滚动轴承再制造之四——剩余寿命计算
2019-07-17 09:31:30   来源:   评论:0 点击:

LundbergPalmgren认为正交剪应力τ0是疲劳裂纹产生的根源,提出了轴承的疲劳寿命计算公式

 

Zaretsky采用最大剪应力τ45代替正交剪应力τ0修正了Lundberg的寿命计算公式

 

得到轴承的寿命表达式为

 

式中:S为幸存概率;τ0为正交剪切应力;N为寿命;Z0为最大正交剪切应力的深度;c为应力寿命指数;eWeibull分布的斜率;V为承受应力的体积;L为轴承寿命;A为材料寿命因子。

滚动轴承的额定寿命是指一批轴承在规定载荷下运转,90%的轴承没有发生失效,而10%的轴承发生失效的估计寿命,即L10。但在苛刻工作条件下,绝大部分轴承在达到L10之前均已被替换掉,这意味着很多轴承较多的剩余寿命被浪费,滚动轴承再制造的理论基础在于挖掘这部分剩余寿命的价值。依据轴承再制造分级方法,不同级别的再制造工艺方法存在差异,因而其剩余寿命计算方法也存在差别。

LevelI级再制造寿命计算为例,LevelI轴承滚道未经机械加工,因而其剩余寿命计算可根据滚动轴承寿命计算理论继续计算。一批轴承运转时间达到L10后,按照额定寿命的定义,该批轴承有10%发生失效,将90%未失效轴承采用LevelI级再制造,仍然依据额定轴承寿命的定义,此批90%再制造轴承的10%发生失效,即为再制造后的L10。即此时原始轴承数量的10%+90%×10%=19%发生失效,则剩余寿命的计算转换成幸存概率变量问题,即

S=1-F=0.81

F为失效概率。

寿命计算过程中分别计算L10L19,两者差值与L10的比值为再制造后轴承的寿命修正系数,即

 

再制造后轴承的寿命可表示为

 

式中,L为再制造后的轴承寿命;LFI为寿命修正系数。

上面计算的是可靠度为90%时的再制造轴承的寿命,不同应用条件下可靠度需求存在差异,Zaretsky计算了不同可靠度下轴承LevelI级再制造后的寿命修正系数。

 

对于Level Ⅱ级再制造的滚道,由于滚道表面存在金属去除量,去除滚道表层金属后,其剩余寿命比 Level I再制造后的轴承长。图1为滚道经再制造后最大剪应力位置变化曲线,图中曲线表明:经抛光(或磨削)后造成的滚道尺寸变化将改变应力分布状态,图中τ45做了归一化处理,x为抛光(或磨削)去除的材料深度。将x1x2的值归一化处理后去除材料的分数百分比。

 

1 滚道经再制造后最大剪应力位置变化曲线

 


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