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摘要：本文在研究轴承基本额定寿命L10的基础上，对SKF、FAG、NTN等主要厂商的轴承的修正寿命Lna计算进行研究和归纳，详细描述了轴承额定寿命和修正寿命方法，对轴承选型、预测轴承寿命和优化转向架轴承检修周期具有重要指导意义。
关键词：轴承；基本额定寿命；修正寿命；
1引言
轴承是转向架的核心部件之一，对电客车运行安全至关重要。轴承在不同应用工况下，如润滑、材料、冲击、粉尘、温度、可靠性、转速等，对轴承寿命影响较大，使轴承过早失效。对于不同的厂商轴承，其修正寿命计算思路基本相同，采用修正系数乘以基本额定寿命，但修正系数的个数、意义和取值都有所差别。因此，研究轴承的修正寿命对轴承选型、预测轴承的寿命和优化转向架检修规程具有重要意义。
2滚子轴承基本额定寿命计算流程
根据轴承内径或外径、轴承极限转速（考虑润滑方式）查询轴承表格，选出符合条件的轴承，读取选中轴承的相关参数如判断系数e、径向载荷系数X、轴向载荷系数Y、基本额定静载荷Cr等参数，用于计算轴承的当量动载荷P和当量静载荷Po，得到当量动载荷后计算轴承基本额定寿命L10，通过修正系数[1，2，3]乘以基本额定寿命计算修正寿命Lna。
2.1当量动载荷P计算
式中：P——径向当量动负荷（KN）；
Fr——实际径向负荷（KN）；
Fa——实际轴向负荷（KN）；
fd——考虑轴承受中等冲击，fd取1.2。
（1）对于圆柱滚子轴承，因为不能承受轴向载荷，系数X取1，Y取0，因此当量动载荷为：
（2）对于圆锥滚子轴承，根据Fa/Fr关系可取出相应的X和Y，即：
其中：e—判断系数，系数X1，X2，Y1，Y2，e根据轴承不同，取值不同，具体值可查轴承使用手册。
2.2当量静载荷Po计算
式中：P0——径向当量静载荷（KN）；
Fr——轴承实际径向负荷（KN）；
Fa——轴承实际轴向负荷（KN）；
（1）对于圆柱滚子轴承，系数X0取1，Y0取0，因此当量静载荷为：
（2）对圆锥滚子轴承，系数X0和Y0根据轴承不同，有不同的取值，具体可查数据库。
2.3基本额定寿命L10计算
其中：L10——基本额定寿命（h）；
n——轴承转速（r/min）；
Cr——径向基本额定动负荷（KN）；如果轴承运转温度大于120℃，需要对Cr进行修正，CT=gT Cr，gT的取值见表1；
P——径向当量动负荷（KN）。
3修正寿命Lna计算
对于不同的厂商轴承，其修正寿命计算思路相同（均采用修正系数乘以基本额定寿命），但修正系数的个数、意义和取值都有所差别。各厂商的修正寿命计算公式如表2所示，其中各个修正系数的选值详见轴承选型手册。
3.1SKF轴承寿命计算
SKF综合型录中额定寿命公式（ISO281：1990 /Amd2：2000规定）：
式中：Lmn——SKF额定寿命；
a1——可靠性系数；
aSKF——SKF寿命修正系数。
对于可靠性系数a1，通常可以由表3查取。
对于径向球轴承和径向滚子轴承，aSKF须分别从图1、图2查取。
为了查找图1、图2，需要确定k值，ηc值。k值是黏度比，也叫卡帕系数。它代表着轴承运行实际施加润滑剂的黏度与在这种工况下形成润滑所需要最小黏度的比值：
式中：k——黏度比（卡帕系数）；
V——润滑剂实际工作黏度，mm2/s，由图3查出；
v1——形成润滑所需要的最小黏度，由图4查出。
对于油脂润滑污染系数ηc可以从表3查出，Pu为轴承疲劳持久极限载荷（N或kN）；P为轴承当量动载荷（N或kN）。
至此，轴承寿命计算的全部参数都已经查询和计算完毕，可以得到轴承的修正寿命结果。得到结果后，通过与设计要求对比，来判断校核初算轴承是否恰当，直至达到要求为止。
表4 污染系数
3.2FAG轴承寿命计算
式中，a23根据润滑剂粘度系数k=ν/ν1来查取（见图5），ν为轴承实际工作温度下的粘度，ν1为按给定图表查取的润滑油基础粘度。在k[0，14]时，k越大a23也越大，相应的轴承寿命越长。当k>4时，a23趋于恒等于k=4时的相应值。
3.3NTN轴承寿命计算
式中：
a1——通常按90%的可靠性进行计算，即a1=1.0，如果在航空发动机中，如果轴承的寿命影响人类活动，那么轴承寿命的可靠性要调高到超过90%，由表3查取；
a2——在通常情况下取1，当使用性能好的材料和改进的制造方法制造时a2>1.0；当使用温度超过120℃时，NTN轴承的使用寿命会受到影响，具体看表5；
a3——用于调整润滑条件、转动速度、工作温度和其它运行条件对轴承寿命的影响具体看图6。
3.4NSK轴承寿命计算
式中：
a1——通常按90%的可靠性进行计算，即a1=1.0，其它可靠度可查表3；
a2——NSK全部采用经过精选的真空脱气轴承钢材，寿命明显提高，在通常情况下取a2>1；
a3——用于轴承工况，特别是补偿润滑条件对轴承疲劳寿命的影响的修正系数。如果内圈和外圈之间没有倾斜，轴承运转中有足够的油膜厚度时，可以设a3≥1。但下述场合，a3<1：
?套圈与滚动体的接触部分润滑油粘度低。
?滚动体的线速度低。
?轴承温度高。
?润滑剂中混入杂物、水分等。
?内圈与外圈之间倾斜大。
对于工况系数a3，目前，未知因素很多，难于对各种工况一一做出定量表示。并且，轴承特性系数也受工况影响a2。所以也可以把a2X a3为一个数来处理。在常规润滑条件下a2X a3可以取1，但在润滑油粘度过低时，a2X a3可以取0.2。如果轴承没有倾斜工况等的影响，并使用粘度高的润滑油，运转温度有足够的流体油膜保证时，a2X a3可以取2。
4结论
本文首先研究了滚子轴承额定基本寿命的计算流程和方法，在此基础上，将润滑、材料、冲击、粉尘、温度、转速、可靠性等因素考虑到轴承的实际寿命，通过量化不同影响轴承寿命的因素，进而得到轴承的修正寿命，并研究及归纳主要厂商的轴承的修正寿命计算方法及流程，对预测轴承的实际寿命和优化转向架轴承检修周期具有重要意义。
参考文献：
[1]王勇.滚动轴承寿命计算[J].电机与控制应用，2009，36（7）：14-18.
[2]轴承的理论寿命和修正寿命计算方法浅论[J].于宏伟.精密制造与自动化.2009（03）
[3]NSK中国技术中心浦上正刚，武村浩道.NSK新寿命计算式的开发[J].轴承，2006（10）：45-48.
关键词：轴承；基本额定寿命；修正寿命；
1引言
轴承是转向架的核心部件之一，对电客车运行安全至关重要。轴承在不同应用工况下，如润滑、材料、冲击、粉尘、温度、可靠性、转速等，对轴承寿命影响较大，使轴承过早失效。对于不同的厂商轴承，其修正寿命计算思路基本相同，采用修正系数乘以基本额定寿命，但修正系数的个数、意义和取值都有所差别。因此，研究轴承的修正寿命对轴承选型、预测轴承的寿命和优化转向架检修规程具有重要意义。
2滚子轴承基本额定寿命计算流程
根据轴承内径或外径、轴承极限转速（考虑润滑方式）查询轴承表格，选出符合条件的轴承，读取选中轴承的相关参数如判断系数e、径向载荷系数X、轴向载荷系数Y、基本额定静载荷Cr等参数，用于计算轴承的当量动载荷P和当量静载荷Po，得到当量动载荷后计算轴承基本额定寿命L10，通过修正系数[1，2，3]乘以基本额定寿命计算修正寿命Lna。
2.1当量动载荷P计算
式中：P——径向当量动负荷（KN）；
Fr——实际径向负荷（KN）；
Fa——实际轴向负荷（KN）；
fd——考虑轴承受中等冲击，fd取1.2。
（1）对于圆柱滚子轴承，因为不能承受轴向载荷，系数X取1，Y取0，因此当量动载荷为：
（2）对于圆锥滚子轴承，根据Fa/Fr关系可取出相应的X和Y，即：
其中：e—判断系数，系数X1，X2，Y1，Y2，e根据轴承不同，取值不同，具体值可查轴承使用手册。
2.2当量静载荷Po计算
式中：P0——径向当量静载荷（KN）；
Fr——轴承实际径向负荷（KN）；
Fa——轴承实际轴向负荷（KN）；
（1）对于圆柱滚子轴承，系数X0取1，Y0取0，因此当量静载荷为：
（2）对圆锥滚子轴承，系数X0和Y0根据轴承不同，有不同的取值，具体可查数据库。
2.3基本额定寿命L10计算
其中：L10——基本额定寿命（h）；
n——轴承转速（r/min）；
Cr——径向基本额定动负荷（KN）；如果轴承运转温度大于120℃，需要对Cr进行修正，CT=gT Cr，gT的取值见表1；
P——径向当量动负荷（KN）。
3修正寿命Lna计算
对于不同的厂商轴承，其修正寿命计算思路相同（均采用修正系数乘以基本额定寿命），但修正系数的个数、意义和取值都有所差别。各厂商的修正寿命计算公式如表2所示，其中各个修正系数的选值详见轴承选型手册。
3.1SKF轴承寿命计算
SKF综合型录中额定寿命公式（ISO281：1990 /Amd2：2000规定）：
式中：Lmn——SKF额定寿命；
a1——可靠性系数；
aSKF——SKF寿命修正系数。
对于可靠性系数a1，通常可以由表3查取。
对于径向球轴承和径向滚子轴承，aSKF须分别从图1、图2查取。
为了查找图1、图2，需要确定k值，ηc值。k值是黏度比，也叫卡帕系数。它代表着轴承运行实际施加润滑剂的黏度与在这种工况下形成润滑所需要最小黏度的比值：
式中：k——黏度比（卡帕系数）；
V——润滑剂实际工作黏度，mm2/s，由图3查出；
v1——形成润滑所需要的最小黏度，由图4查出。
对于油脂润滑污染系数ηc可以从表3查出，Pu为轴承疲劳持久极限载荷（N或kN）；P为轴承当量动载荷（N或kN）。
至此，轴承寿命计算的全部参数都已经查询和计算完毕，可以得到轴承的修正寿命结果。得到结果后，通过与设计要求对比，来判断校核初算轴承是否恰当，直至达到要求为止。
表4 污染系数
3.2FAG轴承寿命计算
式中，a23根据润滑剂粘度系数k=ν/ν1来查取（见图5），ν为轴承实际工作温度下的粘度，ν1为按给定图表查取的润滑油基础粘度。在k[0，14]时，k越大a23也越大，相应的轴承寿命越长。当k>4时，a23趋于恒等于k=4时的相应值。
3.3NTN轴承寿命计算
式中：
a1——通常按90%的可靠性进行计算，即a1=1.0，如果在航空发动机中，如果轴承的寿命影响人类活动，那么轴承寿命的可靠性要调高到超过90%，由表3查取；
a2——在通常情况下取1，当使用性能好的材料和改进的制造方法制造时a2>1.0；当使用温度超过120℃时，NTN轴承的使用寿命会受到影响，具体看表5；
a3——用于调整润滑条件、转动速度、工作温度和其它运行条件对轴承寿命的影响具体看图6。
3.4NSK轴承寿命计算
式中：
a1——通常按90%的可靠性进行计算，即a1=1.0，其它可靠度可查表3；
a2——NSK全部采用经过精选的真空脱气轴承钢材，寿命明显提高，在通常情况下取a2>1；
a3——用于轴承工况，特别是补偿润滑条件对轴承疲劳寿命的影响的修正系数。如果内圈和外圈之间没有倾斜，轴承运转中有足够的油膜厚度时，可以设a3≥1。但下述场合，a3<1：
?套圈与滚动体的接触部分润滑油粘度低。
?滚动体的线速度低。
?轴承温度高。
?润滑剂中混入杂物、水分等。
?内圈与外圈之间倾斜大。
对于工况系数a3，目前，未知因素很多，难于对各种工况一一做出定量表示。并且，轴承特性系数也受工况影响a2。所以也可以把a2X a3为一个数来处理。在常规润滑条件下a2X a3可以取1，但在润滑油粘度过低时，a2X a3可以取0.2。如果轴承没有倾斜工况等的影响，并使用粘度高的润滑油，运转温度有足够的流体油膜保证时，a2X a3可以取2。
4结论
本文首先研究了滚子轴承额定基本寿命的计算流程和方法，在此基础上，将润滑、材料、冲击、粉尘、温度、转速、可靠性等因素考虑到轴承的实际寿命，通过量化不同影响轴承寿命的因素，进而得到轴承的修正寿命，并研究及归纳主要厂商的轴承的修正寿命计算方法及流程，对预测轴承的实际寿命和优化转向架轴承检修周期具有重要意义。
参考文献：
[1]王勇.滚动轴承寿命计算[J].电机与控制应用，2009，36（7）：14-18.
[2]轴承的理论寿命和修正寿命计算方法浅论[J].于宏伟.精密制造与自动化.2009（03）
[3]NSK中国技术中心浦上正刚，武村浩道.NSK新寿命计算式的开发[J].轴承，2006（10）：45-48.