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推算磨损量的思考方法

関于磨损老化的考察与推算磨损量的思考方法的介绍。

轴承寿命

在进行轴承设计时,有时可能需要推算其寿命。虽然均为轴承寿命,但磨损形态及使用条件各式各样,通过磨损准确推算寿命十分困难。
通常在推算磨损量的计算中使用的是实际从实验中得到的磨损率。使用该比磨损量数值可使寿命计算更为简便,但需要注意数值的获取方式。
也就是说,即使是同一PV值,速度的不同、运行频率(连续、断续导致的发热量的不同)、润滑的种类、量或间隙的大小(冷却效果)、轴的材质(硬度)、表面粗糙度、异物混入情况以及其他众多要素都可能使比磨损量出现大幅变动,此外,随着运行时间的延长,也会时常发生变化。因此,磨损率需要作为限制条件的常数使用,一般作为比较的参考标准进行考虑。

轴承寿命计算

滑动轴承寿命推算尚未理论化,但在实际设计中,尽可能明确使用条件,通过实用示例、类似实用示例进行类推,或通过类似试验、模型试验、实物实验等结果进行判断的经验性及实验性手法越来越受到重视,而对运行中维护检查的结果进行整理,反馈至以下设计中的工程经验积累方式是非常有效的手段。
磨损相关的实验性方法方面,可使用前述磨损率的数值计算单位摩擦时间的推算磨损量,也可计算达到极限磨损量(各装置的允许值、轴承性能上的允许值)的摩擦时间。

通过实验得到的磨损计算公式如下所示。
W=K・P・V・T

W
推算磨损尺寸 (mm)
K
磨损率 (mm/(N/mm2・m/s・hr) {mm/(kgf/cm2・m/min・hr)})
P
轴承负荷压强 (N/mm2 {kgf/cm2})
V
轴承滑动速度 (m/s {m/min})
T
摩擦时间 (hr)

磨损老化行进状况

磨损老化行进状况也不能一概而论,其代表性的情况如图-1所示。
从磨损结构方面来看,对A、B、C三种类型进行了多种论述,A类型是无润滑,且初期未进行正常磨合,或轴承材质等选择不合理情况的代表示例,其磨损值一直处于较大水平,磨损粉脱落严重,因此不适宜作为实用轴承。
B以及C类型是为人所熟知的实用轴承,拥有b1或c1的初期磨损部分与被称为b2或c2的恒定磨损部分,线的梯度与曲点位置会因材质及摩擦条件等发生变化。b1或c1的初期磨损大多发生在磨合期间,该期间内表面粗糙度、端齿进行磨合,或因附着细微磨损粉等原因使摩擦状态发生变化,进入b2或c2状态。
b2或c2的状态下磨损较少,有时几乎为零,只要使用环境或摩擦面状态不发生变化,则可持续使用并长时间耐摩擦。但连续摩擦导致的轴承温度上升、润滑油粘度变化及消耗、异物侵入及磨损粉行为、材料疲劳等在多数情况下会使其变为磨损较大的c3状态。其梯度越大,实用轴承容易在使用中因突发异常磨损或拉毛等现象而造成重大问题。
在推算轴承寿命时,以b2或c2的恒定磨损值进行讨论,同时必须通过保养检查避免其变为c3状态。
恒定磨损方面,A类型的磨损率也较大,因此可同等看待b2与c2。同时,在摩擦时间足够长时,无视b1或c1,将原点与b2或c2的终点相连便是磨损率的值。 本公司推算磨损量的计算公式的思考方法亦以其为基础。

图-1 磨损老化情况

实际设计规格中的磨损推算

实际设计规格中的磨损推算
轴承的磨损(寿命)会因前述各种因素发生变化,单纯通过纸上计算来预测磨损(寿命)是十分困难的。
现在实际应用的方法是,尽可能明确实际应用装置的使用条件,并使用与该使用条件最为接近的本公司试验数据的磨损率,通过磨损计算公式进行计算的方法。

磨损计算公式

W=K・P・V・T

W
推算磨损尺寸 (mm)
K
磨损率 (mm/(N/mm2・m/s・hr) {mm/(kgf/cm2・m/min・hr)})
P
轴承负荷压强 (N/mm2 {kgf/cm2})
V
轴承滑动速度 (m/s {m/min})
T
摩擦时间 (hr)

根据润滑条件的磨损率标准

润滑条件 mm/(N/mm2・m/s・hr) mm/(kgf/cm2・m/min・hr)
无润滑 6×10-4~3×10-3 1~5×10-6
定期润滑 6×10-5~3×10-4 1~5×10-7
油润滑 6×10-6~3×10-5 1~5×10-8

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