寿命的意思:确定“润滑”轴承的寿命

2019-11-09 11:51:36 浏览:(988)

寿命的意思:确定“润滑”轴承的寿命

终用户与OEM常会选择“润滑”带座轴承,因为他们认为润滑轴承在无需润滑的情况下,与目前需要定期润滑的轴承具有同样的寿命。事实是,轴承寿命各有不同,只有详细审核应用并进行测试才能更加准确地确定寿命。

作为轴承制造商,我们常被问到,为何无法给出确切的答案。我们也希望给出确切的寿命,然而寿命由众多因素决定,即使在掌握应用数据的情况下也难以确定。

对于轴承制造商通常提供的“润滑”带座轴承,轴承座上的油嘴通常被油塞取代,部分轴承可能会添加额外的润滑脂。此外还可能采用了斜面滚道设计,让润滑油能够直接流回滚道。之后还应考虑到某些保持架设计可让轴承以较低温度运行。即使具备这些特性以及非常出色的密封效果,也依然要在详细的应用审核与测试后方可准确地确定轴承寿命。因此,在取下所有轴承润滑油嘴并用油塞封住进油孔之前,您需要了解为何这是一个灰色地带。


在适当的应用条件下正确安装并妥善维护的带座轴承寿命应以其L10寿命或使用行业标准计算的额定寿命为限。


什么是L10?L10寿命是指在一批相同的轴承中,90%的轴承在发生疲劳点蚀之前能运转的总转数或小时数。换句话说,这组轴承中有10%无法达到L10寿命。额定寿命可使用轴承的基本额定动负荷按照百万转数或小时数计算。BDR是一个基于轴承的几何形状计算得出的数值,代表一组相同轴承中有90%能够达到100万转的额定寿命(500小时为331/3转/分钟)。


基本额定负荷仅为参考值,用于选择适当大小的轴承,在既定的应用中达到理想的L10寿命。L10额定寿命标准初由美国轴承制造商协会(ABMA)确立。根据多年分析,很少有轴承因为“疲劳”而出现故障。实际通常另有原因,例如润滑油失效或污染。


润滑脂是关键


轴承寿命极难确定,因为L10寿命基于理想条件而定,而实际应用条件无法与理想条件保持一致。决定轴承寿命的关键因素是轴承中润滑脂的状况。当润滑脂失效或流出,或遭到水、化学品或异物污染时,轴承就会出现故障。


润滑脂由80%至90%油液组成,其余为增稠剂(通常被称作“皂基”)和添加剂。油液可在滚动体与滚道表面形成一层保护膜。在润滑脂分解之前,轴承将保持稳定运转。随着滚动体与滚道之间的润滑膜分解,金属之间开始出现接触。


润滑脂会受应用条件与环境的影响。影响润滑脂寿命的应用因素包括负载、速度以及环境温度和工作温度。更重的负载与更高的速度会提高轴承内部的温度,加速润滑脂分解。同样地,如果有两个完全相同的轴承,一个在温控设施中,另一个则在500°F(260°C)的烘箱附近,即使在同样的载荷与速度下运转,其润滑脂寿命也会出现显著差异。根据经验法则,温度每升高18°F(10°C),润滑脂维护周期频率增加一倍。


环境通常对润滑脂寿命有更大影响。环境潮湿、干燥或是有沙尘?设备是否冲洗?如何冲洗?轴承会接触到哪些化学品或清洁剂?轴承座是否受到保护,能够防止水爆与异物进入?轴承是否有适当的密封?


您可为带座轴承提供多种类型的保护,包括保护端盖与背面密封。完美适合所有应用的型号与密封设计并不存在。在实验室测试中,部分密封件的寿命是其他密封件的10倍,但是更好的密封通常会增加阻力和摩擦力矩,因而不适合部分应用。特定环境下的佳密封不一定是特定应用的佳选择。如果有过于热心的清洁工使用高压喷射设备清洗轴承,即使出色的密封件也会被穿透。


甚至包裹配送中心的轴承也会被纸张或包装材料的尘粒污染,因此木材加工厂、采石场或谷物装卸场中的轴承自然需要出色的密封和重新润滑(如可能)以抵御砂砾屑。


L10经过调整与改进


ABMA提供了一种通过“调整”系数修正L10额定寿命的方法,这些系数包括应用于标准L10额定寿命的a1、a2、a3,用于确定调整后的额定寿命(Lna)。a1为可靠度非90%时的疲劳寿命修正系数。a2为轴承材料修正系数。例如,标准轴承钢为1.0的基本系数。


a3为工作条件修正系数,例如润滑油质量、存在异物、引起材料特性变化的条件、异常的负荷或安装条件。带座轴承通常以滑入式安装固定于轴上,并依赖于内圈长度与锁定装置等特性提供支撑。ABMA建议为“滑动安装”球轴承采用0.456的a3系数。冲击和振动也会在预期载荷的基础上施加额外的载荷,因此也需要进行a3寿命修正。准确确定a3系数通常需要进行测试并具备实地经验。


保护和更换润滑脂


在任何特定的并行应用中,适当重新润滑的轴承其寿命总是比密封的“润滑”轴承要长。重新润滑可将新鲜的润滑脂注入滚道中,并使陈旧或受污染的润滑脂排出滚道。“适当”润滑意味着避免过度润滑,并确保在使用前清洁油嘴与喷枪嘴。


重新润滑并不一定切实可行。这种做法可能带来高昂的成本,与不润滑相比,还可能带来更多问题。但是,在选择“润滑”轴承时,请务必了解您的环境与应用将对润滑脂寿命造成何种影响。

外圈水平表面上的保持架让钢球能在含有适当润滑油膜的保持架兜孔上自由旋转。钢球上的保持架可避免钢球自由旋转,因此每次旋转,钢球上的润滑脂都将被擦除。

端盖与后侧护罩提供的额外保护可显著延长就地清洗与就地蒸洗应用中密封轴承的寿命。

密封设计与润滑脂容量可对基本带座轴承的寿命造成影响。当碎屑进入橡胶下时,橡胶密封件与轴承内圈的滑动接触会造成密封分解。配有护圈的迷宫式毛毡密封(如图所示)可消除这种滑动接触,护圈可防止碎屑进入。常见的单唇接触式密封设计可提供不同等级的轴承保护。

(左-右)单唇、双唇和三唇接触式密封提供的保护逐级增加,但是会引起额外的摩擦和磨损。右边为高性能三唇密封,密封件固定于不锈钢护圈上,而非内圈上。


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