很多工程師在對電機(jī)設(shè)計(jì)的時候都會校核計(jì)算軸承的疲勞壽命。一般的，只要計(jì)算的壽命達(dá)到最小值就萬事大吉了。甚至還有人希望計(jì)算的疲勞壽命越大越好。事實(shí)上，這里面存在一個很大的軸承選型校核計(jì)算的誤區(qū)。

軸承疲勞壽命校核計(jì)算僅僅是在既定要求的壽命下軸承可以選擇的最小尺寸校核。換言之，如果選擇的軸承計(jì)算的壽命校核計(jì)算值小于要求值，說明軸承的負(fù)荷能力偏小，應(yīng)該選擇大一點(diǎn)的軸承。軸承疲勞壽命計(jì)算是對所選擇軸承負(fù)荷能力最小值的界定。

那么軸承負(fù)荷能力是不是越大越好呢？換言之是不是選擇的軸承體積越大越安全呢？答案是否定的！軸承正常運(yùn)轉(zhuǎn)需要最小負(fù)荷

首先，電機(jī)里常用的滾動軸承內(nèi)部是使用滾動摩擦代替滑動摩擦。滾動摩擦的形成與表面粗糙度、硬度以及摩擦副表面徑向壓力有關(guān)。

對于軸承而言，已經(jīng)完成加工制造的軸承其表面粗糙度和硬度都已經(jīng)固定在一個范圍。那么影響滾動摩擦的重要外界因素就是滾動體與滾道表面的接觸力。

事實(shí)上，滾動摩擦是用一個阻力力矩來度量的，也就是一個滾動體在一個表面上滾動所受的的與運(yùn)動方向相反的阻力矩。可以見下圖所示：

 

考慮金屬彈性(一般軸承滾動體硬度略大于滾道)，當(dāng)滾動體受到負(fù)荷的時候，會在滾道上產(chǎn)生彈性形變，由于彈性形變，加之滾動體的滾動，使接觸受力點(diǎn)前移。由于表面形狀的原因，同時產(chǎn)生一個水平的與運(yùn)動方向相反的力。這個力使得滾動體產(chǎn)生一個自身的自轉(zhuǎn)，星辰滾動，這個阻力就是滾動表面的滾動摩擦力。

我們設(shè)想，如果滾動體與滾道之間正壓力很小，那么這個接觸力的水平(與接觸面水平)分量就會很小，這個力如果小到不能是滾動體形成滾動的時候，就會出現(xiàn)滾道與滾動體之間的滑動。進(jìn)而出現(xiàn)滑動摩擦。

軸承最小負(fù)荷不足的失效形貌
當(dāng)滑動摩擦出現(xiàn)，原來的潤滑油膜狀態(tài)會發(fā)生改變，因此可能出現(xiàn)滾動體與滾道表面的磨損。在軸承失效分析中的表面疲勞就會出現(xiàn)。

這種情況在電機(jī)中經(jīng)常出現(xiàn)，可以如下圖所示：

 
上圖中第一個是滾道表面在最小負(fù)荷不足的情況下出現(xiàn)表面疲勞的圖片，下圖是滾動體表面的的表面疲勞圖片。

 

我們知道，一旦出現(xiàn)滑動摩擦，軸承內(nèi)部滾道滾動體表面就會出現(xiàn)上述的痕跡，軸承就會出現(xiàn)發(fā)熱、噪聲等問題。

改善軸承最小負(fù)荷不足的一些方法
如果電機(jī)軸承校核的時候沒有考慮最小負(fù)荷的部分，那么就有可能出現(xiàn)最小負(fù)荷不足導(dǎo)致的軸承內(nèi)部滑動，進(jìn)而損傷滾、滾動體的失效。對于這種故障，一般的建議如下：

1、改變電機(jī)軸承選型，在電機(jī)軸承選型的時候，除了使用壽命計(jì)算的方法對電機(jī)所需要軸承的最小負(fù)荷能力進(jìn)行選擇，從而界定出最小的軸承尺寸之外，還要通過最小負(fù)荷的校核計(jì)算界定出可以選擇的軸承最大負(fù)荷能力邊界，也就是界定可以選擇軸承的最大尺寸。同時避免疲勞壽命不足以及最小負(fù)荷不足的問題。

2、如果電機(jī)已經(jīng)不能更改軸承選型，我們必須在周邊想辦法。從軸承最小負(fù)荷計(jì)算公式中可以看出，最小負(fù)荷與所選擇潤滑的基礎(chǔ)油黏度相關(guān)，與電機(jī)的轉(zhuǎn)速相關(guān)。因此降低潤滑油基礎(chǔ)油黏度有助于降低最小負(fù)荷。但是這種處理需要工程師格外小心，避免基礎(chǔ)油黏度過低。