電機軸承為什么不能達到預期計算壽命?


電機軸承為什么不能達到預期計算壽命?的圖1


電機軸承為什么不能達到預期計算壽命?

     電機工程師在對電機進行設計的時候,一般都會對軸承的壽命進行校核。然而在各種工程實際中,電機軸承由于各種失效而達到的實際壽命和最初的壽命校核計算結果存在差異,甚至這種差異很大。

     電機工程師都曾經對軸承應用工程師提出過這個問題“為什么壽命計算得到的結果和實際壽命差異那么大?”通常會得到如下回答:“軸承壽命是一個可靠性為百分之九十的概率值,是基于大量軸承試驗的統計結果,并不是實際值。工程實際中的實際每一個軸承壽命會有差異,因此這可能是一種個體差異。”

     

     這個答案粗聽起來是有道理的。但是,如果電機工程師真的把自己做的軸承壽命計算和實際壽命進行對比時就會發現這個幾率要比“百分之九十”相差很多。

     這就帶來了兩個必須回答的問題:

-       電機軸承為什么達不到預期計算壽命?

-       既然電機軸承實際壽命和預期計算壽命存在差異,那么是計算理論有問題么?還能用軸承壽命計算對壽命進行估計么?

     上面這些問題不回答清楚,在遇到客戶要求工程師對電機軸承壽命或者保修期作出保證的時候,電機工程師就會十分難于給出放心的答案。

 電機軸承為什么不能達到預期計算壽命?的圖2

     我們分開把這兩個問題講清楚。本篇文章回答第一個問題——“電機軸承為什么達不到預期壽命?“

     這個問題分開來描述,更準確的說法是,電機軸承的實際壽命為什么和計算壽命存在較大差異。這里面有“達不到“,也有”超出許多“的情況。只不過一般情況下,一旦壽命超出計算值大家就當做好事情,不被提起了。

     回答這個問題要從工程師們校核軸承壽命的那個校核計算說起。通常大家進行軸承壽命校核計算的公式是:

電機軸承為什么不能達到預期計算壽命?的圖3

  * 計算的結果單位是百萬轉,需要通過折算來變成時間單位

電機軸承為什么不能達到預期計算壽命?的圖4

這個公式定義的軸承壽命有如下邊界條件:

  -僅計算了軸承滾動體和滾道之間的疲勞壽命

  -計算僅針對給定負荷(折算成當量負荷P)的金屬疲勞壽命

  -公式中有默認的潤滑條件(具體參照相應國標和國際標準)


     從上面三個邊界條件就可以知道,這些假設條件在實際工況中都很難達到:


電機軸承為什么不能達到預期計算壽命?的圖5
第一、  軸承由滾動體、滾道、密封件和潤滑劑等部分組成。其中任何一個零部件出現失效,都會導致軸承最后的失效,軸承失效了,就是我們說的軸承壞了。可見,前面說的軸承壽命計算并未對密封件,潤滑等因素進行校核,因此這個計算的壽命不等于軸承壽命。


電機軸承為什么不能達到預期計算壽命?的圖6
第二、  電機在實際運行的時候,軸承所承受的負荷不一定等于計算時候的負荷。這也導致計算壽命不等于軸承壽命。另外,公式計算的僅僅是金屬次表面(表面下)疲勞壽命,因此對軸承的其他金屬失效方式也沒有顧及。


電機軸承為什么不能達到預期計算壽命?的圖7
第三、  實際電機軸承的潤滑條件和試驗條件是不同的,因此軸承壽命計算的結果也和實際值不同。


     當然現在最新的標準已經針對壽命計算結果的誤差進行了調整。其中主要調整的是由于潤滑和金屬材料原因的偏差。在ISO281里用系數a23進行修正。


     不過,根據實踐經驗,即便用修正后的軸承壽命計算,依然無法擺脫上述原因的第1和第2點。因此,軸承壽命計算結果和軸承實際壽命在理論上就存在著差異。電機工程師應該對此心中有數。


     這樣我們緊接著就面臨第二個問題,既然軸承計算壽命和軸承實際壽命存在著理論上和實際上的差異,那這個計算干嘛用的?而且這個偏差是不可避免,是不是這個理論就沒有參考價值了?


     答案一定是否定的。那么軸承壽命理論的計算結果到底是干嘛用的?我將在下一篇文章展開介紹。


--- END ---

文章來源:軸承問題終結者


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