轴承的可靠性分析方法

刘小虎

（哈尔滨轴承集团公司，哈尔滨 150036）

随着科技的发展，无论是大型的机械设备还是小型的机械设备，在生产领域中都起到了关键性的作用，值得注意的是每个运行的机械都会使用轴承技术，因此轴承技术以及轴承运行的可靠性成为重要的研究课题。轴承是机械设备的重要组成部分，因此在机械使用频繁的现代社会，做好轴承相关维护工作十分重要。轴承在运行的过程中，不但要承担机械运行的连接作用，同时还要承担一定的荷载，这使得轴承经常需要更换，因此，建立一个科学的、合理的轴承可靠性分析研究体系，人为把握轴承的运行使用状况十分重要。

1 影响轴承寿命和可靠性的主要因素

1.1 磨粒磨损

良好的工作状况可以很好地保护轴承，延长使用寿命。通常轴承会受到磨粒磨损的影响，这会严重影响轴承的使用寿命和可靠性。轴承在运行的过程中，在轴承的连接处容易出现细小的灰尘和沙粒，进入轴承表面后，会对轴承表面进行研磨，损坏轴承的平整度，使轴承在运行的过程中出现连接处间隙过大、连接部件震动等问题，严重影响轴承的稳定性。

1.2 刮伤

在轴承的使用中，当较大的、坚硬的杂质进入轴承间隙时，一旦杂质在轴承内部以相对较慢的速度运行，使得轴承的轴瓦表面与坚硬的杂质接触，就会导致轴瓦表面出现深浅不一的划痕，严重的可能出现深沟，甚至挤碎轴瓦，破坏轴承。

1.3 胶合

轴承在使用的过程中需要专业的技术师傅对轴承进行定期的检修维护，保证轴承在使用中可以有一个良好的运行状态。检修维护中要定期为轴承打油，保证轴承的润滑度。一些轴承的运行速度较大，同时承担一定的荷载，这就使得轴承在工作中承受较大的压力，一旦轴承的润滑工作不到位，轴承整体的温度就会急剧升高，使轴承不能正常运行。

1.4 疲劳剥落

物件不但有使用寿命同时还有疲劳期。轴承在长时间的重载工作情况下也会出现疲劳症状，主要表现在轴承金属表面出现大大小小的裂纹，如果不采取措施裂纹会逐渐加大。通常由疲劳期导致的裂纹会出现在垂直于轴承运行的方向上。

1.5 腐蚀

轴承如果长时间不正常的运行，就会导致轴承温度急剧升高，这时轴承表面的润滑油就会因温度较高而燃烧。燃烧的润滑油不但会导致轴承表面缺油，还会使带有酸性的燃烧物附着在轴承的表面，腐蚀轴承金属表面，使其发生变形，严重影响连接件的正常运行。

2 轴承材料选择及其制造技术

对于轴承材料的选择应该满足一些标准要求：

第一，制造轴承的材料要具有良好的耐磨性和抗胶合性。

第二，制造轴承的材料要具有良好的摩擦顺应性和嵌入性。

第三，制造轴承的材料应有较高的抗磨抗压的强度。

第四，制造轴承的材料要满足良好的导热性，最后还要考虑使用经济型的、工艺性的材料。

轴承的选材：轴承在运行的过程中，不但起到连接机械的作用，同时还承载一定的荷载压力，因此制造轴承的材料首先要满足坚硬这一基本原则。通常对轴承制造材料的选择，很多制造商都会将目光移到合金材质上。

第一，金属材料包括铸铁、铜合金、合金钢、铝基合金。

第二，非金属材料。非金属材料主要选用的是工程用材，比如碳——石墨这类性能比较稳定的材料。

轴承的制造技术主要是：第一，轴承中套圈是使轴承滚子运转平顺的重要部件，对套圈进行冷扩加工，可使套圈的流线性更好，材料更加致密。第二，对轴承滚子、套圈、轴承表面进行硬化处理，以此来延长轴承的寿命。第三，采用二次精加工技术，对轴承滚道进行再次加工，改变滚道角度，进而增大滚子所受压力。

3 轴承寿命计算及可靠性

3.1 轴承寿命计算

轴承的工作状态决定了它的工作寿命。基于疲劳损伤累积假说，有效寿命疲劳极限为一个常数。通过大量实验得出载荷寿命曲线，用公式表示二者的关系，用小时数表示寿命数比较方便，故以小时数表示滚轮的额定寿命。

3.2 轴承可靠性分析

轴承的可靠性是指轴承在某一工作状况下,不会丧失工作能力的可靠程度。进行机械强度的可靠性分析时应作出如下假设：假设轴承的设计参量均为随机变量，分别跟从某一概率分布，通过计算可以求得合成的应力分布。假设轴承的强度与材料的力学性能、尺寸因子、表面系数等因素有关，它们也分别服从某一概率分布，也可以求得合成的应力分布。轴承内部尺寸设计的不合理会引起轴承不同形式的震动，而震动是不可能通过设计避免的，只能在设计过程中对内部或外形尺寸进行优化。应用逆向设计思想，通过分析不同情况下的震动来优化滚子的各个设计参数，但是震动对套圈的影响十分复杂，不能通过简单的分析模拟就可以做好。

4 结语

在机械设备日益发达的今天，工业生产不断普及，机械制造是未来制造业发展的必然趋势，是未来经济发展的导向。轴承是机械设备运行的重要连接设备，轴承质量、轴承运行的可靠性、轴承的使用寿命都对轴承能否正常运行，保证工厂整体设备运行起到关键的影响，因此要更好地利用轴承，科学合理地使用机械，掌握关于轴承可靠性分析方面的知识要点。

［1］ 刘耀中.汽车轴承的材料及热处理长寿命技术［C］//全国汽车轴承技术攻关专题研讨会论文集.北京：中国轴承工业协会技术委员会，2008：36-75.

［2］ 渡边哲雄.风车轴承的高可靠性技术［J］.轴承，2006，（09）：3-15.

［3］ 铭旌.机械零件的失效分析与预防［M］.北京：高等教育出版社，1993.

［4］ 李东紫.微动损伤与防护技术［M］.太原：山西科学技术出版社，1992.