軸承的可靠性分析方法

劉小虎

（哈爾濱軸承集團公司，哈爾濱 150036）

隨著科技的發展，無論是大型的機械設備還是小型的機械設備，在生產領域中都起到了關鍵性的作用，值得注意的是每個運行的機械都會使用軸承技術，因此軸承技術以及軸承運行的可靠性成為重要的研究課題。軸承是機械設備的重要組成部分，因此在機械使用頻繁的現代社會，做好軸承相關維護工作十分重要。軸承在運行的過程中，不但要承擔機械運行的連接作用，同時還要承擔一定的荷載，這使得軸承經常需要更換，因此，建立一個科學的、合理的軸承可靠性分析研究體系，人為把握軸承的運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軸承，延長使用壽命。通常軸承會受到磨粒磨損的影響，這會嚴重影響軸承的使用壽命和可靠性。軸承在運行的過程中，在軸承的連接處容易出現細小的灰塵和沙粒，進入軸承表面后，會對軸承表面進行研磨，損壞軸承的平整度，使軸承在運行的過程中出現連接處間隙過大、連接部件震動等問題，嚴重影響軸承的穩定性。

1.2 刮傷

在軸承的使用中，當較大的、堅硬的雜質進入軸承間隙時，一旦雜質在軸承內部以相對較慢的速度運行，使得軸承的軸瓦表面與堅硬的雜質接觸，就會導致軸瓦表面出現深淺不一的劃痕，嚴重的可能出現深溝，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的技術師傅對軸承進行定期的檢修維護，保證軸承在使用中可以有一個良好的運行狀態。檢修維護中要定期為軸承打油，保證軸承的潤滑度。一些軸承的運行速度較大，同時承擔一定的荷載，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急劇升高，使軸承不能正常運行。

1.4 疲勞剝落

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

1.5 腐蝕

軸承如果長時間不正常的運行，就會導致軸承溫度急劇升高，這時軸承表面的潤滑油就會因溫度較高而燃燒。燃燒的潤滑油不但會導致軸承表面缺油，還會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，使其發生變形，嚴重影響連接件的正常運行。

2 軸承材料選擇及其制造技術

對于軸承材料的選擇應該滿足一些標準要求：

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性和嵌入性。

第三，制造軸承的材料應有較高的抗磨抗壓的強度。

第四，制造軸承的材料要滿足良好的導熱性，最后還要考慮使用經濟型的、工藝性的材料。

軸承的選材：軸承在運行的過程中，不但起到連接機械的作用，同時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，很多制造商都會將目光移到合金材質上。

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定的材料。

軸承的制造技術主要是：第一，軸承中套圈是使軸承滾子運轉平順的重要部件，對套圈進行冷擴加工，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，對軸承滾道進行再次加工，改變滾道角度，進而增大滾子所受壓力。

3 軸承壽命計算及可靠性

3.1 軸承壽命計算

軸承的工作狀態決定了它的工作壽命。基于疲勞損傷累積假說，有效壽命疲勞極限為一個常數。通過大量實驗得出載荷壽命曲線，用公式表示二者的關系，用小時數表示壽命數比較方便，故以小時數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,不會喪失工作能力的可靠程度。進行機械強度的可靠性分析時應作出如下假設：假設軸承的設計參量均為隨機變量，分別跟從某一概率分布，通過計算可以求得合成的應力分布。假設軸承的強度與材料的力學性能、尺寸因子、表面系數等因素有關，它們也分別服從某一概率分布，也可以求得合成的應力分布。軸承內部尺寸設計的不合理會引起軸承不同形式的震動，而震動是不可能通過設計避免的，只能在設計過程中對內部或外形尺寸進行優化。應用逆向設計思想，通過分析不同情況下的震動來優化滾子的各個設計參數，但是震動對套圈的影響十分復雜，不能通過簡單的分析模擬就可以做好。

4 結語

在機械設備日益發達的今天，工業生產不斷普及，機械制造是未來制造業發展的必然趨勢，是未來經濟發展的導向。軸承是機械設備運行的重要連接設備，軸承質量、軸承運行的可靠性、軸承的使用壽命都對軸承能否正常運行，保證工廠整體設備運行起到關鍵的影響，因此要更好地利用軸承，科學合理地使用機械，掌握關于軸承可靠性分析方面的知識要點。

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