軸承壽命計算的案例
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？
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。
我們分開把這兩個問題講清楚。
展開 軸承的壽命理論（一）
關于軸承的壽命理論
對于所有會使用到軸承的工程師來說，軸承壽命是個繞不過去的坎。無論是軸承的選型，設備的初步校核計算，還是軸承的失效分析，我們或多或少的都會想到要去計算或者校核軸承的壽命。
在選型階段，軸承的壽命計算顯的更加重要。因為不僅涉及到選的軸承是否正確，還有軸承在設備中是否能達到預期的使用時間。
在做軸承選型的壽命計算之前，我們得知道到底什么是軸承的壽命。而且我相信很多熟悉軸承的工程師每天都會聽到很多跟軸承壽命相關的名詞，例如，軸承壽命，軸承的額定壽命，軸承的疲勞壽命，還有高級疲勞壽命，使用壽命，這些名詞的背后都代表了什么意思，這些壽命之間有什么關系，為什么壽命被表示成L10，那些公式里林林總總的系數都是什么意思？
軸承的壽命，說起來是個很簡單的概念，但是涉及到應用，牽扯的東西方方面面。所以，這個話題的內容比較多，我們會準備一系列文章一一跟大家討論。
展開 【選型計算】機械設計基礎計算題之球軸承的分類及選型
二、 球軸承選型
在進行球軸承選型時，首先要根據軸承受力狀況、速度能力、噪聲要求、安裝要求等選擇合適的軸承種類，同時需考慮溫度、環境的限制條件，選擇合適的軸承材料及潤滑方式（以上本文第一章已有介紹），再根據設計空間尺寸對所選的軸承型號進行壽命計算，設計流程圖如圖6。
圖6 軸承選擇流程
軸承壽命主要可以從兩個類型去考核，當疲勞失效為軸承的主要失效形式時，需校核軸承疲勞壽命，當軸承受過大的靜負荷或在極低轉速下承受沖擊負荷時，此時軸承的壽命不是取決于材料的疲勞，而需考核軸承靜態強度。需要額外考慮的是，軸承載荷是否小于最小軸承負荷。
1. 軸承疲勞壽命計算：
額定壽命：在一塊疲勞剝落前，90%的一組同樣的軸承將達到或超過的壽命。
軸承調整壽命：考慮壽命調整系數的額定壽命。
動態額定載荷：表示在該載荷作用下，一定數量的軸承的額定壽命為一百萬轉。對于向心軸承，載荷是指純徑向載荷（C）；對于推力軸承，載荷是指純軸向載荷；向心推力軸承，載荷是指產生軸承套圈相互間純徑向位移的載荷的徑向分量（C）。
動態徑向當量載荷：在一恒定的徑向載荷下，滾動軸承具有與實際載荷相同的壽命。
其中X、Y分別為徑向、軸向動載荷系數，分別為軸承實際載荷的徑向、軸向分量。X、Y值可查閱軸承公司網站的建議值。
展開 什么是軸承的額定壽命
軸承的基本額定壽命
在之前的幾個星期里，我們花了一些時間跟大家一起討論軸承的壽命理論。之所以花時間去寫這些比較理論，抽象的東西，其實是希望大家對軸承的壽命有個大概的了解，即使不能讓大家完全理解軸承的壽命到底是怎么發展來的，起碼以后我們再計算軸承壽命的時候就知道，我們到底在計算什么，這個計算出來的數字對我們來說到底意味著什么。
上一篇的最后提到，很多軸承的制造商會采用“額定壽命”的概念來給在特定載荷條件下的給定軸承估計一個疲勞耐久性。因為載荷對軸承來說是最重要的需要滿足的功能需求。在再早一點的文章里，我們也大概提到了如何來計算軸承的“額定壽命”。
今天我們稍微花一點時間，來給大家介紹一下額定壽命的概念，以及計算的方法，和在計算中需要考慮的其他因素。
對于所有的滾動軸承及來說，額定壽命的計算都可以根據下面的公式來得到：
在公式中：
P叫做當量動負荷
C叫做基本額定動負荷，
p是軸承指數，根據滾動體類型的不同，p的值不同。
從上述的公式就可以看出來，基本額定壽命從根本上講是一個軸承在實際狀態下的載荷與定義出的載荷下的比值。
展開 
軸承的修正額定壽命
多說一句，關于軸承的安裝
軸承的安裝，是一個非常主觀的因素。我們沒有辦法非常客觀的在某一個公式里把這個因素考慮進去，因為不同的人，采用不同的安裝方法，使用不同的安裝工具，都會對軸承造成效果不一的影響。
因此，軸承的安裝時一個非常需要技術的工作，我們需要通過統一的安裝條件，更合適的安裝設備，讓軸承在安裝過程不要受到任何的損害，把因為安裝所導致的影響盡可能的放到最小。這部分的內容，如果大家有興趣，我們可以在后面單獨跟大家介紹。
再跟大家明確一個概念，我們把上篇文章的公式：
改成如下的公式：
系數對修正壽命的影響是雙向的，當潤滑選的好，或者污染控制的好，也就是的值大于1時，軸承的修正壽命是會高于額定壽命的，反之，當小于1時，修正壽命則會低于額定壽命。
重要！
這也從理論的角度告訴我們，軸承的壽命不僅僅受到載荷大小的直觀影響。當我們需要一個已經選擇好大小的軸承更長時間的運行，或者能夠運行到他的期望壽命時，合適的潤滑和更整潔的環境時非常重要的。這個結論也跟我們在實際應用中的感受時一致的。
的理論計算是一個相對來說比較復雜的過程。
展開 軸承的壽命理論（二）
這句話中有幾個很重要的點：
特定載荷條件：因為這是軸承最主要的功能，而且也是我們最直觀能夠獲得的參數，
給定軸承：軸承的疲勞壽命根據軸承類型的不同會有不同，
疲勞耐久性：相當于可靠性，因為我們一直強調，事實上用準確的疲勞壽命來描述軸承應用是不可能的，所以我們把理論上的“壽命”當成可靠性來考慮。
這個“額定壽命”是指相當大一批軸承在規定載荷下運轉的估計疲勞壽命，換句話說，這是指軸承將以90%的可靠性運轉至這個“額定壽命”。到此為止，我們就可以把“可靠性”和“幸存概率”理解成是一個詞了。
為了簡便的讓我們計算出軸承的疲勞壽命，引入“額定壽命”是個功不可沒的成果。我們把軸承的壽命從微觀的接觸變成了宏觀上的載荷的簡便解決方法。
作為軸承的使用者，我們需要了解軸承的疲勞壽命到底是什么，但是沒有必要花太多的精力去了解他的來龍去脈，“額定壽命”的精確度足夠讓我們去選擇一個合適我們自己應用的軸承了。
回到上篇提到的問題，“額定壽命”單純的考慮到了載荷，那么類似潤滑，污染之類的因素怎么辦呢。
下一章，我們就從“額定壽命”出發，去看看軸承壽命的發展。
--- END ---
展開 深層滾壓加工對高碳鉻軸承鋼超長壽命疲勞行為的影響
摘 要 深層滾壓加工對高碳鉻軸承鋼超長壽命疲勞行為的研究表明：與深層滾壓加工前相同，在高應力幅短壽命區，疲勞裂紋萌生于試樣表面；由于表面壓縮殘余應力的影響，疲勞強度有所提高．在低應力幅長壽命區，疲勞裂紋萌生位景從未經深層滾壓加工試樣的次表面向深層滾壓加工試樣內部沒有壓縮殘余應力和硬化層的位置轉移；因彎曲應力梯度的影響，疲勞強度有了較大的提高．深層滾壓加工可以提高高碳鉻軸承鋼在超長壽命區的旋轉彎曲疲勞強度
深層滾壓加工對高碳鉻軸承鋼超長壽命疲勞行為的影響.pdf
展開 fesafe計算的疲勞壽命
壓力容器部分單元應力超過了屈服強度，fesafe計算的疲勞壽命還可靠嗎
橡膠產品的壽命計算
.、 疲勞壽命計算原理
任何疲勞計算，都是基于五個步驟，即五步法。
結構疲勞計算的重要一點，就是將時間引入到了計算結果中，就是疲勞的計算結果和時間相連。在ANSYS Workbench平臺
下自帶的疲勞模塊，只能做線性疲勞，即把靜力學的一個狀態計算結果，通過載荷步映射到整個計算時間區域。
第一步
--準備小試樣
--做等幅對稱應力控制疲勞試驗
第二步
--獲取得到材料S-N曲線
第三步
--調整S-N曲線
--缺口
--表面加工
--表面處理
--尺寸
--應力集中等
第四步
對應力歷程數據進行雨流計數
第五步
-對每個循環計算疲勞損傷
-用Miner準則累計損傷
-計算疲勞壽命
損傷的定義
疲勞壽命計算
疲勞損傷計算
展開 使用fatigue計算結構振動壽命
使用MSC軟件做頻響，再用fatigue做振動壽命仿真分析，說來容易做起來難，經過各種跳坑終于總結出一些經驗，一次紀念最近搞仿真的日子。如下圖結構所示，壽命為大概317hour。
載荷譜塊的創建與疲勞壽命計算
載荷譜塊的創建與疲勞壽命計算.part2.rar
載荷譜塊的創建與疲勞壽命計算.part1.rar
挖掘機機臂的疲勞壽命計算
圖2 挖掘機機臂的載荷工況
4.計算結果
圖3 挖掘機機臂的總體變形云圖
圖4 挖掘機機臂的等效應力云圖
圖5 挖掘機機臂的安全系數云圖
圖6 挖掘機機臂的接觸壓力云圖
圖7 挖掘機機臂的壽命云圖
圖8 1E4次循環后的損傷云圖
滾動軸承摩擦轉矩的計算
滾動軸承摩擦轉矩的計算
滾動軸承內部是通過滾動體在滾道內的滾動實現減小摩擦保證機械設備良好、穩定，精確運轉的零件。滾動軸承運轉的時候也會存在一定的摩擦，這些摩擦所產生的能量最終以熱量的方式散發出去，是軸承自身發熱的來源。因此，在計算軸承溫度的時候，除了考慮外界熱源的熱量傳遞，也要考慮軸承自身轉動的發熱。本文對滾動軸承摩擦轉矩的計算做一個介紹，給出簡化算法。在軸承摩擦轉矩計算完成之后，就可以計算軸承運轉過程中的熱量，從而得到軸承的計算溫度。
滾動軸承最基本的組成部分包括軸承外圈、軸承內圈、軸承滾動體和保持架。滾動軸承的滾動是在滾動體和滾道接觸表面發生的，這個滾動摩擦是滾動軸承區別于滑動軸承的最重要因素。
滾動軸承在運轉的時候，由于內部各個零部件存在相對的運動和摩擦，因此也有一定的摩擦轉矩。事實上，滾動軸承內部的摩擦不僅僅是上述的滾動體和滾道之間的滾動摩擦，還有其他的組成部分。這些組成部分共同構成滾動軸承的摩擦學模型。相對準確的滾動軸承摩擦計算就是基于這個滾動軸承摩擦學模型進行的。
關于滾動軸承的摩擦，在2003年瑞典軸承公司SKF提出了摩擦學模型，并發布在自己的軸承型錄之中。
在這個滾動軸承摩擦模型總體是這樣的：
M=Mrr+Msl+Mdrag+Mseal
在上述的模型中：
M ：滾動軸承的總摩擦轉矩。
Mrr：滾動軸承在運轉時候的滾動摩擦部分。主要是指滾動體和滾道之間的滾動摩擦。
展開 optistruct在計算疲勞壽命仿真中的應用 ￥10
常規疲勞強度計算是以名義應力為基礎的，可分為無限壽命計算和有限壽命計算。零件的疲勞壽命與零件的應力、應變水平有關，它們之間的關系可以用應力一壽命曲線（S-N曲線）和應變一壽命曲線（E-N曲線）表示。應力疲勞分析（S-N）循環應力水平低、壽命長，適用于高周疲勞；應變疲勞分析（E-N）循環應力水平高、壽命短，適用于低周疲勞。
疲勞壽命仿真常用的軟件有Radioss、Optistruct、FE-safe、FE-Fatigue、Nsoft 、MSC-Fatigue等。本案例重點介紹如何在Optistruct中實現對連桿疲勞壽命預測。
展開 軸承d發熱的計算
注意，這是滾動軸承的特點所決定的，否則要滾動軸承干嘛？千萬別忘了滾動軸承被發明的目的就是減小摩擦，減小阻轉矩。
滾動軸承內部的滑動摩擦所占比例應該很小，否則也不能被稱為滾動軸承。同時滾動軸承攪拌潤滑的損失，與其他摩擦比也應該不是一個很大的值。這樣一來，滾動軸承運動是自身的發熱就不是發熱主體，應該是整個軸承出現溫升的一個次要因素。
使軸承出現明顯溫升的主要因素是設備自身的發熱。設備自身的發熱量在設備進行設計的時候會有一個估算，這樣的發熱傳導到軸承上，考慮到散熱等因素，通常會小于等于設備自身發熱的總值。
基于上述知識，現場在面對軸承發熱的時候，首先可以檢查設備發熱的軸承溫度分布，然后再考慮軸承自身的發熱因素。如果軸承溫度明顯高于設備溫度，就應該引起警惕，因為此時軸承的發熱成為了主要熱源，說明內部摩擦狀態已經不是正常狀態。
軸承自身的發熱的計算，是從計算軸承的摩擦開始。本公號上一篇文章介紹了軸承自身摩擦轉矩的計算方法，通常軸承自身的發熱可以通過自身摩擦轉矩進行計算，公式如下：
式中（更正：式中應為-4）：
M：軸承的總摩擦轉矩，參考上一章 滾動軸承摩擦轉矩的計算 介紹的計算方法；
n：軸承轉速。
有興趣的工程師可以根據自身設備發熱計算一下軸承發熱應該占整個設備發熱的比例。有助于定性定量的了解軸承發熱的兩級。
展開 