張 偉，湯 潔

（洛陽軸承研究所有限公司，河南 洛陽 471039）

滾動軸承質(zhì)量主要包括成品及零件精度、原材料及熱處理質(zhì)量、壽命可靠性等，而軸承的壽命可靠性是軸承綜合質(zhì)量水平的體現(xiàn)，通過軸承的壽命可靠性試驗可以反映出軸承成品及零件等的整體質(zhì)量水平。所以軸承的壽命可靠性是軸承的一個重要質(zhì)量指標(biāo)，如何進行軸承的壽命可靠性試驗，制定相應(yīng)的試驗規(guī)范就顯得非常重要。

從20世紀(jì)60年代開始，我國軸承行業(yè)就開始進行軸承試驗，當(dāng)時是考核軸承的設(shè)計，即產(chǎn)品定型試驗，試驗室隸屬于企業(yè)的設(shè)計部門。試驗只是單純的軸承壽命試驗，即以20套軸承為樣本做完全試驗，其壽命均應(yīng)超過計算壽命。

1984年洛陽軸承研究所首次制定ZQ 12—84《滾動軸承疲勞壽命試驗規(guī)程》；后于1993年修訂為JB／T 7049—93《滾動軸承壽命、可靠性試驗規(guī)程》，后標(biāo)準(zhǔn)號改為JB／T 50013—1994；又于2000年修訂為JB／T 50013—2000《滾動軸承 壽命及可靠性試驗規(guī)程》。

20多年來，軸承壽命及可靠性試驗規(guī)程等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對促進軸承壽命可靠性質(zhì)量的提高以及國內(nèi)、外用戶的產(chǎn)品驗收起到了重要的作用，提供了可靠的軸承壽命及可靠性試驗方法。

隨著軸承行業(yè)及用戶對軸承壽命可靠性質(zhì)量的日益重視，以及軸承試驗設(shè)備的不斷更新及試驗技術(shù)的提高，迫切需要重新制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以適應(yīng)發(fā)展的需要。GB／T 24607—2009《滾動軸承 壽命與可靠性試驗及評定》標(biāo)準(zhǔn)就是滾動軸承壽命與可靠性試驗方法及其評定方法的新標(biāo)準(zhǔn)。

1 標(biāo)準(zhǔn)適用范圍

適用于一般用途的滾動軸承（其內(nèi)徑在5～120 mm）在試驗設(shè)備上進行的常規(guī)壽命與可靠性試驗及其評定。

適用于對滾動軸承壽命與可靠性有要求的用戶（第2方）的驗收，也適用于軸承行業(yè)及第3方認證機構(gòu)的驗證試驗和軸承生產(chǎn)企業(yè)（第1方）內(nèi)部的試驗。強調(diào)適用于第3方認證機構(gòu)的驗證試驗、用戶（第2方）的驗收。

2 試驗分類

2.1 按試驗?zāi)康姆诸?/h3>

可分為軸承鑒定試驗、定期試驗、驗證試驗等。

鑒定試驗——軸承生產(chǎn)企業(yè)在軸承的結(jié)構(gòu)形式、原材料及加工制造工藝變更時須進行鑒定試驗。一般采用試驗數(shù)據(jù)較多的試驗方法，即完全試驗或截尾試驗方法，這樣可得到明顯的試驗結(jié)果，并能從試驗結(jié)果中分析產(chǎn)品質(zhì)量情況，有針對性地加以改進。其屬于軸承生產(chǎn)企業(yè)（第1方）內(nèi)部的試驗。

定期試驗——大批量生產(chǎn)的軸承，生產(chǎn)企業(yè)為了定期向軸承的用戶提供穩(wěn)定的、長期的質(zhì)量水平所作的證明試驗。一般采用完全試驗或截尾試驗方法。其屬于提供給用戶（第2方）的驗收試驗。

驗證試驗——對軸承質(zhì)量水平所進行的驗證性試驗。一般采用試驗數(shù)據(jù)較少的試驗方法，即截尾試驗或序貫試驗方法。既可節(jié)省大量的試驗經(jīng)費，又可較快地得到試驗驗證結(jié)果，對軸承質(zhì)量水平進行綜合評定。其屬于軸承用戶、行業(yè)及第3方認證機構(gòu)對軸承質(zhì)量水平所進行的驗證性試驗。

2.2 按試驗方法分類

可分為完全試驗方法、截尾試驗方法、序貫試驗方法等。

完全試驗——一組軸承樣品，在相同試驗條件下全部試驗至失效。

截尾試驗——一組軸承樣品，在相同試驗條件下部分試驗至失效。截尾試驗又可分為定時截尾試驗、定數(shù)截尾試驗和分組淘汰試驗。

定時（數(shù)）截尾試驗——一組軸承樣品，在相同試驗條件下試驗至規(guī)定的時間（失效套數(shù)）停止試驗。一般失效套數(shù)不應(yīng)少于軸承樣品容量的2／3（最少應(yīng)保證6套），以減少數(shù)據(jù)離散性，有利于數(shù)據(jù)處理。

分組淘汰試驗——一組軸承樣品，隨機分組，在相同試驗條件下試驗至每組出現(xiàn)一個失效樣品，通過對失效數(shù)據(jù)評定從而得出一組軸承樣品的數(shù)據(jù)。

序貫試驗——一組軸承樣品，在相同試驗條件下，逐次對失效樣品進行判定。一般失效數(shù)達到5套時即可停止試驗。

3 試驗準(zhǔn)備

包括試驗設(shè)備、軸承的配合、潤滑、軸承樣品4部分。

3.1 試驗設(shè)備

試驗設(shè)備必須是經(jīng)過檢定合格的軸承壽命試驗機，并應(yīng)定期檢定以保證性能穩(wěn)定。

同一批軸承樣品在同一試驗條件下試驗，應(yīng)在結(jié)構(gòu)性能相同的試驗設(shè)備上進行試驗，試驗數(shù)據(jù)一致性較好。

同一結(jié)構(gòu)形式和外形尺寸的軸承樣品的對比試驗，也應(yīng)在結(jié)構(gòu)性能相同的試驗設(shè)備上進行試驗，其試驗結(jié)果可比性強。

3.2 與軸承配合的軸和外殼孔

一般常規(guī)試驗基本上都是內(nèi)圈承受旋轉(zhuǎn)載荷，外圈承受局部載荷，軸承內(nèi)圈與軸為過盈配合，與外殼體為間隙配合。若軸承承受徑向載荷較大時，在保證軸承工作游隙的前提下，可適當(dāng)增加內(nèi)圈與軸的配合過盈量，以防止運轉(zhuǎn)過程中內(nèi)圈與軸之間產(chǎn)生相對滑動，使內(nèi)徑磨損及試驗主軸產(chǎn)生磨軸；若軸承為輕系列或壁厚較薄，軸承承受載荷較小或試驗時間較短時，可適當(dāng)減小內(nèi)圈與軸的配合過盈量。與軸承配合的軸和外殼孔的公差帶按表1選取，其配合應(yīng)符合GB／T 275—1993《滾動軸承與軸和外殼的配合》標(biāo)準(zhǔn)要求。

表1 與軸承配合的軸和外殼孔的公差帶

3.3 軸承的潤滑

3.3.1 循環(huán)油潤滑

用于循環(huán)潤滑的潤滑油一般采用符合石油化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SH／T 0017—1990（1998年確認）《軸承油》的L-FC抗氧化防銹型油，牌號為32。產(chǎn)品標(biāo)記為：軸承油L-FC32（一級品）SH／T 0017。主要質(zhì)量指標(biāo)包括，黏度等級（按GB／T 3141）：32；運動黏度（40℃）：28.8～35.2 mm2／s；機械雜質(zhì)：無；等等。

潤滑油一般應(yīng)選擇質(zhì)量穩(wěn)定的供應(yīng)商定點采購，同時每次新購油品均需提供檢驗合格報告。

試驗設(shè)備上的循環(huán)油路應(yīng)安裝專門的濾油裝置，并定期清洗油箱、油管、濾油器等，定期過濾潤滑油，定期檢驗油的黏度及機械雜質(zhì)，及時更換失效的潤滑油。

循環(huán)供油量與油壓力（不小于0.25 MPa）及油箱容積有關(guān)，要保證軸承的充分潤滑，以防止軸承因缺油而燒傷。軸承循環(huán)供油量可參考表2。

表2 軸承循環(huán)供油量

用戶指定潤滑油或油中加添加劑的試驗應(yīng)將油箱及油管、濾油器等徹底清洗干凈，以防混油。

3.3.2 脂潤滑

原裝脂潤滑（密封軸承）或軸承外涂潤滑脂（一般外加密封裝置）時，一般要封閉油路，以防止影響潤滑效果。

3.4 軸承樣品

試驗軸承樣品應(yīng)在經(jīng)檢驗合格的成品中隨機抽取，檢驗應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。試驗軸承樣本容量一般取8～20套，另備5～10套備用樣品。軸承樣品應(yīng)有明確標(biāo)識，保持清晰可辨及其唯一性。

4 試驗條件

4.1 確定軸承參數(shù)

根據(jù)軸承樣本及用戶提供的圖紙等技術(shù)資料確定試驗軸承額定動載荷C、極限轉(zhuǎn)速nL等參數(shù)。

4.2 軸承外圈溫度的限制

一般軸承樣品未經(jīng)特殊處理，試驗時外圈溫度不應(yīng)超過80℃（脂潤滑）和95℃（油潤滑）。試驗時測量的是軸承外徑的溫度，由于軸承內(nèi)、外圈溫差，內(nèi)圈溫度可能要高于外圈10～20℃，這樣不至于因高溫回火而使軸承和試驗主軸產(chǎn)生燒傷現(xiàn)象。

4.3 軸承轉(zhuǎn)速

試驗時軸承內(nèi)圈轉(zhuǎn)速一般選取軸承極限轉(zhuǎn)速的20%～60%，一般以不超過極限轉(zhuǎn)速的60%為宜?？紤]溫升情況，油潤滑時轉(zhuǎn)速可選高些，脂潤滑時轉(zhuǎn)速選低些，尺寸大時轉(zhuǎn)速選的偏低些；考慮載荷情況，載荷高轉(zhuǎn)速可選低些，載荷低轉(zhuǎn)速可選高些。試驗時還可參考軸承實際工況時的轉(zhuǎn)速選取試驗轉(zhuǎn)速。

4.4 軸承基本額定壽命

軸承額定動載荷和額定壽命的計算應(yīng)符合GB／T 6391—2003《滾動軸承 額定動載荷和額定壽命（ISO 281：1990，IDT）》的規(guī)定?；绢~定壽命L10按下式選取：

根據(jù)試驗經(jīng)驗及軸承樣品、試驗設(shè)備的參數(shù)，可先選定試驗轉(zhuǎn)速n、當(dāng)量動載荷P，再得出基本額定壽命L10h；也可先選定基本額定壽命L10h、試驗轉(zhuǎn)速n，再得出當(dāng)量動載荷P。

4.5 軸承載荷

（1）一般選當(dāng)量動載荷P為基本額定動載荷C的20%～30%。當(dāng)量動載荷?。摧d荷小），基本額定壽命長；載荷太大，超過了軸承的彈性極限，接觸表面易產(chǎn)生塑性變形，改變加速試驗的原理，而且載荷太大試驗主軸的剛度和撓度受較大影響，易產(chǎn)生變形和斷軸。

僅承受徑向載荷Fr的試驗，若試驗軸系的剛度和撓度許可，P（即Fr）可適當(dāng)取大一些。

對于軸向載荷Fa（包括純軸向載荷）較大的試驗，因?qū)υ囼炛鬏S的剛度和撓度影響較小，P可適當(dāng)取大一些。角接觸類軸承（角接觸球軸承、圓錐滾子軸承等）的純軸向載荷試驗是聯(lián)合載荷的一個特例。

（2）向心軸承，一般僅承受徑向載荷Fr時，當(dāng)量動載荷P＝Fr。

（3）推力軸承，一般僅承受軸向載荷Fa時，當(dāng)量動載荷P＝Fa。

（4）角接觸類軸承，承受聯(lián)合載荷時，應(yīng)按下式進行載荷分配：

式中：X，Y值可在GB／T 6391—2003和相關(guān)軸承樣本中查得。

載荷分配還應(yīng)滿足以下兩個條件：

式中：Mc為軸向載荷與徑向載荷之比；S為徑向載荷引起的軸承內(nèi)部軸向分力，N；對于球軸承，α為接觸角；對于圓錐滾子軸承，α為外圈滾道素線與其軸線之間的夾角。

接觸角小，軸承承受載荷以徑向載荷為主；接觸角大，軸承承受載荷以軸向載荷為主。

（2）S＝ηFr。

式中：η為比例系數(shù)，其數(shù)值見表3。

表3 η值

為使用方便，以上兩條件可轉(zhuǎn)化為：

5 軸承的試驗程序

5.1 試驗主體組裝

試驗主體的設(shè)計、加工及組裝應(yīng)符合相關(guān)試驗技術(shù)要求。

試驗主體主要由試驗主軸、載荷體、左右襯套、左右端蓋、隔離環(huán)、拆卸環(huán)、左右螺母、載荷軸承、軸向加載裝置、定位軸承等組成。

試驗主體的設(shè)計、加工及驗收應(yīng)符合裝配圖樣的技術(shù)要求。試驗主體清洗組裝，軸承樣品清洗安裝。安裝受軸向載荷軸承時應(yīng)注意受載方向，安裝后軸承應(yīng)轉(zhuǎn)動靈活，且不應(yīng)有阻滯現(xiàn)象。

5.2 試驗設(shè)備調(diào)試

試驗主體與試驗設(shè)備組裝后，檢查各系統(tǒng)應(yīng)能正常工作。

試驗載荷誤差應(yīng)控制在±2%范圍內(nèi)。油壓加載的工作壓力表、校準(zhǔn)用的精密壓力表均需定期檢定；加載力傳感器也需定期檢定。油壓加載一般采用1.6級工作壓力表（定期用壓力表校驗器校準(zhǔn)），每次調(diào)試用精密壓力表（0.4級）校準(zhǔn)，按校準(zhǔn)值在工作壓力表上加壓。

試驗轉(zhuǎn)速誤差應(yīng)控制在±2%范圍內(nèi)。并用轉(zhuǎn)速表校準(zhǔn)，轉(zhuǎn)速表應(yīng)定期檢定。

因?qū)υ囼炤S承的溫度控制是有要求的，故所用測溫儀器應(yīng)經(jīng)過檢定。

試驗油路要保持暢通，無泄漏，保證軸承的充分潤滑。

5.3 試驗

5.3.1 試驗設(shè)備的啟動

5.3.1.1 油潤滑

試驗設(shè)備啟動后，油潤滑試驗3 h內(nèi)應(yīng)將載荷緩慢加至試驗指定值。緩慢加載的目的是使軸承充分跑合，避免加載過快而導(dǎo)致軸承燒傷。

軸承僅承受徑向載荷時，先啟動油泵電動機，軸承充分潤滑后，再啟動主電動機，將徑向載荷加至試驗指定值，停機時，先卸載荷，停主電動機再停油泵電動機。

軸承承受軸向載荷或聯(lián)合載荷時，先啟動油泵電動機，加少量軸向載荷（指定值的1／3～1／2），使軸承在受到徑向載荷作用時不致分離，軸承充分潤滑后，再啟動主電動機，將軸向載荷加至試驗指定值，再將徑向載荷加至試驗指定值。停機時，按相反順序進行，先卸徑向載荷，卸軸向載荷，停主電動機再停油泵電動機。

5.3.1.2 脂潤滑

脂潤滑試驗先空載運轉(zhuǎn)0.5 h，然后3 h內(nèi)逐步加載至指定值。

脂潤滑試驗時，因運轉(zhuǎn)初期軸承溫升較高，經(jīng)過一段時間運轉(zhuǎn)跑合勻脂后達到平衡，所以開始時要慢慢加載，并要密切關(guān)注軸承的溫升。

5.3.2 試驗過程監(jiān)測

一般試驗要連續(xù)運行，隨時監(jiān)測、控制軸承的載荷、轉(zhuǎn)速、油壓、振動、噪聲、溫升等參數(shù)在要求的范圍內(nèi)，并要準(zhǔn)確地詳細記錄，發(fā)現(xiàn)異常情況隨時停機。

5.4 失效的判定

滾動軸承在工作過程中，失去使用效能，導(dǎo)致故障或不能正常工作的現(xiàn)象，稱為失效。其中，接觸疲勞失效是滾動軸承主要的失效形式。

一套失效軸承樣品的套圈或滾動體工作表面基體金屬出現(xiàn)疲勞剝落，剝落深度超過0.05 mm，球軸承零件剝落面積超過0.5 mm2，滾子軸承零件剝落面積超過1.0 mm2時判定該軸承疲勞失效。

其他失效形式有：軸承樣品零件散套、斷裂、卡死；密封圈變形；潤滑脂泄漏、干結(jié)等。

5.5 試驗結(jié)束

5.5.1 試驗軸承

試驗結(jié)束軸承清洗防銹，入庫保存一定期限，以備用戶查詢。用戶有要求時，還可對典型失效樣品進行失效分析。

5.5.2 試驗數(shù)據(jù)與記錄

試驗原始記錄應(yīng)包含足夠的信息，記錄數(shù)據(jù)要準(zhǔn)確且應(yīng)和軸承一一對應(yīng)，記錄中停機原因和停機時間要標(biāo)注清楚。試驗中由于設(shè)備原因、人為原因、意外事故等造成的非軸承本身質(zhì)量原因的失效，不計入正常失效數(shù)據(jù)中。

記錄試驗軸承樣品的原始數(shù)據(jù)即試驗通過的總時間時，一般應(yīng)精確到3位有效數(shù)字。

6 結(jié)束語

滾動軸承的壽命與可靠性試驗是考核滾動軸承質(zhì)量的重要工作，試驗的成功與否直接關(guān)系到生產(chǎn)企業(yè)、用戶、第3方認證機構(gòu)對軸承的驗收及考核，所以應(yīng)按照一定的程序進行試驗。GB／T 24607—2009《滾動軸承 壽命與可靠性試驗及評定》就是應(yīng)嚴(yán)格遵照的統(tǒng)一規(guī)范。