一、計(jì)算法預(yù)測

　　依據(jù)公式計(jì)算

　　在機(jī)械工程領(lǐng)域，NTN軸承是一種廣泛應(yīng)用于各種旋轉(zhuǎn)設(shè)備中的關(guān)鍵部件。其疲勞壽命的準(zhǔn)確預(yù)測對于設(shè)備的可靠性、安全性以及整體性能有著非常重要的意義。NTN軸承疲勞壽命的估計(jì)方法主要分為計(jì)算方法和試驗(yàn)兩種。

　　計(jì)算法在實(shí)際工程應(yīng)用中占據(jù)著重要的地位。按規(guī)定公式和計(jì)算規(guī)則計(jì)算出來的NTN軸承疲勞壽命被定義為計(jì)算疲勞壽命。這里所算出的總轉(zhuǎn)數(shù)值規(guī)定為內(nèi)圈或軸圈轉(zhuǎn)動(dòng)（此時(shí)外圈或座圈為固定）時(shí)的總轉(zhuǎn)數(shù)值。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和設(shè)備維護(hù)中，斷大多數(shù)情況下，采用標(biāo)準(zhǔn)的壽命計(jì)算方法來估計(jì)NTN軸承的使用壽命是一種常見的做法。這是因?yàn)樵趯?shí)際操作中，如果對每一個(gè)特定的使用場合，都抽取足夠數(shù)量的NTN軸承進(jìn)行壽命試驗(yàn)，將會(huì)面臨巨大的挑戰(zhàn)。從經(jīng)濟(jì)角度來看，進(jìn)行大規(guī)模的軸承壽命試驗(yàn)需要投入大量的資金用于購買試驗(yàn)設(shè)備、軸承樣本以及相關(guān)的試驗(yàn)耗材等。例如，高精度的試驗(yàn)設(shè)備價(jià)格昂貴，而且需要定期維護(hù)和校準(zhǔn)，這無疑增加了試驗(yàn)成本。從時(shí)間方面考慮，一個(gè)完整的軸承壽命試驗(yàn)可能需要持續(xù)很長時(shí)間，尤其是對于那些在高負(fù)荷、特殊工況下使用的軸承，其試驗(yàn)周期可能長達(dá)數(shù)月甚至數(shù)年。這對于需要快速獲取軸承壽命信息以進(jìn)行設(shè)備設(shè)計(jì)和維護(hù)的企業(yè)來說是難以接受的。另外，從勞動(dòng)量上看，試驗(yàn)過程涉及到軸承的安裝、調(diào)試、數(shù)據(jù)采集、分析等多個(gè)環(huán)節(jié)，需要大量的人力投入。所以，綜合考慮這些因素，計(jì)算法成為了常用的手段之一。這種計(jì)算法是基于大量的理論研究和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)綜合評述出來的，它通過對軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料特性、工作載荷、轉(zhuǎn)速等多種因素進(jìn)行綜合分析，利用特定的數(shù)學(xué)公式來估算軸承的疲勞壽命。雖然計(jì)算法存在一定的誤差，但在滿足工程精度要求的情況下，能夠?yàn)楣こ處熖峁┛焖佟⒂行У妮S承壽命預(yù)測結(jié)果。

　　二、試驗(yàn)法預(yù)測

　　疲勞壽命試驗(yàn)

　　在NTN軸承的研究和質(zhì)量控制過程中，試驗(yàn)法預(yù)測也是不可或缺的一部分。按照規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法（滾動(dòng)NTN軸承疲勞壽命試驗(yàn)規(guī)程），需要在使用性能上能滿足為一方法所規(guī)定各項(xiàng)要求的試驗(yàn)機(jī)上，對一批NTN軸承進(jìn)行抽樣疲勞壽命試驗(yàn)。這種試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)和制造是一個(gè)復(fù)雜的工程，它需要能夠龑地模擬軸承在實(shí)際工作中的各種工況，包括不同的載荷、轉(zhuǎn)速、溫度等條件。試驗(yàn)機(jī)的精度和穩(wěn)定性直接影響到試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

　　在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，從試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中得到的實(shí)際試驗(yàn)壽命，即為被試NTN軸承所代表的該批NTN軸承的疲勞試驗(yàn)壽命。滾動(dòng)軸承疲勞壽命試驗(yàn)有著只特的試驗(yàn)理念和方法。它是充分的潤滑更大限度地抑制滾動(dòng)NTN軸承的磨損因素，采用強(qiáng)化的負(fù)荷與轉(zhuǎn)速以突出NTN軸承疲勞因素的一種強(qiáng)化的疲勞壽命試驗(yàn)方法。這種試驗(yàn)方法的目的是在較短的時(shí)間內(nèi)獲取軸承的疲勞壽命信息。然而，這種試驗(yàn)方法只是在十分必要或重要的情況下才使用。這主要是因?yàn)槠涑杀据^高。起初，試驗(yàn)設(shè)備的購置成本高昂，而且需要專門的場地和維護(hù)人員。然后，試驗(yàn)過程中需要消耗大量的能源，特別是在采用強(qiáng)化的負(fù)荷與轉(zhuǎn)速條件下，試驗(yàn)機(jī)的能耗會(huì)顯著增加。再者，為了保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，需要使用高質(zhì)量的試驗(yàn)軸承樣本，這也增加了試驗(yàn)的成本。另外，試驗(yàn)過程中的數(shù)據(jù)采集和分析也需要專業(yè)的技術(shù)人員和龑的儀器設(shè)備，這進(jìn)一步提高了試驗(yàn)的成本。所以，盡管試驗(yàn)法能夠直接獲取軸承的疲勞壽命數(shù)據(jù)，但由于成本的限制，它不能被廣泛應(yīng)用于所有的NTN軸承疲勞壽命預(yù)測場景。

　　三、影響NTN軸承疲勞壽命的因素

　　材料因素

　　NTN軸承的材料特性對其疲勞壽命有著根本性的影響。在軸承的設(shè)計(jì)和制造中，套圈及滾動(dòng)體材料要求具備多種優(yōu)良特性。硬度高是其中一個(gè)重要的特性，高硬度能夠使軸承在承受載荷時(shí)不易發(fā)生變形，從而保證軸承的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。抗?jié)L動(dòng)疲勞性能強(qiáng)也是關(guān)鍵的一點(diǎn)，因?yàn)樵谳S承的長期運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，滾動(dòng)體與套圈之間不斷地發(fā)生接觸和滾動(dòng)，這種反復(fù)的應(yīng)力作用容易導(dǎo)致材料疲勞，如果材料的抗?jié)L動(dòng)疲勞性能差，軸承的壽命將會(huì)大大縮短。耐磨損特性同樣不可或缺，軸承在工作過程中，由于滾動(dòng)體與套圈之間的摩擦以及可能存在的雜質(zhì)顆粒的磨損作用，需要材料具有良好的耐磨損能力，以減少磨損對軸承精度和壽命的影響。另外，尺寸穩(wěn)定性好也是材料的一個(gè)重要要求，在不同的工作溫度和載荷條件下，軸承的尺寸應(yīng)保持相對穩(wěn)定，否則可能會(huì)影響軸承的配合精度，進(jìn)而影響其使用壽命。

　　在材料的微觀結(jié)構(gòu)方面，非金屬夾雜物是一個(gè)需要重點(diǎn)關(guān)注的因素。非金屬夾雜物多則容易引疲勞龜裂，這是因?yàn)檫@些夾雜物在材料內(nèi)部形成了應(yīng)力集中點(diǎn)。當(dāng)軸承在承受載荷時(shí)，這些應(yīng)力集中點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生局部的高應(yīng)力區(qū)域，伴隨時(shí)間的推移和載荷的反復(fù)作用，這些區(qū)域容易產(chǎn)生裂紋并逐漸擴(kuò)展，更終導(dǎo)致軸承疲勞失效。故非金屬夾雜物越少，材料越清潔，滾動(dòng)球軸承壽命則越長。NTN軸承采用了通過真空脫氣處理以及爐外精煉的技術(shù)手段，降低了含氧量和非金屬雜物的清潔的材料，如真空溶解鋼（VIM，VAR）或店渣重溶鋼（ESR）的清潔度更高，這些材料多用于要求長壽命，高可靠性能的軸承。例如，在一些高端精密設(shè)備中，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)、數(shù)控機(jī)床等，對軸承的可靠性和壽命要求龑高，采用這些清潔材料制造的NTN軸承能夠更好地滿足設(shè)備的運(yùn)行要求。

　　使用環(huán)境因素清潔與干燥

　　NTN軸承的使用環(huán)境對其疲勞壽命有著顯著的影響，其中保持NTN軸承表面清潔、干燥是非常重要的一個(gè)方面。在實(shí)際的工業(yè)環(huán)境中，灰塵、雜質(zhì)等污染物無處不在。如果這些污染物進(jìn)入軸承內(nèi)部，將會(huì)對軸承的潤滑效果和性能產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。例如，灰塵顆粒可能會(huì)嵌入到滾動(dòng)體與套圈之間的接觸表面，增加摩擦系數(shù)，導(dǎo)致磨損加劇。與此同時(shí)，這些顆粒還可能破壞軸承的潤滑膜，使?jié)櫥Ч儾睿M(jìn)而影響軸承的散熱能力。在高溫工況下，由于潤滑不良，軸承內(nèi)部的溫度會(huì)迅速升高，這不僅會(huì)降低軸承的使用壽命，還可能導(dǎo)致軸承卡死等嚴(yán)重故障。

　　定期檢查并清潔NTN軸承的表面是一種有效的預(yù)防措施。對于一些在惡劣環(huán)境下工作的設(shè)備，如礦山機(jī)械、建筑機(jī)械等，更應(yīng)該加強(qiáng)對軸承的清潔工作。在檢查過程中，需要使用專門的清潔工具和方法，避免對軸承表面造成損傷。確保軸承工作環(huán)境干燥也是非常重要的。濕氣是軸承的大敵，因?yàn)闈駳饪赡軐?dǎo)致軸承銹蝕和損壞。當(dāng)軸承表面存在水分時(shí)，在氧氣的作用下，金屬表面會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)，形成鐵銹。鐵銹的存在會(huì)破壞軸承的表面光潔度，增加摩擦，并且鐵銹的體積比金屬大，會(huì)導(dǎo)致軸承內(nèi)部的配合間隙變小，影響軸承的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在一些潮濕的環(huán)境中，如造紙廠、食品加工廠等，需要采取有效的防潮措施，如安裝除濕設(shè)備、使用密封性能良好的軸承外殼等，以保護(hù)NTN軸承不受濕氣的侵害。 -潤滑維護(hù)

　　潤滑對于NTN軸承的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和疲勞壽命有著不可忽視的作用。定期檢查NTN軸承的潤滑劑狀態(tài)（包括量和質(zhì)量）是保證軸承良好潤滑的關(guān)鍵。根據(jù)NTN軸承的型號和使用條件適量添加或更換潤滑劑是一項(xiàng)需要龑操作的工作。不同型號的軸承對潤滑劑的需求量和要求是不同的。例如，小型軸承由于其內(nèi)部空間較小，所需的潤滑劑量相對較少，而大型軸承則需要更多的潤滑劑。與此同時(shí)，不同的工作條件，如高速旋轉(zhuǎn)、高負(fù)荷、高溫等，對潤滑劑的性能也有不同的要求。如果潤滑劑的量過多，可能會(huì)導(dǎo)致軸承過熱和潤滑不良。過多的潤滑劑在軸承內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生攪拌作用，這種攪拌會(huì)消耗能量并轉(zhuǎn)化為熱量，使軸承溫度升高。而且，過多的潤滑劑還可能會(huì)將雜質(zhì)帶入軸承內(nèi)部，影響軸承的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　對于使用潤滑油的NTN軸承，應(yīng)定期更換潤滑油并清洗軸承以去除舊油和雜質(zhì)。潤滑油在使用過程中會(huì)逐漸變質(zhì)，其潤滑性能會(huì)下降。變質(zhì)的潤滑油中可能含有磨損產(chǎn)生的金屬顆粒、灰塵等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)會(huì)加劇軸承的磨損。在更換潤滑油時(shí)，需要先將舊油徹底排出，然后使用合適的清洗劑對軸承進(jìn)行清洗，以確保軸承內(nèi)部的清潔。清洗后再加入新的潤滑油，并且要注意潤滑油的油位，不能過高或過低。對于使用潤滑脂的軸承，應(yīng)根據(jù)使用情況和制造商建議操作。潤滑脂的使用壽命相對較長，但也需要定期檢查其狀態(tài)。如果發(fā)現(xiàn)潤滑脂干涸、變色或者有雜質(zhì)混入，就需要及時(shí)更換。在添加潤滑脂時(shí)，也不能過量，一般來說，填充量不應(yīng)超過軸承內(nèi)部空間的三分之一到二分之一，否則也會(huì)影響軸承的散熱和正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　四、基于理論、數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)的研究現(xiàn)狀

　　理論研究

　　在NTN軸承疲勞壽命預(yù)測的研究領(lǐng)域，理論研究是構(gòu)建整個(gè)知識體系的基石。我國學(xué)者王騰進(jìn)行了對于不同條件下的載荷對深溝球軸承的接觸應(yīng)力和疲勞壽命的熱穩(wěn)態(tài)分析，這一研究具有重要的意義。在實(shí)際的軸承工作過程中，載荷是一個(gè)關(guān)鍵的影響因素。不同的載荷大小、方向和作用方式會(huì)對軸承的接觸應(yīng)力產(chǎn)生不同的影響。深溝球軸承作為一種常見的軸承類型，在各種機(jī)械設(shè)備中廣泛應(yīng)用。王騰的研究起初對不同條件下的載荷進(jìn)行了詳細(xì)的分析，通過建立數(shù)學(xué)模型，計(jì)算出在不同載荷作用下深溝球軸承的接觸應(yīng)力分布情況。這種接觸應(yīng)力的分析是理解軸承疲勞壽命的關(guān)鍵，因?yàn)檫^高的接觸應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致軸承材料內(nèi)部產(chǎn)生微觀裂紋，進(jìn)而影響軸承的疲勞壽命。

　　然后，王騰又將此結(jié)果進(jìn)行耦合實(shí)行熱 - 應(yīng)力分析軸承的疲勞壽命。在軸承的工作過程中，由于摩擦等原因會(huì)產(chǎn)生熱量，熱量的產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)致軸承溫度升高，而溫度的變化又會(huì)影響軸承的材料性能和應(yīng)力分布。例如，溫度升高會(huì)使軸承材料的硬度降低，從而影響其抵抗變形和疲勞的能力。通過熱 - 應(yīng)力耦合分析，可以更面面俱到地考慮各種因素對軸承疲勞壽命的影響，得到更接近實(shí)際情況的結(jié)果。

　　也有學(xué)者以L - P理論為基礎(chǔ)對不同工況載荷下的軸承疲勞壽命進(jìn)行了分析等。L - P理論是軸承疲勞壽命分析中的一個(gè)重要理論基礎(chǔ)，它通過對軸承的載荷、材料特性、幾何結(jié)構(gòu)等因素的綜合考慮，建立了一套計(jì)算軸承疲勞壽命的方法。這些學(xué)者在不同工況載荷下，運(yùn)用L - P理論對軸承疲勞壽命進(jìn)行分析，為不同工作條件下的軸承設(shè)計(jì)和壽命預(yù)測提供了理論依據(jù)。這些理論研究成果對NTN軸承疲勞壽命預(yù)測也有一定的參考意義，因?yàn)镹TN軸承在理論層面的疲勞壽命分析也會(huì)涉及到接觸應(yīng)力、載荷等因素的考量。雖然理論研究是在理想模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，但它為后續(xù)的數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)研究提供了理論框架和指導(dǎo)方向。

　　數(shù)值仿真研究

　　伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)值仿真研究在NTN軸承疲勞壽命預(yù)測中發(fā)揮著越來越重要的作用。數(shù)值仿真模擬為軸承的溫度、應(yīng)力和壽命分析提供了非常直觀且有效的手段。例如王露等人將有限元分析的結(jié)果與壽命數(shù)值仿真有機(jī)結(jié)合在一起，對于不同工況情形下的軸承疲勞壽命進(jìn)行了數(shù)值模擬并將此仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了進(jìn)一步的比較。

　　有限元分析是一種強(qiáng)大的數(shù)值計(jì)算方法，它可以將復(fù)雜的軸承結(jié)構(gòu)離散為有限個(gè)單元，通過對每個(gè)單元的力學(xué)行為進(jìn)行分析，得到整個(gè)軸承的應(yīng)力、應(yīng)變等信息。在對NTN軸承進(jìn)行有限元分析時(shí)，需要考慮軸承的幾何形狀、材料特性、載荷分布等多種因素。例如，對于不同類型的NTN軸承，如圓柱滾子軸承、圓錐滾子軸承等，其幾何形狀復(fù)雜多樣，有限元分析可以準(zhǔn)確地模擬這些復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)對軸承應(yīng)力分布的影響。與此同時(shí)，不同的材料特性，如彈性模量、泊松比等，也會(huì)影響軸承的力學(xué)性能，有限元分析能夠?qū)⑦@些材料特性納入計(jì)算模型中。

　　將有限元分析的結(jié)果與壽命數(shù)值仿真有機(jī)結(jié)合是一種創(chuàng)新的研究方法。壽命數(shù)值仿真基于一定的疲勞壽命理論，通過對軸承在不同工況下的應(yīng)力、應(yīng)變歷史進(jìn)行分析，預(yù)測軸承的疲勞壽命。在不同工況情形下，如高速旋轉(zhuǎn)、高負(fù)荷、變載荷等，軸承的應(yīng)力和應(yīng)變情況會(huì)發(fā)生很大的變化。通過數(shù)值仿真，可以模擬這些變化情況，從而預(yù)測疲勞壽命。然而，數(shù)值仿真結(jié)果需要與實(shí)際情況進(jìn)行對比驗(yàn)證。因?yàn)樵跀?shù)值仿真過程中，雖然考慮了很多因素，但仍然存在一些假設(shè)和簡化，與實(shí)際的軸承工作環(huán)境可能存在一定的差異。通過與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較，可以對數(shù)值仿真模型進(jìn)行修正和完善，提高數(shù)值仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。對于NTN軸承疲勞壽命預(yù)測來說，數(shù)值仿真可以模擬其在不同工況下的應(yīng)力、溫度等變化情況，從而預(yù)測疲勞壽命，這為軸承的設(shè)計(jì)、優(yōu)化和可靠性評估提供了一種好效率、經(jīng)濟(jì)的方法。

　　實(shí)驗(yàn)研究

　　實(shí)驗(yàn)研究是NTN軸承疲勞壽命預(yù)測的重要依據(jù)。如前面提到的按照規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法對NTN軸承進(jìn)行抽樣疲勞壽命試驗(yàn)。在實(shí)際研究中，各國學(xué)者也會(huì)針對不同類型的軸承在不同工況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果可以為NTN軸承疲勞壽命預(yù)測提供參考，尤其是在確定不同工況下的疲勞壽命系數(shù)等方面有重要意義。

　　在進(jìn)行NTN軸承的實(shí)驗(yàn)研究時(shí)，起初需要確定實(shí)驗(yàn)的類型和目的。例如，是進(jìn)行基礎(chǔ)的疲勞壽命試驗(yàn)，還是針對某種特殊工況下的性能測試。然后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪x擇合適的軸承樣本。樣本的選擇要具有代表性，能夠反映出所研究的軸承群體的特性。在實(shí)驗(yàn)過程中，需要龑控制各種實(shí)驗(yàn)條件，如載荷、轉(zhuǎn)速、溫度、潤滑條件等。這些條件的龑控制對于獲取準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果非常重要。例如，在研究高溫工況下NTN軸承的疲勞壽命時(shí)，需要使用專門的加熱設(shè)備來控制軸承的工作溫度，并且要保證溫度的均勻性。

　　不同類型的軸承在不同工況下的表現(xiàn)是不同的。例如，角接觸球軸承在承受軸向載荷時(shí)的疲勞壽命與深溝球軸承在相同載荷下的疲勞壽命可能會(huì)有很大的差異。各國學(xué)者通過對不同類型軸承在不同工況下的實(shí)驗(yàn)研究，可以深入了解軸承的性能特點(diǎn)，為建立更準(zhǔn)確的疲勞壽命預(yù)測模型提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持。與此同時(shí)，這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)還可以用于驗(yàn)證理論研究和數(shù)值仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性，促進(jìn)NTN軸承疲勞壽命預(yù)測技術(shù)的不斷發(fā)展。