發(fā)出異常聲。所以通過(guò)對該問(wèn)題進(jìn)行的大量研究和試驗，過(guò)濾不精的潤滑劑帶入的微小粒子是引發(fā)軸承異音的主要原因。

3　綜合考慮潤滑及清潔度影響壽命方法

傳統的壽命計算方法是由蘭德貝格和帕姆格林提出并被ISO組織采納的L-P的方程,就是根據在軸承壽命試驗中得到的相關(guān)數據，進(jìn)而觀(guān)察軸承超長(cháng)壽命現象，總結出的一套全新的軸承壽命計算方程式：

式中：α1是可靠性系數。在可靠性為90%、95%、96%、97%、98%、99%時(shí)，其值分別為1、0.62、0.53、0.44、0.33、0.21.α23是反映潤滑條件對滾動(dòng)軸承壽命影響的綜合壽命修正系數。這是根據潤滑劑粘系數K=V/V1來(lái)查取。1989年SKF工程研究中心對此方程式進(jìn)行修正，引入SKF綜合壽命系數α_SKF提出新的修正壽命計算方程，即：

并公布了SKF樣本中各類(lèi)軸承的α_SKF取值方法，即α_SKF由K及(P1/P)來(lái)查取。

以SKF公司的深溝球軸承6210為研究對象。額定動(dòng)載荷C=35.1kN，轉速為n=4000r/min，可靠度為90%(即α=1)。

通過(guò)實(shí)驗對比，以及上述公式計算，在軸承類(lèi)型、材料、尺寸、工作條件等其他因素保持一致的情況下，軸承壽命系數與潤滑劑的粘度、清潔度系數成正比，軸承修正額定壽命通過(guò)壽命修正系數與粘度系數緊密相關(guān)[5]。當軸承處于全膜彈流潤滑時(shí)，潤滑劑充足，金屬間被潤滑劑完全隔開(kāi)，所以不會(huì )造成金屬間的直接摩擦，幾乎沒(méi)有磨損，進(jìn)而使軸承使用壽命延長(cháng)。同時(shí)保持軸承的清潔度越高，以及軸承各金屬件所吸附的微粒越少，對軸承造成的磨損越低，可以更好的延長(cháng)軸承的使用壽命。所以可見(jiàn)良好的潤滑和較高的清潔度可以使軸承的使用壽命提高很多，對潤滑劑的使用以及過(guò)濾要嚴格按照相關(guān)標準執行，嚴格控制過(guò)濾的精度，使灰塵、污染物等微粒不會(huì )隨著(zhù)潤滑劑進(jìn)入軸承。保持良好的清潔度，及時(shí)的對軸承部位污染物進(jìn)行清理，減低軸承部位金屬的磨損度，從而延長(cháng)使用壽命。

4　結語(yǔ)

隨著(zhù)軸承材料制造技術(shù)越來(lái)越成熟，以及加工工藝水平越來(lái)越高，傳統的ISO281:2007提出的基本額定壽命計算方法逐漸被取代，傳統對軸承壽命的計算方式不能適合時(shí)代發(fā)展?？紤]到軸承的使用壽命與其工作條件緊密相關(guān)，潤滑劑的粘度、清潔度等因素的變化都會(huì )對軸承壽命產(chǎn)生嚴重影響，所以在潤滑劑潤滑不到位、潤滑劑粘度不足時(shí)，軸承與其他金屬間缺乏潤滑膜的保護而造成直接摩擦，從而加速軸承的老化，導致使用壽命降低。對于一些有特殊要求的裝置，例如風(fēng)電齒輪箱、以及核電齒輪箱、高速機車(chē)上的傳動(dòng)系統等，當運行狀況變差時(shí)，軸承壽命則會(huì )受到極大程度的降低。因此，對一些有著(zhù)特殊要求的裝置、運行環(huán)境比較惡劣的裝置中，更要加強對潤滑劑的過(guò)濾精度的控制，從而防止微粒隨潤滑劑進(jìn)入到裝置的軸承中。

【參考文獻】

[1]李興林，張仰平，曹茂來(lái)，等.滾動(dòng)軸承壽命及可靠性試驗監測診斷技術(shù)實(shí)踐[J].設備管理與維修，2014，12(S1):47-50.

[2]朱亮亮，林素敏，吉曉民.滾動(dòng)軸承壽命計算方法發(fā)展的研究與分析[J].哈爾濱軸承，2014，09(03):3-6.

[3]廖映華，張良棟，李志榮，等.基于動(dòng)力學(xué)的行星齒輪傳動(dòng)系統的軸承磨損壽命預測[J].機械傳動(dòng)，2013，09(10):41-45.

[4]官萃.滾動(dòng)軸承清潔度——環(huán)保新方法[J].中國醫療器械信息，2013，06(08):14-19.

[5]朱亮亮，林素敏，呂秋碩，等.滾動(dòng)軸承壽命計算方法的優(yōu)化[J].機械，2015，03(02):20-24.

來(lái)源：《化工管理》2015

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