2023 滚动轴承 寿命可靠性试验及评定方法

GB/T24607—2023

前言

本文件按照标准化工作导则第部分标准化文件的结构和起草规则的规定

GB/T1.1—2020《1:》

起草

。

本文件代替滚动轴承寿命与可靠性试验及评定与相

GB/T24607—2009《》,GB/T24607—2009

比除结构调整和编辑性改动外主要技术变化如下

,,:

更改了文件适用的尺寸范围见第章年版的第章

a)(1,20091);

增加了寿命可靠性试验原理一章见第章

b)“”(5);

更改了当量动载荷P的取值范围见年版的

c)(9.3.1,20096.5.1);

增加了数据处理方法参数区间估计法见

d)“”(11.3.2.2);

增加了试验报告一章见第章

e)“”(12)。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利本文件的发布机构不承担识别专利的责任

。。

本文件由中国机械工业联合会提出

。

本文件由全国滚动轴承标准化技术委员会归口

(SAC/TC98)。

本文件起草单位洛阳轴承研究所有限公司杭州人本轴承有限公司钱潮轴承有限公司瓦房店轴

:、、、

承集团有限责任公司浙江天马轴承集团有限公司洛阳轴承有限公司襄阳汽车轴承股份有限公

、、LYC、

司八环科技集团股份有限公司上海联合滚动轴承有限公司湖北新火炬科技有限公司洛阳轴承研究

、、、、

所检验检测有限公司山东洛轴所轴承研究院有限公司

、。

本文件主要起草人郑志功蒋迪永过松涛于长鑫赵有为刘文胜殷俊毅张强葛世东

:、、、、、、、、、

葛志华马小梅李鲁江任宏伟魏珊陆晓峰刘兆红

、、、、、、。

本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为

:

年首次发布为

———2009GB/T24607—2009;

本次为第一次修订

———。

Ⅰ

GB/T24607—2023

滚动轴承寿命可靠性试验及评定方法

1范围

本文件描述了轴承内径d为的一般用途滚动轴承在试验设备上进行的常规寿

()5mm~180mm

命可靠性试验及评定方法

。

本文件适用于对滚动轴承寿命与可靠性有要求的用户产品质量验收产品质量对比分析与评价也

、,

适用于轴承行业及第三方认证机构的验证试验项目验收考核评定和制造厂内部的试验

、、。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款其中注日期的引用文

。,

件仅该日期对应的版本适用于本文件不注日期的引用文件其最新版本包括所有的修改单适用于

,;,()

本文件

。

滚动轴承配合

GB/T275—2015

滚动轴承额定动载荷和额定寿命

GB/T6391—2010

滚动轴承词汇

GB/T6930

液压油

GB11118.1—2011(L-HL、L-HM、L-HV、L-HS、L-HG)

3术语和定义

和界定的以及下列术语和定义适用于本文件

GB/T6391—2010GB/T6930。

31

.

寿命试验testforlife

为估计或验证产品寿命而开展的试验

。

32

.

可靠性试验testforreliability

为了度量评价分析和提高产品可靠性水平而进行的试验

、、。

33

.

滚动轴承失效failuresofrollingbearing

由于缺陷或损伤而使滚动轴承不能满足预定的设计性能要求

。

34

.

图估法figureestimation

借助于威布尔概率图纸进行参数估计的方法

。

35

.

最佳线性不变估计法bestlinerinvariantestimation

利用最佳线性不变估计用表对参数进行估计的一种数值计算法

。

36

.

序贯法sequentialmethod

依据序贯试验对试验数据逐次进行分析判断的方法

。

1

GB/T24607—2023

37

.

置信区间confidenceinterval

由样本统计量所构造的总体参数的估计区间数值上等于参数估计上置信限与下置信限的差值

,。

38

.

合格评定conformityassessment

与产品过程体系人员或机构有关的规定要求得到满足的证实

、、、。

来源有修改

[:GB/T27000—2023,3.1,]

4符号

下列符号适用于本文件

。

b形状参数威布尔分布的斜率参数表征轴承寿命的离散程度或轴承寿命质量的稳定性

:,,

C基本额定动载荷

:,N

C最佳线性不变估计系数

I:

D最佳线性不变估计系数

I:

d轴承内径

:,mm

F轴向载荷

a:,N

F径向载荷

r:,N

FLi第i套轴承失效概率

():

Ii第i个失效数据序列号的修正值

:

i实际寿命由小到大排列的统计量序列号

:

非完全试验时实际寿命由小到大排列的统计量序列号

j:,

Li第i个轴承的试验时间

:,h

L平均寿命的预估计值运算过程中的中间量

:()

L基本额定寿命6

10:,10r

L基本额定寿命

10h:,h

L基本额定寿命的试验值

10t:,h

L中值额定寿命的试验值

50t:,h

M轴向载荷与径向载荷之比

c:

m分组淘汰试验的分组数

:

N样本量

:

N分组淘汰试验每一分组轴承的套数

':

N同时试验时可替换试验轴承的套数

:

P当量动载荷

:,N

R可靠度

e:

r失效套数

:

S径向载荷引起的轴承内部轴向分力

:,N

Ti假设的试验时间运算过程中的中间量

:()

X径向载荷系数

:

Y轴向载荷系数

:

Z质量系数与轴承结构材料工艺有关

':,、、

α合格风险或显著水平α为置信度

:,1-

不合格风险

β:

2

GB/T24607—2023

比例系数

η:

接受门限系数

μα:

拒绝门限系数

μβ:

ν尺度参数威布尔分布的特征寿命是当失效概率FL时的轴承寿命

:,,()=0.632,h

5寿命可靠性试验原理

对同一批轴承样品在相同的试验条件下进行试验统计轴承能够正常运转的转数或时间并应用相

,,

应评估方法对试验数据进行处理确定此批轴承产品的寿命可靠性参数

,。

6试验分类

61试验按照试验方法和试验目的进行划分

.。

62依据试验方法分类如下

.,。

完全试验方法一组轴承样品全部试验至失效

a):,。

截尾试验方法一组轴承样品试验至预定时间或试验至部分失效截尾试验方法又细分为以

b):,。

下三种

:

定时截尾试验一组轴承样品试验至预定的时间停止试验

1):,;

定数截尾试验一组轴承样品试验至预定的失效套数停止试验一般失效套数不应少于

2):,;

轴承样本量的最少应保证套

2/3(6);

分组淘汰试验一组轴承样品随机分组试验至每组出现一个失效样品停止试验

3):,,。

序贯试验一组轴承样品逐次按规则对停试样品进行判定一般失效套数不超过套

c):,。5。

63依据试验目的分类如下

.,:

验证试验用于用户的产品验收及第三方认证机构验证的试验一般采用截尾试验或序贯

a):,

试验

;

定期试验用于大批量生产的轴承制造厂需定期向用户提供的试验其质量要求同验证试验

b):,,;

鉴定试验当轴承结构材料工艺变更时需进行的试验一般采用完全试验或截尾试验

c):、、,。

7试验设备

71通用要求

.

711试验设备应为性能参数能够满足使用要求或性能考核能力且经定期校准的轴承寿命试验机

..,。

试验设备应具备试验过程中一些必要的监测手段如转速载荷温度振动润滑等参数的监测

,、、、、。

712同一批轴承样品应在主体结构性能参数相同的试验设备上进行试验

..,、。

713同一结构型式和同一外形尺寸的轴承样品的对比试验应在主体结构性能参数相同的试验设

..,、

备上进行试验

。

72与轴承配合的试验主轴和轴承座孔公差带要求

.

721当轴承内圈旋转外圈固定时与轴承配合的试验主轴和轴承座孔的公差带建议按表选取

..,,1。

722当轴承承受较大径向载荷时在保证轴承工作游隙的情况下应适当增加轴承内圈与试验主轴

..,,

配合的过盈量以防止运转过程中轴承内圈与试验主轴产生相对滑动

,。

723对于其他方式运转的轴承其配合应与用户协商确定

..,。

3

GB/T24607—2023

表1与轴承配合的试验主轴和轴承座孔的公差带

配合部位轴承类型轴承直径系列公差带

球轴承7、8、9、0、1k5

2、3、4m5,m6

与轴承内圈配合的试验主轴

滚子轴承8、9、0、1m5

2、3、4n6,p6

单向推力轴承全部系列

()p6

向心轴承全部系列

与轴承外圈配合的轴承座孔H7

推力轴承全部系列

H8

试验主轴及轴承座孔的极限偏差应符合附录的规定

GB/T275—2015A

8样品

81抽取样品

.

抽样检验时轴承样品应在检验合格的成品中随机抽取

,。

82样本量

.

推荐试验样本量为套套另备套套备用样品当用户有需求时可与用户协商确定

8~20,5~10。,

样本量

。

83样品编号

.

轴承样品应有清晰可辨的唯一性标识

。

9试验条件

91通用要求

.

试验条件可以根据轴承参数制定也可以根据轴承使用工况制定制定试验条件时需考虑温度

,。,、

轴承接触应力主轴挠度等因素对轴承的影响对常规轴承试验采用循环油润滑时轴承外圈温度不

、。,,

宜超过采用脂润滑时轴承外圈温度不宜超过

95℃;,80℃。

92试验转速

.

轴承内圈旋转时试验转速一般为轴承极限转速的当用户有需求时可与用户协商

,20%~60%,,

确定

。

93试验载荷

.

931总则

..

轴承试验载荷可根据当量动载荷进行选取当量动载荷P一般取基本额定动载荷C的

,20%~

通常参考试验转速高速试验选取较小载荷低速试验选取较大载荷对于轴向载荷F包括纯

35%。,,。a(

4

GB/T24607—2023

轴向载荷较大的试验P可适当加大仅承受径向载荷F或径向载荷F较大的试验若试验轴系的刚

),;rr,

度和挠度许可P也可适当加大

,。

注当用户有特殊要求时试验载荷能与用户协商确定

:,。

932当量动载荷计算

..

当量动载荷计算分为以下三种情况

,。

仅承受径向载荷F时当量动载荷PF

a)r,=r。

仅承受轴向载荷F时当量动载荷PYF接触角α时PF

b)a,=a(=90°,=a)。

承受联合载荷时当量动载荷由公式给出

c),(1):

P=XF+YF

ra…………(1)

式中

:

XY值可在中查得

、GB/T6391—2010。

载荷分配应满足下列两个条件

:

FS

Ma-

)cF

1=r

轴承接触角α时M轴承接触角α时M

≤20°,c=0.25;>20°,c=0.5。

SηF

2)=r

其中η值应符合表的规定

,2。

表2η值

轴承类型接触角η

10°0.25

15°0.35

25°0.60

角接触球轴承

30°0.70

35°0.85

40°1.00

45°1.25

圆锥滚子轴承Y

—1/(2)

为使用方便以上两个条件可转化为

,:

P

F=

rX+YM+…………(2)

(cη)

F=FM+η

ar(c)…………(3)

94轴承的润滑

.

941油润滑

..

9411润滑油牌号

...

润滑油应采用符合规定的液压油当试验载荷较大试验温度较高

GB11118.1—2011L-HM32。、

时可选择黏度等级较高的液压油如等特殊试验的循环润滑油包括油中添加

,,L-HM46、L-HM68。(

添加剂等应与用户协商确定

)。

5

GB/T24607—2023

9412润滑油质量管控

...

试验润滑油符合以下规定

:

润滑油应定期检验及时更换失效的润滑油

a),;

轴承常规寿命试验时润滑油中灰尘及机械杂质的颗粒不应大于并应使用专用的滤油

b),10μm,

装置以减少油中的杂质含量

,;

模拟润滑油杂质对轴承寿命影响的试验时机械杂质的颗粒可大于

c),10μm。

9413润滑油量

...

供油量应能保证试验中轴承样品的充分润滑

。

942脂润滑

..

9421脂润滑轴承试验应封闭试验轴承润滑油路

...。

9422开式脂润滑轴承试验用脂应与用户协商确定试验过程应监测轴承温度变化情况检查润滑

...。,

脂流失情况必要时补充润滑脂以免影响润滑效果

,,。

10试验步骤

101试验准备

.

1011安装前检查

..

试验前应对试验主体零件数量尺寸进行复核检验确保零件之间不发生干涉对与轴承内圈外

、,。、

圈配合的试验主轴轴承座孔尺寸进行复核检验确保满足相关图样和文件的技术要求

、,。

1012安装

..

10121轴承内圈与试验主轴的安装

...

轴承内圈与试验主轴的安装一般选用压装也可以选用热装密封轴承加热温度一般不超过

,,,

开式轴承加热温度一般不超过安装过程中安装力不应通过滚动体传递

80℃,100℃,。

10122轴承外圈与轴承座孔的安装

...

轴承外圈与轴承座孔的安装轻推轴承安装到位即可

,,。

102试验设备调试与校准

.

1021试验主体与试验设备组装后转动试验主轴试验主轴应旋转灵活不应有阻滞现象试验设备

..,,,,

各系统能正常工作

。

1022使用校准过的转速表核查试验转速使其误差控制在设定值的范围内

..,±2%。

1023使用校准过的力传感器砝码压力表等仪器核查试验载荷使其误差控制在设定值的范

..、、,±2%

围内

。

1024有温度要求的试验应对测温仪器校准

..,。

103跑合试验

.

油润滑轴承试验应打开润滑油路对试验轴承充分润滑油润滑或脂润滑轴承应先施加少量载

,,。

荷再启动试验机使轴承开始运转当施加联合载荷时应先施加轴向载荷再施加径向载荷一般情

,,。,,。

6

GB/T24607—2023

况下内应将载荷和转速缓慢加至设定值当试验载荷较大或温升变化较快时应适当延长跑合时

,3h;,

间一般不超过

,24h。

104正式试验

.

跑合试验后进入正式试验试验过程中记录监测数据及试验时间转速载荷温度应控制在要求

,,。、、

的范围之内

。

105数据采集

.

试验中由于非轴承本身的原因如设备原因人为原因意外事故等造成的样品失效不应计入正

(、、),

常失效数据中

。

记录试验原始数据保持数据完整正确试验时间统计一般应精确到分当用户有需求

,、。(min)。

时可与用户协商确定

,。

106试验终止

.

试验至预定时间或轴承失效应停止试验

,。

107试验结束后的检查

.

试验结束后应对样品检查判定样品是否失效必要时在试验报告中可对典型失效样品进行原

,,。,

因分析

。

失效包括

:

疲劳失效试验轴承套圈或滚动体工作表面基体金属出现剥落有下列情况之一应判定轴承

a):。

疲劳失效

:

剥落深度

1)≥0.05mm,

球轴承零件剥落面积2

2)≥0.5mm,

滚子轴承零件剥落面积2

3)≥1.0mm;

其他失效轴承样品零件散套断裂卡死保持架脱落烧结密封件变形润滑脂干结等

b):、、;、;;。

108试验样品处理

.

试验结束的轴承样品应妥善保存并对失效样品及其失效形貌拍照留存

,。

11试验数据分析与评定

111试验数据分析方法

.

1111威布尔分布函数

..

试验数据处理依据二参数威布尔分布进行分析威布尔分布函数如下所示

,:

L

-()b

FL=-ν

()1e…………(4)

对公式进行对数化处理后可表示为

(4),:

-

[-F(L)]1=b(L-ν)

lnln1lnln…………(5)

1112L10tL50t计算

..、

当FL时基本额定寿命的试验值为

()=0.10,:

1

L=ν×.b

10t010536…………(6)

7

GB/T24607—2023

当FL时中值额定寿命的试验值为

()=0.50,:

1

L=ν×.b

50t069315…………(7)

LL数据一般精确到个位数

10t、50t。

1113可靠度计算

..

轴承基本额定寿命可靠度为

:

.

010536

Lb-b.

010536

-(10h)LL-b

R=ν=(10t/10h)=Z'

eeee()…………(8)

R数据一般精确到两位有效数字

e。

112试验数据

.

样本量N经试验后获得的实际寿命是

,:

完全试验LLLiLNiN

:1≤2……≤……≤,=1,2,…,

截尾试验LLLiLrirrN

:1≤2……≤……≤,=1,2,…,;<

分组淘汰试验LLLiLmimmNN'

:1≤2……≤……≤,=1,2,…,;=/

序贯试验LLLLrr

:0,1,2,…,;≤5

113数据处理方法

.

1131概述

..

数据处理方法包括以下三种

:

图估法用于失效数据不少于个的试验数据处理

a):6;

最佳线性不变估计法用于N时的试验数据处理

b):≤25;

序贯法用于无失效数据或较少失效数据时的试验数据处理

c):。

1132图估法

..

11321参数点估计法

...

113211将失效数据从小到大排序

....。

i-.

113212计算各失效数据对应的F(Li)=03在威布尔分布图上依次描点横坐标为L纵坐

....N+.,[,

04

标为FL然后按照各点的位置配置分布直线配置直线时各点应交错且均匀地分布在直线两

()],。,,

边且FL附近的数据点与分布直线的偏差宜尽可能小

,()=0.3~0.7。

113213由直线求得LLν再分别求出b及R数据处理示例见附录

....10t、50t、,e,A。

11322参数区间估计法

...

试验数据经参数点估计法处理后可根据需求给出特征参数的区间估计数据处理示例见附录

,,A。

1133最佳线性不变估计法

..

11331完全试验

...

113311分别找出各失效数据对应的最佳线性不变估计系数CNNiDNNi

....I(,,)、I(,,)。

113312按照公式和公式计算出对应的参数b及ν代入公式和公式估算基本额定寿

....(9)(10),(6)(7)

命的试验值L和中值额定寿命的试验值L

10t50t。

113313按照公式计算该批试验轴承基本额定寿命的可靠度

....(8)。

8

GB/T24607—2023

N

-

1

bC(NNi)Li

=[I]