滾動(dòng)軸承壽命性能試驗(yàn)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展講義

滾動(dòng)軸承壽命性能試驗(yàn)技術(shù)

現(xiàn)狀及發(fā)展李興林教授\博士后(E-mail:dr.lixinglin@)

杭州軸承試驗(yàn)研究中心有限公司

（聯(lián)合國援助杭州軸承試驗(yàn)研究中心）

機(jī)械工業(yè)軸承產(chǎn)品質(zhì)量檢測中心（杭州）

ISO/IEC17025國際互認(rèn)新昌軸承區(qū)域名牌創(chuàng)建活動(dòng)2008年10月20日杭軸研簡介

杭州軸承試驗(yàn)研究中心是聯(lián)合國援助中國軸承行業(yè)1980年創(chuàng)建的唯一的質(zhì)檢及研究機(jī)構(gòu)，主要從事軸承動(dòng)態(tài)性能和疲勞壽命等高新技術(shù)應(yīng)用研究以及軸承相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)、檢測和試驗(yàn)等研究工作。擁有國際上比較先進(jìn)的測試儀器和設(shè)備，技術(shù)力量雄厚，20多年來有多項(xiàng)科研成果在全國推廣應(yīng)用，已形成了較為完善的開發(fā)、制造、檢測和服務(wù)體系。

（續(xù)）2002年根據(jù)政府要求在中國質(zhì)量檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)中率先成功改制為科技民營股份制企業(yè)。2003年3月經(jīng)中國實(shí)驗(yàn)室國家認(rèn)可委員會(huì)(CNAL)和中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)(CMIF)評(píng)審，成為中國軸承行業(yè)首家通過ISO/IEC17025的科技民營國家級(jí)檢測實(shí)驗(yàn)室，且具有獨(dú)立法人資格，檢測試驗(yàn)數(shù)據(jù)能國際互認(rèn)。杭軸研簡介HBRC理念

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：Highlevel/quality/technology高水準(zhǔn)、高質(zhì)量、高科技HBRC理念

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：Benefitthecustomerforever永遠(yuǎn)利益客戶HBRC理念HBRC

：Research,developmentandproductionthroughinnovation創(chuàng)新研究、開發(fā)及生產(chǎn)的綜合能力HBRC理念HBRC

：Concentrationonpeople崇尚以人為本的管理資歷證書Ⅰ資歷證書Ⅱ資歷證書Ⅲ資歷歷證證書書Ⅳ滾動(dòng)動(dòng)軸軸承承精度度性能能壽命命可靠靠性性滾動(dòng)動(dòng)軸軸承承壽壽命命精度度壽壽命命磨損損壽壽命命振動(dòng)動(dòng)壽壽命命噪音音壽壽命命疲勞勞壽壽命命滾動(dòng)動(dòng)軸軸承承壽壽命命性性能能試試驗(yàn)驗(yàn)技技術(shù)術(shù)現(xiàn)現(xiàn)狀狀及及發(fā)發(fā)展展引言言軸承承壽壽命命理理論論的的現(xiàn)現(xiàn)狀狀及及發(fā)發(fā)展展軸承承壽壽命命快快速速試試驗(yàn)驗(yàn)機(jī)機(jī)的的現(xiàn)現(xiàn)狀狀及及發(fā)發(fā)展展軸承承快快速速壽壽命命試試驗(yàn)驗(yàn)技技術(shù)術(shù)現(xiàn)現(xiàn)狀狀及及發(fā)發(fā)展展軸承承壽壽命命試試驗(yàn)驗(yàn)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)處處理理及及發(fā)發(fā)展展引言言滾動(dòng)動(dòng)軸軸承承是是廣廣泛泛應(yīng)應(yīng)用用的的重重要要機(jī)機(jī)械械基基礎(chǔ)礎(chǔ)件件，，其其質(zhì)質(zhì)量量的的好好壞壞直直接接影影響響到到主主機(jī)機(jī)性性能能的的優(yōu)優(yōu)劣劣，，而而軸軸承承的的壽壽命命則則是是軸軸承承質(zhì)質(zhì)量量的的綜綜合合反反映映，，在在中中國國軸軸承承行行業(yè)業(yè)“十一一五五”發(fā)展展規(guī)規(guī)劃劃中中，，重重點(diǎn)點(diǎn)要要求求開開展展提提高高滾滾動(dòng)動(dòng)軸軸承承壽壽命命和和可可靠靠性性工工程程技技術(shù)術(shù)攻攻關(guān)關(guān)。。低低載載荷荷、、高高轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速的的傳傳統(tǒng)統(tǒng)軸軸承承壽壽命命試試驗(yàn)驗(yàn)方方法法周周期期長長、、費(fèi)費(fèi)用用高高且且試試驗(yàn)驗(yàn)結(jié)結(jié)果果的的可可靠靠性性差差，，而而強(qiáng)強(qiáng)化化試試驗(yàn)驗(yàn)則則在在保保持持接接觸觸疲疲勞勞失失效效機(jī)機(jī)理理一一致致的的前前提提下下，，大大大大地地縮縮短短試試驗(yàn)驗(yàn)時(shí)時(shí)間間，，降降低低了了試試驗(yàn)驗(yàn)成成本本，，從從而而加加快快了了產(chǎn)產(chǎn)品品的的開開發(fā)發(fā)周周期期和和改改進(jìn)進(jìn)步步伐伐，，因因此此軸軸承承壽壽命命強(qiáng)強(qiáng)化化試試驗(yàn)驗(yàn)受受到到越越來來越越多多的的關(guān)關(guān)注注、、研研究究和和應(yīng)應(yīng)用用。。軸軸承承快快速速壽壽命命試試驗(yàn)驗(yàn)包包含含了了比比軸軸承承壽壽命命強(qiáng)強(qiáng)化化試試驗(yàn)驗(yàn)更更為為廣廣泛泛的的內(nèi)內(nèi)涵涵，，它它不不僅僅在在壽壽命命試試驗(yàn)驗(yàn)方方面面，，而而且且在在壽壽命命試試驗(yàn)驗(yàn)的的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)，，壽壽命命數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)的的處處理理、、分分析析，，壽壽命命的的預(yù)預(yù)測測評(píng)評(píng)估估，，軸軸承承失失效效的的快快速速診診斷斷、、分分析析、、處處理理等等系系統(tǒng)統(tǒng)技技術(shù)術(shù)方方面面具具有有更更新新更更廣廣的的內(nèi)內(nèi)容容。。Ⅱ軸承承壽壽命命理理論論的的現(xiàn)現(xiàn)狀狀及及發(fā)發(fā)展展1.Weibull分布布：：1939年，，Weibull提出出的的認(rèn)認(rèn)為為疲疲勞勞裂裂紋紋產(chǎn)產(chǎn)生生于于滾滾動(dòng)動(dòng)表表面面下下最最大大剪剪切切應(yīng)應(yīng)力力處處，，擴(kuò)擴(kuò)展展到到表表面面，，產(chǎn)產(chǎn)生生疲疲勞勞剝剝落落，，Weibull給出出了了生生存存概概率率S與表表面面下下最最大大剪剪切切應(yīng)應(yīng)力力τ、應(yīng)應(yīng)力力循循環(huán)環(huán)次次數(shù)數(shù)N和受受應(yīng)應(yīng)力力體體積積V的關(guān)關(guān)系系：：2.載荷荷容容量量理理論論：：1947年，，Palmgren和Lundberg一起起提提出出了了滾滾動(dòng)動(dòng)軸軸承承的的載載荷荷容容量量理理論論。。該該理理論論認(rèn)認(rèn)為為接接觸觸表表面面下下平平行行于于滾滾動(dòng)動(dòng)方方向向的的最最大大交交變變剪剪切切應(yīng)應(yīng)力力決決定定著著疲疲勞勞裂裂紋紋的的發(fā)發(fā)生生，，考考慮慮到到材材料料冶冶煉煉質(zhì)質(zhì)量量對(duì)對(duì)壽壽命命的的影影響響，，同同時(shí)時(shí)指指出出：：應(yīng)應(yīng)力力循循環(huán)環(huán)次次數(shù)數(shù)越越多多、、受受力力體體積積越越大大，，則則材材料料的的疲疲勞勞破破壞壞概概率率就就越越大大，，提提出出了了統(tǒng)統(tǒng)計(jì)計(jì)處處理理接接觸觸疲疲勞勞問問題題的的指指數(shù)數(shù)方方程程：：Ⅱ軸承承壽壽命命理理論論的的現(xiàn)現(xiàn)狀狀及及發(fā)發(fā)展展3.L-P公式式：：該公公式式1962年已已由由ISO列為為推推薦薦標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，，并并于于1977年修修正正為為正正式式的的國國際際標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)ISO281/1－1977。Ⅱ軸承承壽壽命命理理論論的的現(xiàn)現(xiàn)狀狀及及發(fā)發(fā)展展4.SKF通用軸承承壽命計(jì)計(jì)算模型型:該理論引引入了局局部應(yīng)力力和材料料疲勞極極限的概概念，計(jì)計(jì)算的出出發(fā)點(diǎn)是是局部應(yīng)應(yīng)力，更更加符合合疲勞強(qiáng)強(qiáng)度的設(shè)設(shè)計(jì)思路路。L-P模型僅是是該理論論模型的的一種特特殊情況況。該新新壽命理理論數(shù)學(xué)學(xué)模型在在1984年ASME/ASCE聯(lián)合潤滑滑會(huì)議上上發(fā)表。。Ⅱ軸承壽命命理論的的

現(xiàn)狀狀及發(fā)展展5.SKF通用軸承承壽命計(jì)計(jì)算簡化化式：其中：aSKF為壽命調(diào)調(diào)整系數(shù)數(shù)，它包包括了潤潤滑、污污染、疲疲勞極限限和軸承承當(dāng)量動(dòng)動(dòng)載荷之之間的復(fù)復(fù)雜關(guān)系系，它的的值由污污染系數(shù)數(shù)ηc、軸承疲疲勞極限限載荷Pu、當(dāng)量動(dòng)動(dòng)載荷P和粘度系系數(shù)K之間的函函數(shù)關(guān)系系給出。。ηc系數(shù)則考考慮了潤潤滑劑的的污染及及其對(duì)軸軸承壽命命的影響響。目前前這一理理論僅在在SKF內(nèi)部使用用。Ⅱ軸承壽命命理論的的

現(xiàn)狀狀及發(fā)展展6.ISO281:1990修訂的額額定壽命命計(jì)算式式：該修訂公公式中的的修正系系數(shù)axyz考慮到材材料、潤潤滑、環(huán)環(huán)境、雜雜質(zhì)顆粒粒、套圈圈中內(nèi)應(yīng)應(yīng)力、安安裝和軸軸承載荷荷等因素素對(duì)軸承承壽命的的影響。。目前該該修正式式已被我我國正式式引用并并作為我我國滾動(dòng)動(dòng)軸承行行業(yè)產(chǎn)品品壽命的的推薦性性文件。。Ⅱ軸承壽命命理論的的

現(xiàn)狀狀及發(fā)展展7.其他：20世紀(jì)70年代初，，ChiuP和TallianTE提出了考考慮表面面的裂紋紋生成方方式的接接觸疲勞勞工程模模型，該該模型可可以解釋釋一些L-P模型難以以解釋的的問題，，例如表表面粗糙糙度、彈彈流油膜膜厚度、、切向摩摩擦牽引引力以及及潤滑介介質(zhì)存在在污染物物等情況況對(duì)接觸觸疲勞的的影響。。20世紀(jì)80年代，IoannidesE和HarrisTA在引進(jìn)了了材料疲疲勞極限限應(yīng)力和和考慮應(yīng)應(yīng)力體積積內(nèi)各點(diǎn)點(diǎn)應(yīng)力及及其深度度的情況況下，給給出了I-H模型，該該模型比比L-P模型考慮慮的更加加細(xì)致和和接近實(shí)實(shí)際情況況。但ZaretskyEV認(rèn)為該模模型高估估了軸承承的壽命命。ZaretskyEV提出的基基于Weibull模型基礎(chǔ)礎(chǔ)上的修修正模型型、ChengWQ和ChengHS提出的用用疲勞裂裂紋產(chǎn)生生的時(shí)間間來表示示軸承壽壽命的C-C模型、TallianTE提出的T模型、YuWK和HarrisTA提出的Y-H模型都從從不同的的角度提提出了對(duì)對(duì)壽命的的預(yù)測方方法?？茖W(xué)準(zhǔn)確確地預(yù)測測軸承疲疲勞壽命命一直是是機(jī)械工工程學(xué)者者關(guān)心又又難以解解決的難難題，三三參數(shù)Weibull分布和修修正的Palmgren-Miner疲勞損傷傷累積法法將是滾滾動(dòng)軸承承應(yīng)用中中亟待研研究的課課題，同同時(shí)建立立關(guān)于軸軸承疲勞勞機(jī)理研研究、失失效因素素分析、、材料冶冶煉加工工工藝、、試驗(yàn)數(shù)數(shù)據(jù)分析析等的數(shù)數(shù)據(jù)庫也也是任重重道遠(yuǎn)。。Ⅱ軸承壽命命理論的的

現(xiàn)狀狀及發(fā)展展一般壽命命計(jì)算公公式理論基礎(chǔ)礎(chǔ)；瑞典哥德德堡查爾爾默斯技技術(shù)大學(xué)學(xué)G.論德伯格格（GustafLundberg）教授和和SKF的A.帕爾默哥哥萊（ArvidPalmgren）工程師師于1947年提出的的理論為為基礎(chǔ)，，依據(jù)是是1936年的Weibull的疲勞概率率理論。1962年國際標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化組組織ISO281標(biāo)準(zhǔn)的滾滾動(dòng)軸承承壽命的的計(jì)算公公式L10=[C/P]e式中；C—軸承額定定動(dòng)載荷荷；C=f（DW、Le、Z…）P—軸承當(dāng)量量動(dòng)載荷荷；e—壽命計(jì)算算系數(shù)；；滾子軸軸承；e＝10/3、球球軸承；；e=3理念體現(xiàn)現(xiàn)；軸承的載載荷能力力和軸承承的實(shí)際際載荷的的大小是是確定軸軸承壽命命的唯一因素素。軸承產(chǎn)品品市場的的導(dǎo)向；1)軸承內(nèi)部部承載能能力的開開發(fā)－軸軸承結(jié)構(gòu)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)；2)軸承結(jié)構(gòu)構(gòu)改進(jìn)偏偏向于滾滾動(dòng)體的的直徑、、長度和和個(gè)數(shù)的的增加；；3)以調(diào)心滾滾子軸承承為典型型的結(jié)構(gòu)構(gòu)與保持持架的開開發(fā)、設(shè)設(shè)計(jì)與改改進(jìn)；影響與成成效；大大提高高軸承產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量量和軸承承的載荷能力力，優(yōu)化軸軸承結(jié)構(gòu)構(gòu)，完善善軸承的的優(yōu)化設(shè)設(shè)計(jì)；局限與不不足；壽命評(píng)估估僅局限限于對(duì)軸承的自自身，改革僅僅涉及軸承制造造業(yè)內(nèi)。。軸承實(shí)際際失效分分析的啟啟發(fā)1/3材料疲勞勞滾動(dòng)軸承承的失效效材料的疲疲勞失效效34％潤滑失效效36％污染失效效14％安裝失效效16％1/3潤滑失效效1/3安裝污染染滾動(dòng)軸承承實(shí)際失失效分析析的啟發(fā)發(fā)好的軸承承必須有有良好的的維護(hù)??！軸承的失失效并非非完全是是軸承的的質(zhì)量問問題！雷諾滑動(dòng)雷諾滑動(dòng)動(dòng)交變應(yīng)力力與雷諾諾滑動(dòng)靜態(tài)時(shí)滾動(dòng)體與與滾道接接觸處的的彈性變變形動(dòng)態(tài)時(shí)滾動(dòng)前方方的材料料被拉伸伸動(dòng)態(tài)時(shí)滾動(dòng)后方方的材料被壓壓縮彈性恢復(fù)復(fù)滯后產(chǎn)產(chǎn)生摩擦擦滾動(dòng)軸承承工作表表面并非非“剛性體”，在滾滾動(dòng)體與與滾道接接觸處會(huì)會(huì)發(fā)生彈彈性變形形，局部部材料會(huì)會(huì)發(fā)生拉拉伸和壓壓縮，材材料承受受拉伸與與壓縮的的交變的的應(yīng)力作作用的同同時(shí)在滾滾動(dòng)工作作表面產(chǎn)產(chǎn)生滑動(dòng)動(dòng)摩擦。。雷諾滑滑動(dòng)動(dòng)材料表層層疲勞理理論材料表層層疲勞理理論的發(fā)發(fā)展軸承材料料疲勞剝剝離機(jī)理理的發(fā)展展和引深深材料表層的疲勞剝剝離機(jī)理理材料表層層下的非非金屬夾夾雜物非金屬夾夾雜物邊邊緣的應(yīng)應(yīng)力集中中，出現(xiàn)現(xiàn)的“蝶形非金屬夾夾雜物邊邊緣的材材料疲勞勞裂紋處處出現(xiàn)裂紋由材料的表表層向材材料的表表面擴(kuò)展展，最終導(dǎo)導(dǎo)致材料料的剝離離。NSK材料表表層疲疲勞蝶蝶影材料表表層的的非金金屬夾夾雜物物在循循環(huán)交交變應(yīng)應(yīng)力作作用下下形成成的“蝶形形”NSK材料表表面疲勞剝剝離機(jī)機(jī)理1軸承材材料疲疲勞剝剝離機(jī)機(jī)理的的發(fā)展展和引引深材料表面的疲勞勞剝離離機(jī)理理1應(yīng)力分分布接觸應(yīng)應(yīng)力凹痕裂紋由由表面面向內(nèi)內(nèi)發(fā)展展，再再由內(nèi)內(nèi)向外外形成成剝離離裂紋的的起源源在材材料表表面的的應(yīng)力力集中中點(diǎn)－表面面形態(tài)態(tài)缺陷陷引起起的材材料表表面剝剝離－－NSK材料表表面疲勞剝剝離機(jī)機(jī)理2軸承材材料疲疲勞剝剝離機(jī)機(jī)理的的發(fā)展展和引引深材料表面的疲勞勞剝離離機(jī)理理2－由潤滑與與污染染引起起的材材料表表面剝剝離－太大顆顆粒沉沉淀在在底部，，如沉沉淀在在滾動(dòng)表表面，，直接接破壞表表面形形貌太小顆顆粒凝凝結(jié)和沉淀淀在滾滾動(dòng)表面破破壞潤潤滑油膜的的連續(xù)續(xù)性正常顆顆粒懸懸浮在在潤滑滑油中，，隨潤潤滑油油流動(dòng)動(dòng)大顆粒粒在滾滾動(dòng)表面直直接產(chǎn)產(chǎn)生壓壓痕壓痕處處應(yīng)力力集中中，裂裂紋由由表面面生成成，向向材料料的表表層擴(kuò)擴(kuò)展，，并與與材料料表層層的薄薄弱處處（偏偏析、、非金金屬夾夾雜））相連連小顆粒粒在滾滾動(dòng)表表面破破壞潤潤滑油油膜的的連續(xù)性性NSK1.引言20世紀(jì)早早期，，我國國軸承承行業(yè)業(yè)一直直沿用用前蘇蘇聯(lián)的的ZS型軸承承壽命命試驗(yàn)驗(yàn)機(jī)進(jìn)進(jìn)行軸軸承壽壽命試試驗(yàn)，，這種種試驗(yàn)驗(yàn)機(jī)的的性能能已明明顯落落后于于試驗(yàn)驗(yàn)發(fā)展展需要要。從從美國國引進(jìn)進(jìn)的F&M5”新型滾滾動(dòng)軸軸承疲疲勞壽壽命試試驗(yàn)機(jī)機(jī)除了了價(jià)格格昂貴貴外，，還采采用氣氣動(dòng)高高壓動(dòng)動(dòng)力源源和60Hz的電頻頻率，，不太太適合合中國國的國國情。。因此此在20世紀(jì)的的90年代，，在吸吸取國國外先先進(jìn)試試驗(yàn)機(jī)機(jī)的基基礎(chǔ)上上，杭杭州軸軸承試試驗(yàn)研研究中中心研研制了了新一一代自自動(dòng)控控制滾滾動(dòng)軸軸承疲疲勞壽壽命強(qiáng)強(qiáng)化試試驗(yàn)機(jī)機(jī)B10-60R及其改改進(jìn)的的ABLT系列滾滾動(dòng)軸軸承疲疲勞壽壽命強(qiáng)強(qiáng)化試試驗(yàn)機(jī)機(jī)，大大大地地推進(jìn)進(jìn)了中中國軸軸承行行業(yè)軸軸承壽壽命試試驗(yàn)系系統(tǒng)技技術(shù)的的進(jìn)步步。Ⅲ軸承壽壽命快快速試試驗(yàn)機(jī)機(jī)的的現(xiàn)狀狀及發(fā)發(fā)展Ⅲ軸承壽壽命快快速試試驗(yàn)機(jī)機(jī)的的現(xiàn)狀狀及發(fā)發(fā)展2.ZS型滾動(dòng)動(dòng)軸承承疲勞勞壽命命試驗(yàn)驗(yàn)機(jī)的的主要要性能能參數(shù)數(shù)：試驗(yàn)機(jī)型號(hào)ZS15—30ZS30—60ZS60—120

試驗(yàn)軸承（mm）內(nèi)徑15～3030～6060～120外徑35～6262～110110～215活塞面積（cm2）徑向2570200軸向1525100工作溫度（℃）20～70℃，不得超過90℃試驗(yàn)軸承轉(zhuǎn)速（r/min）3200~160001000~5000775~3860試驗(yàn)軸承最大載荷（kN/套）徑向7.3524.598軸向3.4314.768.6潤滑方式循環(huán)潤滑驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率（kW）2.82.8/2.14.5轉(zhuǎn)速（r/min）28701420/295014403.ZS型和F&M5”型滾動(dòng)動(dòng)軸承承疲勞勞壽命命試驗(yàn)驗(yàn)機(jī)的的性能能比較較：Ⅲ軸承壽壽命快快速試試驗(yàn)機(jī)機(jī)的的現(xiàn)狀狀及發(fā)發(fā)展比較項(xiàng)目ZS型F&M5”型試驗(yàn)頭單個(gè)試驗(yàn)頭，單機(jī)尺寸小兩套試驗(yàn)頭，開啟式試驗(yàn)軸承裝拆封閉式，不便裝拆采用開啟式，觀察方便，便于裝拆加載性能手動(dòng)帶溫度補(bǔ)償和蓄能油缸砝碼和減壓閥，連續(xù)補(bǔ)償，精度高但占用空間大且成本高潤滑性能封閉式強(qiáng)制循環(huán)潤滑，油溫不可控，澆灌式潤滑，油路通暢，油溫可控，提高了精度4.ABLT系列滾滾動(dòng)軸軸承疲疲勞壽壽命強(qiáng)強(qiáng)化試試驗(yàn)機(jī)機(jī)主要要性能能參數(shù)數(shù)Ⅲ軸承壽壽命快快速試試驗(yàn)機(jī)機(jī)的的現(xiàn)狀狀及發(fā)發(fā)展

試驗(yàn)機(jī)類型項(xiàng)目ABLT-1AABLT-2ABLT-3ABLT-4ABLT-5球軸承和滾子軸承（尤其是汽車輪轂軸承）球軸承球軸承和滾子軸承試驗(yàn)軸承內(nèi)徑/mmφ10~60φ60~120φ5~12φ120~180φ180~240試驗(yàn)軸承數(shù)量2~4套試驗(yàn)軸承轉(zhuǎn)速r/min1000~10000(可調(diào))500~5000(可調(diào))5000~36000(可調(diào))500~3000(可調(diào))300~2500(可調(diào))最大徑向載荷/kN1002501.5400800最大軸向載荷/kN501250.4200300電源主軸電機(jī)3kW7.5kW1.5kW10kW15kW油泵電機(jī)0.37kW0.75kW40W1.5kW2kW功率消耗/kW約3.5約9約1.8約15約20環(huán)境溫度10℃~40℃總質(zhì)量/kg約1000約2000約500約3500約4500整機(jī)尺寸/mm1500×720×12001750×900×12001100×650×10002000×1000×15002200×1100×16005.試驗(yàn)機(jī)機(jī)的發(fā)發(fā)展：：在持續(xù)續(xù)消化化吸收收和改改進(jìn)各各種軸軸承壽壽命試試驗(yàn)機(jī)機(jī)的基基礎(chǔ)上上，我我國自自行設(shè)設(shè)計(jì)研研制的的ABLT（AcceleratedBearingLifeTester）系列列滾動(dòng)動(dòng)軸承承疲勞勞壽命命強(qiáng)化化試驗(yàn)驗(yàn)機(jī)，，具有有完全全自主主知識(shí)識(shí)產(chǎn)權(quán)權(quán)的新新型軸軸承壽壽命試試驗(yàn)技技術(shù)和和方法法，通通過個(gè)個(gè)性化化的設(shè)設(shè)計(jì)，，基本本能滿滿足大大多數(shù)數(shù)滾動(dòng)動(dòng)軸承承疲勞勞壽命命強(qiáng)化化試驗(yàn)驗(yàn)的需需要。。其主主要性性能參參數(shù)如如表4所示。。上世紀(jì)紀(jì)90年代以以前，，我國國的軸軸承行行業(yè)一一直沿沿用前前蘇聯(lián)聯(lián)的ZS型試驗(yàn)驗(yàn)機(jī)和和試驗(yàn)驗(yàn)規(guī)范范進(jìn)行行軸承承的壽壽命試試驗(yàn)，，該試試驗(yàn)技技術(shù)試試驗(yàn)精精度低低、加加載系系統(tǒng)不不穩(wěn)定定、沒沒有自自動(dòng)控控制系系統(tǒng)，，遠(yuǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能能滿足足大量量試驗(yàn)驗(yàn)工作作的需需要。。ABLT-1壽命強(qiáng)強(qiáng)化試試驗(yàn)機(jī)機(jī)試驗(yàn)驗(yàn)技術(shù)術(shù)一定定程度度地采采用了了自動(dòng)動(dòng)化控控制技技術(shù)，，具有有操作作方便便、精精度大大大提提高、、使用用可靠靠、減減少了了勞動(dòng)動(dòng)強(qiáng)度度。ABLT系列疲疲勞壽壽命強(qiáng)強(qiáng)化試試驗(yàn)機(jī)機(jī)產(chǎn)權(quán)權(quán)吸收收了以以前試試驗(yàn)技技術(shù)的的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)，進(jìn)進(jìn)一步步加強(qiáng)強(qiáng)和完完善了了自動(dòng)動(dòng)化控控制水水平。。在ABLT系列試試驗(yàn)機(jī)機(jī)的基基礎(chǔ)上上，進(jìn)進(jìn)一步步開發(fā)發(fā)A2BLT+F2AST（AutomaticAcceleratedBearingLifeTester&FastFailureAnalysisSystemTechnology）壽命命強(qiáng)化化試驗(yàn)驗(yàn)機(jī)和和進(jìn)一一步研研究開開發(fā)包包括快快速失失效診診斷技技術(shù)、、快速速失效效分析析技術(shù)術(shù)、快快速失失效處處理技技術(shù)等等三大大方面面技術(shù)術(shù)，將將是我我們軸軸承行行業(yè)試試驗(yàn)機(jī)機(jī)研發(fā)發(fā)的下下一個(gè)個(gè)重要要的課課題。。Ⅲ軸承壽壽命快快速試試驗(yàn)機(jī)機(jī)的的現(xiàn)狀狀及發(fā)發(fā)展科研成成果已取得得了顯顯著的的經(jīng)濟(jì)濟(jì)效益益和社社會(huì)效效益負(fù)責(zé)研研究的的滾動(dòng)動(dòng)軸承承壽命命強(qiáng)化化試驗(yàn)驗(yàn)系統(tǒng)統(tǒng)（（A2BLT+F2AST），屬屬國內(nèi)內(nèi)獨(dú)創(chuàng)創(chuàng)，該該項(xiàng)目目已產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化化生產(chǎn)產(chǎn)，并并解決決了關(guān)關(guān)鍵技技術(shù)問問題，，產(chǎn)品品已系系列化化：ABLT-1A，ABLT-2，ABLT-3，ABLT-4，ABLT-5，已生生產(chǎn)銷銷售200余臺(tái)，，創(chuàng)產(chǎn)產(chǎn)值2500余萬元元，替替代進(jìn)進(jìn)口產(chǎn)產(chǎn)品，，為國國家節(jié)節(jié)省外外匯6000余萬美美元。?？蒲谐沙晒麌野l(fā)發(fā)明專專利4項(xiàng)“滾動(dòng)軸軸承壽壽命強(qiáng)強(qiáng)化試試驗(yàn)機(jī)機(jī)及其其試驗(yàn)驗(yàn)方法法”,“汽車輪輪轂軸軸承單單元摩摩擦力力矩試試驗(yàn)機(jī)機(jī)及其其試驗(yàn)驗(yàn)方法法”,“汽車輪輪轂軸軸承單單元防防塵性性能模模擬試試驗(yàn)機(jī)機(jī)及其其試驗(yàn)驗(yàn)方法法”,“密封軸軸承多多功能能試驗(yàn)驗(yàn)機(jī)及及其試試驗(yàn)方方法”已申請(qǐng)請(qǐng)四項(xiàng)項(xiàng)國家家發(fā)明明專利利，而而且均均已公公示。。1.引言由于影影響軸軸承壽壽命的的因素素太多多、太太復(fù)雜雜，而而軸承承疲勞勞壽命命理論論仍需需進(jìn)一一步完完善，，因此此進(jìn)行行壽命命試驗(yàn)驗(yàn)成為為評(píng)定定軸承承壽命命的主主要手手段。。相對(duì)對(duì)于SKF、INA/FAG、Timken/Torrington、NSK等國外外公司司，我我國軸軸承壽壽命試試驗(yàn)起起步較較晚，，對(duì)失失效機(jī)機(jī)理等等基礎(chǔ)礎(chǔ)理論論研究究不足足，目目前尚尚處于于大量量積累累試驗(yàn)驗(yàn)數(shù)據(jù)據(jù)的階階段，，經(jīng)過過十幾幾年的的努力力和發(fā)發(fā)展，，我國國的軸軸承壽壽命試試驗(yàn)技技術(shù)已已經(jīng)得得到了了較大大的發(fā)發(fā)展并并有很很大的的發(fā)展展前景景。Ⅳ軸承快快速壽壽命試試驗(yàn)技技術(shù)的的現(xiàn)狀狀及發(fā)發(fā)展2.環(huán)境模模擬可可靠性性試驗(yàn)驗(yàn)早在20世紀(jì)40年代，，美國國就對(duì)對(duì)產(chǎn)品品的設(shè)設(shè)計(jì)開開始采采用單單因素素環(huán)境境模擬擬的研研制試試驗(yàn)與與鑒定定試驗(yàn)驗(yàn)，用用來檢檢驗(yàn)設(shè)設(shè)計(jì)的的質(zhì)量量和可可靠性性。20世紀(jì)70年代，，則開開始采采用綜綜合環(huán)環(huán)境模模擬可可靠性性試驗(yàn)驗(yàn)、任任務(wù)剖剖面試試驗(yàn)和和驗(yàn)收收模擬擬試驗(yàn)驗(yàn)。在在此后后的很很長時(shí)時(shí)間內(nèi)內(nèi)這些些試驗(yàn)驗(yàn)方法法成為為保障障產(chǎn)品品可靠靠性的的主要要手段段。但但由于于環(huán)境境模擬擬耦合合作用用的復(fù)復(fù)雜性性、高高成本本以及及試驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果果的滯滯后性性，使使得該該類模模擬試試驗(yàn)技技術(shù)喪喪失了了一定定的優(yōu)優(yōu)勢。。Ⅳ軸承快快速壽壽命試試驗(yàn)技技術(shù)的的現(xiàn)狀狀及發(fā)發(fā)展3.環(huán)境應(yīng)應(yīng)力激激發(fā)試試驗(yàn)與模擬擬試驗(yàn)驗(yàn)的思思路相相反，，環(huán)境境應(yīng)力力激發(fā)發(fā)試驗(yàn)驗(yàn)則是是用人人為的的施加加環(huán)境境應(yīng)力力的方方法，，加速速激出出并清清除產(chǎn)產(chǎn)品潛潛在缺缺陷來來達(dá)到到提高高可靠靠性的的目的的。從從早期期的高高溫、、溫度度循環(huán)環(huán)、溫溫度沖沖擊等等激發(fā)發(fā)試驗(yàn)驗(yàn)的形形式，，發(fā)展展為現(xiàn)現(xiàn)在公公認(rèn)的的高溫溫變率率的溫溫度循循環(huán)和和寬帶帶隨機(jī)機(jī)振動(dòng)動(dòng)，試試驗(yàn)所所施加加的應(yīng)應(yīng)力不不必模模擬真真實(shí)環(huán)環(huán)境，，只要要激發(fā)發(fā)的效效率越越高越越好。。隨著著該試試驗(yàn)技技術(shù)的的蓬勃勃發(fā)展展，有有人試試圖用用標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)的形形式來來加速速這一一技術(shù)術(shù)的發(fā)發(fā)展，，但這這種思思路容容易將將試驗(yàn)驗(yàn)方法法重新新拉回回到模模擬試試驗(yàn)的的軌道道上去去，況況且不不同的的缺陷陷類型型和不不同失失效機(jī)機(jī)理必必須使使用不不同的的應(yīng)力力篩選選方案案來進(jìn)進(jìn)行，，因此此這種種以標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)試試驗(yàn)方方法來來規(guī)范范試驗(yàn)驗(yàn)的方方法是是不可可取的的。Ⅳ軸承快快速壽壽命試試驗(yàn)技技術(shù)的的現(xiàn)狀狀及發(fā)發(fā)展4.比較目前軸軸承行行業(yè)廣廣泛采采用的的可靠靠性強(qiáng)強(qiáng)化試試驗(yàn)技技術(shù)是是依據(jù)據(jù)故障障物理理學(xué)，，把故故障或或失效效當(dāng)作作研究究的主主要對(duì)對(duì)象，，通過過發(fā)現(xiàn)現(xiàn)、研研究和和根治治故障障達(dá)到到提高高可靠靠性的的目的的。實(shí)實(shí)踐證證明，，該方方法效效果顯顯著，，并且且與常常規(guī)試試驗(yàn)技技術(shù)具具有等等效性性和可可比性性。前前蘇聯(lián)聯(lián)、瑞瑞典的的SKF、日本本的NSK、NTN、英國國的RHP(現(xiàn)為日日本NSK-RHP)、奧地地利的的STEYR（現(xiàn)為為SKF-STEYR）、美美國的的SKF和F&M公司均均采用用加大大試驗(yàn)驗(yàn)載荷荷來達(dá)達(dá)到快快速試試驗(yàn)的的目的的。日日本和和歐美美等國國家的的深溝溝球軸軸承強(qiáng)強(qiáng)化試試驗(yàn)中中所采采用的的試驗(yàn)驗(yàn)載荷荷已經(jīng)經(jīng)接近近或超超過額額定載載荷的的一半半，如如表5所示。。模擬試試驗(yàn)技技術(shù)近近年來來得到到廣泛泛的重重視，，但是是模擬擬試驗(yàn)驗(yàn)成本本較高高、周周期太太長和和模擬擬耦合合的復(fù)復(fù)雜性性，使使得模模擬試試驗(yàn)呈呈積木木式、、模塊塊化方方向發(fā)發(fā)展。。激發(fā)發(fā)試驗(yàn)驗(yàn)技術(shù)術(shù)雖然然國外外有一一定的的研究究，但但是國國內(nèi)軸軸承行行業(yè)目目前還還很少少做過過該類類試驗(yàn)驗(yàn)，同同時(shí)這這種試試驗(yàn)方方法目目前都都是在在設(shè)計(jì)計(jì)沒有有缺陷陷的前前提下下，針針對(duì)生生產(chǎn)過過程的的缺陷陷，對(duì)對(duì)于設(shè)設(shè)計(jì)缺缺陷還還不能能很好好的排排除。。Ⅳ軸承承快快速速壽壽命命試試驗(yàn)驗(yàn)技技術(shù)術(shù)的的現(xiàn)現(xiàn)狀狀及及發(fā)發(fā)展展５.發(fā)展展試驗(yàn)驗(yàn)技技術(shù)術(shù)的的智智能能化化和和個(gè)個(gè)性性化化將將是是軸軸承承壽壽命命試試驗(yàn)驗(yàn)技技術(shù)術(shù)將將來來的的發(fā)發(fā)展展方方向向，，根根據(jù)據(jù)特特定定的的試試驗(yàn)驗(yàn)條條件件，，設(shè)設(shè)定定轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速譜譜和和載載荷荷譜譜等等以以滿滿足足試試驗(yàn)驗(yàn)的的要要求求，，同同時(shí)時(shí)應(yīng)應(yīng)用用人人工工智智能能和和專專家家系系統(tǒng)統(tǒng)等等知知識(shí)識(shí)庫庫技技術(shù)術(shù)來來進(jìn)進(jìn)行行智智能能化化處處理理。。2005年10月，，第第一一作作者者曾曾赴赴歐歐洲洲考考察察三三周周，，在在德德國國慕慕尼尼黑黑技技術(shù)術(shù)大大學(xué)學(xué)等等培培訓(xùn)訓(xùn)學(xué)學(xué)習(xí)習(xí)汽汽車車模模擬擬試試驗(yàn)驗(yàn)技技術(shù)術(shù)，，并并實(shí)實(shí)地地考考察察了了INA/FAG軸承承公公司司、、KLUBER潤滑滑脂脂公公司司及及其其測測試試中中心心的的模模擬擬試試驗(yàn)驗(yàn)現(xiàn)現(xiàn)場場情情況況，，對(duì)對(duì)此此有有了了更更深深刻刻的的感感悟悟。。Ⅳ軸承承快快速速壽壽命命試試驗(yàn)驗(yàn)技技術(shù)術(shù)的的現(xiàn)現(xiàn)狀狀及及發(fā)發(fā)展展早期期國國內(nèi)內(nèi)主主要要依依據(jù)據(jù)JB/T7049-1993標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)中中提提出出的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)處處理理方方法法，，利利用用最最佳佳線線性性不不變變估估計(jì)計(jì)、、最最大大似似然然估估計(jì)計(jì)法法或或Weibull圖法法，，估估計(jì)計(jì)出出軸軸承承壽壽命命的的韋韋布布爾爾參參數(shù)數(shù)b和V，從從而而求求出出試試驗(yàn)驗(yàn)壽壽命命和和可可靠靠性性等等參參數(shù)數(shù)。。這這種種方方法法較較為為準(zhǔn)準(zhǔn)確確，，適適合合于于完完全全試試驗(yàn)驗(yàn)、、定定數(shù)數(shù)截截尾尾試試驗(yàn)驗(yàn)、、分分組組淘淘汰汰等等試試驗(yàn)驗(yàn)的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)處處理理，，但但是是使使用用該該方方法法需需要要一一定定數(shù)數(shù)量量的的試試驗(yàn)驗(yàn)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)，，否否則則不不能能準(zhǔn)準(zhǔn)確確地地估估計(jì)計(jì)出出真真實(shí)實(shí)的的軸軸承承壽壽命命。。JB/T7049-1993現(xiàn)修修訂訂為為JB/T50013-2000。Ⅴ軸承承壽壽命命試試驗(yàn)驗(yàn)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)處處理理現(xiàn)現(xiàn)狀狀及及發(fā)發(fā)展展JB/T50093-1997推薦薦了了另另外外一一種種數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)處處理理思思路路，，即即先先假假設(shè)設(shè)韋韋布布爾爾斜斜率率，，設(shè)設(shè)置置了了質(zhì)質(zhì)量量系系數(shù)數(shù)、、檢檢驗(yàn)驗(yàn)水水平平、、接接受受門門限限、、拒拒絕絕門門限限等等參參數(shù)數(shù)，，從從而而減減少少了了很很多多以以前前煩煩瑣瑣的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)處處理理，，較較適適用用于于定定時(shí)時(shí)截截尾尾的的試試驗(yàn)驗(yàn)方方法法，，可可以以減減少少試試驗(yàn)驗(yàn)失失效效套套數(shù)數(shù)，，減減少少試試驗(yàn)驗(yàn)時(shí)時(shí)間間，，節(jié)節(jié)約約試試驗(yàn)驗(yàn)費(fèi)費(fèi)用用，，但但是是使使用用范范圍圍有有一一定定的的局局限限性性，，且且與與別別的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)處處理理方方法法的的處處理理結(jié)結(jié)果果有有一一定定的的差差距距。。Ⅴ軸承承壽壽命命試試驗(yàn)驗(yàn)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)處處理理現(xiàn)現(xiàn)狀狀及及發(fā)發(fā)展展用JB/T50093-1997規(guī)定定的的方方法法、、圖圖估估計(jì)計(jì)法法、、最最佳佳線線性性無無偏