疲劳寿命的计算

下述轴承疲劳寿命的计算方法是以国家标准GB6391-96《滚动轴承——­额定动负荷和额定寿命的计算方法》和国家标准ISO281/I-1997《滚动轴承——额定动负荷和额定寿命——第一部分:计算方法》为依据，此外，还介绍了瑞典SKF轴承公司新的轴承公司新的轴承疲劳寿命理论和疲劳寿命计算方法。

1、疲劳寿命的基本计算公式滚动轴承疲劳寿命的基本计算公式有多种形式，以适应不同用途的需要，以下分别加以介绍。

（1）基本额定寿命方程（用总转数表示）

（2）几个有关的基本概念，在介绍基本额定寿命方程之前，先介绍几个相关的基本概念即：单个轴承的疲劳寿命——单个轴承在其任一套圈（或垫圈）或滚动体的材料首次出现疲劳扩展之前，其中一个套圈（或垫圈）相对于另一套圈（或垫圈）转动的总转数。轴承寿命的可靠性——在同一条件下运转的一组在相同条件下运转的一组条件相同的轴承，可期望达到或超过某一规定寿命的百分率，对于单个轴承，其可靠性为该轴承能达到或超过某一规定寿命的概念。轴承的基本额定寿命——单个轴承或一组在相同条件下运转的技术条件相同的轴承，其可靠性达到90%时的寿命。

（3）基本额定寿命方程的计算式用总转数表示的轴承基本额定寿命方程的计算式为：

L10=C/P            (1)

式中 L10——轴承的基本额定疲劳寿命（106r）;C——对向心类轴承为径向当量动负荷（N），对推力类轴承为轴向当量动负荷（N）；P——对向心类轴承为径向当量动负荷（N），对推力类轴承为轴向当量动负荷（N）；ε——寿命指数，对球轴承ε=3，对滚动轴承ε=10/3。

式1为我国国家标准和国际标准规定的滚动轴承基本额定寿命的标准计算式。轴承疲劳轴承寿命试验机的转数记录仪，可以准确地记录下轴承疲劳试验的总转数，得以方便与计算结果相对照。

（4）基本额定寿命方程的适用范围基本额定寿命方程1适用于具备以下技术条件的滚动轴承在额定疲劳寿命计算；轴承的外形尺寸选自由国家相应标准规定的轴承尺寸范围；轴承用优质淬硬钢材制造并且加工质量良好；轴承滚动接触表面的表面质量（包括几何形状精度和材质等）合乎常规标准。这些轴承必须安装正确，润滑充分，无外界杂质侵入而且不是在极端条件下运转。当不符合这些条件时，使用式1的计算结果便会发生偏差。为了抵消这样的偏差，就必须将按式1计算所得的结果乘上相应的修正系数。

（5）基本额定寿命方程的应用限制基本额定寿命方程1不适用例如有装填满的深沟球轴承，或在滚动体与套圈滚道之间的接触面积上有相当大缺口的其他种类轴承，因为这种缺口影响到接触区的承载能力。式1还不适用滚动体直接在轴或座孔表面上运转的场合，除非相应的轴或座孔完全按照滚动轴承承载元件的技术条件制造。当轴承在实际使用时其所承受的负荷为非正常分布（例如由于轴线不对中，外壳或轴有较大变形，滚动体的离心力作用或其他高速效应，以及向心轴承采用特别大的游隙或施加预负荷等情况造成），按式1计算其基本额定寿命时，就不能取得满意的结果。对于所有各类型轴承，当其当量动负荷Pr或Po大于其基本额定动负荷Cr或Co时，同时对于深沟球轴承，当其当量动负荷Pr大于其基本额定静负荷Co时，式1的应用也受到限制，此时，轴承用户可向有关轴承制造厂询问如何计算上述轴承的疲劳寿命。式1还不曾估计到诸如优质淬硬钢的特性（成分、夹杂物、组织、硬度等）或材料因素加运转条件因素对轴承疲劳寿命的影响，对于双列向心轴承和双向推力轴承，应用本公式时还必须近似地假定这些轴承是理想对称的。

2、用运转总小时数表示的基本额定寿命方程在转速为恒定的情况下，将基本额定寿命计算公式用总小时数表示，对于确定轴承的维修与更换周期较为方便。这种公式只需将1加以变换即可得到，即式中Ln——额定疲劳寿命（h）;n——转速（r/min）,用行车公里数表示的公式，在各种车辆的轮毂中使用的滚动轴承，用行车公里数来表示寿命较为方便，这样的公式是式中LK——额定疲劳寿命（KM）；DR——车轮的直径（mm）.

3、高可先靠性的寿命计算公式对于某重要用途，要求轴承期望疲劳寿命的可靠性大于90%，此时高可靠性的疲劳寿命计算公式为Ln=a1L10式中Ln——提高了可靠性的疲劳寿命（h）;L10——额定疲劳寿命（106r/h）;A1——可靠性疲劳寿命（106r/h）;A1——可靠性修正系数