林炜斌

（中国民航大学中欧航空工程师学院，天津　300300）

　　摘　要：滚动轴承在机械工程的各个领域都有着广泛的应用，采用滚动轴承的机械设备寿命一般直接与其寿命长短有着直接联系。而在影响滚动轴承寿命的因素中，润滑与清洁度对其寿命影响颇大，为了提高滚动轴承的寿命，保证机械设备的稳定运行，文章主要对润滑及其清洁度两个因素进行分析，并综合分析两个因素对轴承寿命的影响。

　　关键词：滚动轴承；寿命；润滑；清洁度；关系分析
　　引言
　　随着机械行业的快速发展，企业单位或个人用户对机械设备的要求越来越高，随之带来的便是对产品质量要求的提高。而滚动轴承广泛应用于各种设备中，滚动轴承的寿命对机械设备的使用影响也日增显著，因此，人们对滚动轴承的寿命要求也同时提高，需要分析润滑和清洁度对轴承寿命的影响，找出它们之间的关系，以提高轴承使用寿命。
　　1　润滑对滚动轴承接触疲劳寿命的影响
　　滚动轴承之所以能承载负荷，是利用滚动接触的形式来实现的，对润滑表面和接触表面要求很高，防止出现应力集中的情况。因此，要想在润滑方面采取措施以提高滚动轴承的使用寿命，必须采用良好的润滑手段。如果发现滚动轴承的摩擦状态是边界润滑时，继续使用而不加强润滑措施，就会导致滚动轴承滚子与滚圈之间的直接接触，产生金属摩擦。由于没有润滑剂的作用，这样的金属摩擦会严重降低滚动轴承的使用寿命，使得机械设备的使用寿命也受到极大影响。但是如果一直具有良好的润滑，滚动轴承滚子与滚圈之间不直接接触，其间充满着润滑膜，不会出现金属直接接触摩擦的情况，这样滚动轴承的使用寿命会大大提高。美国学者Taillian于1967年对球轴承进行了大量的实验研究，同时Skurka于1970年对滚子轴承也进行了大量的实验研究，他们得出了润滑条件不同的情况下，滚动轴承的使用寿命与润滑油膜厚比之间的关系，结论表明，提高润滑油膜厚比，可以成倍地提高滚动轴承的使用寿命^[1]。如何保证滚动轴承的接触疲劳寿命一直是国内外许多专家学者的研究方向。滚动轴承的接触疲劳寿命不仅与与其材料结构有关，同时与润滑剂的性能有着极大的关系。但是对滚动轴承润滑剂研究，如添加剂的类型不同、润滑剂的性能指标等对滚动轴承接触疲劳点蚀的研究并不多。有相关研究者采用四球机摩擦试验机，对其进行改造而成的滚动轴承接触疲劳试验机，并初步探究了一些润滑添加剂对滚动轴承解除疲寿命的影响^[2]。鉴于国内外的相关研究人员的试验方法不同，试验形式各异，润滑剂的添加类型更是各式各样，润滑作用的机理也大不相同，导致所得结论也是各不相同。
　　2　清洁度对滚动轴承使用寿命的影响
　　滚动轴承的表面如果没有特殊防护，会造成许多灰尘、污染物、磨损产生的碎屑以及氧化铝、二氧化硅微小粒子吸附在上面，导致滚动轴承工作时会出现磨料式的摩擦方式，会导致滚动轴承的滚子与滚圈之间的摩擦接触位置产生严重的磨损，严重时导致滚子破碎或滚圈断裂，轴承寿命大大降低。而产生粉尘污染源之一的原因便是润滑剂的清洁度不够，没有进行有效的过滤，机械颗粒超过标准值。国内对润滑剂污染程度与轴承使用寿命关系的定量研究已经取得一定成效。在国外，伦敦帝国大学的Bhachu等人、美国国家宇航局刘易斯研究中心的Loewenthal等人分别于1981年和1978～1982年，分别对滚子轴承和球轴承再不同颗粒精度的润滑剂作用下，分析了轴承使用寿命的变化影响。Z后提出在颗粒精度越小、润滑剂越清洁的情况下，滚动轴承的使用寿命能大幅度提高^[3]。
　　3　润滑及其清洁度对滚动轴承使用寿命的综合影响考虑
　　轴承寿命的早期计算方法是兰德贝格和帕姆格林提出的L-P方程^[4]，该方程使用的条件必须是良好润滑状态下，没有针对润滑条件改变导致轴承寿命出现改变的考虑，因此上提出了新的计算轴承寿命的方法。该新方法的计算式为：

　　其中α₁是可靠性系数，在可靠性为90%、95%、96%、97%、98%、99%时，相应的值分别为1、0.62、0.53、0.44、0.33、0.21。
　　α₂₃是综合寿命修正系数，它能够反映润滑条件对滚动轴承寿命影响，查取方式是根据润滑剂粘系数K=V/V₁来进行。ε是指数，球轴承为3，滚子轴承为10/3。
　　SKF工程研究中心于1989年对上述计算式进行了修正，引入α_SKF综合寿命系数，得到新的计算式：

　　α_SKF的取值方法是根据K及（P₁/P）来进行查取的。
　　以SKF公司的深沟球轴承6210为计算目标。它的额定动载荷C=35.1kN，转速n=4000r/min，可靠度90%（即α₁=1）。经过试验比对，并利用上述计算式计算，在轴承以相同类型、材料、尺寸及工作条件的情况下，可以知道轴承寿命系数正比于润滑剂的粘度及清洁度系数，轴承修正额定寿命以寿命修正系数为代表，与粘度系数紧密相关。当滚动轴承滚子与滚圈之间充满润滑剂时，金属通过润滑剂而完全分开，不会直接接触摩擦，此时轴承处于全膜弹流的润滑状态，几乎不会产生任何的磨损，使得滚动轴承的使用寿命大大提高。另一方面，保证滚动轴承的润滑清洁度越高，就能够提高滚动轴承的使用寿命，因为清洁度的高低直接反映了滚动轴承上所吸附的微粒的数量及大小，清洁度越高，微粒越少越小，就会实现滚动轴承的良好润滑，寿命提高。
　　4　结束语
　　良好的润滑以及较好的清洁度能够保证滚动轴承的良好运行，使滚动轴承的使用寿命提高数倍甚至数十倍，其中清洁度较良好的润滑本身作用更显著。因此，如果一些机械设备的要求较为特殊，且所处的工作环境较恶劣时，一定要针对润滑剂进行过滤，采用高效的防护措施，保证滚动轴承的润滑条件，实现轴承使用寿命的提高。
　　参考文献
　　[1]许聪，李猛，景敏卿，等.超声法测量圆柱滚子轴承润滑油膜厚度[J].西安交通大学学报，2015，49（10）：61-66.
　　[2]盛晨兴，段志和，马奔奔，等.桌面四球摩擦磨损试验机的研制[J].润滑与密封，2014（8）：93-98.
　　[3]黄志清.润滑系统对高线精轧机辊箱油膜轴承使用寿命的影响[J].润滑与密封，2014，39（6）：129-132.
　　[4]王保民，杜冰，张旭，等.预紧对高速角接触球轴承疲劳寿命的影响[J].兰州理工大学学报，2015，41（6）：43-47.

来源：《科技创新与应用》2016年第26期