JB-T 50093-1997 滚动轴承 寿命及可靠性试验评定方法.pdf.pdf

J 1 1 JB/T 500931997 滚 动 轴 承 寿命及可靠性试验评定方法 （内部使用） 1997-06-20 发布 1998-01-01 实施 中华人民共和国机械工业部 发 布 前 言 本标准是对 JB/CQ 3791 的修订，主要修订了检验风险、 判定方法； 补充了参数图估计及可靠度 估计的评定方法。作为行业标准为首次发布。 本标准由全国滚动轴承标准化技术委员会提出并归口。 本标准起草单位：机械工业部洛阳轴承研究所。 本标准主要起草人：张洪友、单服兵。 JB/T 500931997 1 1 范围 本标准规定了滚动轴承基本额定寿命及可靠性的试验评定方法。 本标准适用于对滚动轴承寿命可靠性有要求的订户验收。 本标准也适用于轴承行业考核评定及制造厂内部考核评定。 2 引用标准 下列标准所包含的条文， 通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均 为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 GB/T 307.31996 滚动轴承通用技术规则 GB/T 63911995 滚动轴承额定动载荷和额定寿命 3 符号定义 L：滚动轴承寿命，h L10：基本额定寿命，h L10t：基本额定寿命的试验值，h L：被考核轴承平均寿命的预估计值，h Li：以试验时间表示的第 i 个轴承的实际寿命，h K：寿命比，K= 10 10 L L t R：可靠度， R= b V L e )( ；当 T=Lb时，R= b V T e Re：与 L10t 相应的 L10 时的可靠度试验值， Re= b v L e )( 10 b：韦布尔分布斜率，表示寿命数据的离散程度 V：韦布尔分布的特征寿命 Ti：伪试验时间，Ti= b n i i E L =1 ，第 i 个轴承失效时，n 个参试轴承试验时间之和除以 E 的商的 b 次方。其中， = n i i L 1 为总的轴承试验时间 E：有替换同时上机试验的轴承套数 Z：质量系数，与轴承加工工艺、材料有关的值 机械工业部 1997-06-20 批准 中 华 人 民 共 和 国 机 械 行 业 标 准 滚 动 轴 承 寿命及可靠性试验评定方法 （内部使用） JB/T 500931997 1998-01-01 实施 JB/T 500931997 2 ：接受门限系数 ：拒绝门限系数 ：合格风险或显著水平，1为置信度 ：不合格风险 （L） ：失效率函数，（L）=V b · 1 b V L 4 基本要求 4. 1 依据 GB/T 307.3，L10t 应不小于按 GB/T 6391 预测出的 L10，即 Re 不小于 0.90。 4. 2 产品批寿命可靠度水平的评定 4. 2. 1 按要求的 K 值，确定门限，检验判定达到与否。 4. 2. 2 通过调整 K 值，判定实际达到的质量水平。 4. 2. 3 可靠性评估：依据试验达到的 K 值，由表 3 查出相应的 Re。 4. 2. 4 通过估计参数 b、V，由图求 L10t 及 Re。 4. 2. 5 预测 L 时刻的可靠度 RL。 5 试验的一般规定 5. 1 试验条件、试验准备、试验过程、试验轴承失效分析均应符合有关标准的规定。 5. 2 试验中由于非产品本身的质量（如设备原因、人为原因、意外事故等）造成的样品失效，不计入 寿命考核数据。 5. 3 试验采用有替换试验序贯检验。按失效顺序逐次进行检验判定。 当有 5 套轴承失效时停试， 并做 出合格与否的判定结论。试验中，替换轴承的失效数据，也参与考核判定。 5. 4 E 的取值，一般应不小于 8 。要求检验周期短时，可加大 E 值；试验设备少时，可采用分段试 验法，以保持足够的 E 值。 6 检验判定参数 6. 1 质量系数： 球轴承 Z=1.05，滚子轴承及调心球轴承 Z=1。 6. 2 韦布尔分布斜率：b=1.5。 6. 3 检验水平：一般订户验收取水平 1或 2，行业考核取水平 2 或 3，制造厂内部试验取水平 3或 4， 如表 1 所示。 表 1 检验水平 水 平 1 2 3 4 0.3 0.3 0.3 0.2 风险 0.2 0.3 0.5 0.7 7 检验判定依据 7. 1 t1i 及 t2i 的计算（式中 、 值见表 2） t1i=（L/E） （i=0，1，5） 第 i 个轴承失效时的接受门限。 t2i=（L/E） （i=0，1，5） 第 i 个轴承失效时的拒绝门限。 JB/T 500931997 3 其中，L=KZVb=KZ× 9 . 0 1 ln 10 b L =KZ× 10536. 0 10 b L 判定计算格式如下： i 0 1 2 3 4 5 t1i t10 t11 t12 t13 t14 t15 t2i t21 t22 t23 t24 t25 表 2 与、 对应的门限系数、 值 i 0 1 2 3 4 5 0.2 0.3 1.604 1.204 2.994 2.439 4.279 3.616 5.515 4.762 6.721 5.890 7.906 7.006 0.2 0.3 0.5 0.7 0.824 1.098 1.678 2.439 1.535 1.915 2.674 3.616 2.297 2.765 3.672 4.762 3.090 3.635 4.761 5.890 3.904 4.515 5.670 7.006 7. 2 判定式 若：0i5 当 Tit1i，合格。 当 Tit2i，不合格。 当 t2iTit1i，继续试验。 若：i=5 当 t15T5T5t25，合格。 当 t15T5T5t25，不合格。 8 判定程序及判定例 8. 1 判定程序 a) 确定判定参数：Z、K、E 及检验水平； b) 计算 t1i 及 t2i 各数值； c) 按序贯检验，依失效顺序逐次判定，以确定所达到的指标 K； d) 由 K 查表 3，求出 Re。 表 3 K 与 Re 对应值 K 1 1.5 2 3 4 5 10 20 Re 90 94 96 98 98.5 99 99.9 99.99 8. 2 判定例 例 1：圆锥滚子轴承 30208，按 K=1，检验水平 1，E=12 考核。 取 L10=150 h，由 L=1×1× 10536. 0 150 5. 1 t1i=（L/12）=14530.3 JB/T 500931997 4 t2i=（L/12）=14530.2 算出 t1i 及 t2i，其判定格式为： i 0 1 2 3 4 5 t1i 1749 3544 5254 6919 8558 10180 t2i 1197 2230 3338 4490 5673 当 L1=150 h，T1=1501.5=1837，因 t21T1t11，继续试。 当 L2=100 h，且为替换轴承，则 T2=（L1+L2）1.5=2953，继续试。 当 L3=364 h，T3=L 5. 1 3 =6945t13，合格，停试。 判定该批产品达到了指标 K=1 的要求，查表 3 得Re=0.90。 例 2：6205 轴承，按 K=2，检验水平 2，E=12考核。 由于 Z=1.05，取 L10=100 h，L=2×1.05× 10536. 0 100 5. 1 t1i=1661 t2i=1661 算出 t1i 及 t2i，其判定格式为： i 0 1 2 3 4 5 t1i 2000 4051 6006 7910 9783 11637 t2i 1824 3181 4593 6038 7499 当试至 159 h，尚无失效轴承出现，因 T0=Lb 0=159 1.5=2005t 10，合格停试。判定该批轴承寿命达 到了指标 K=2 的要求，且 Re=0.96。 9 比较检验 需方要求知道产品批的实际寿命水平时，可用第 8 章的判定程序，通过试算来估计。对不同的产 品批，也可进行比较。 例： 甲乙两厂均生产 6205 轴承， 以 L10=72 h，E=20， 检验水平 2 进行比较检验。 甲厂产品在 305 h 时， 失效 1 套， 其余 19 套全部超过 550 h； 乙厂分别在 427 h 和 503 h 时， 各失效 1 套， 其余 18 套全部超过 550 h，试比较两厂的 Re。 甲厂：L1=305 h，视 L2=550 h 乙厂：L1=427 h，L2=503 h，视 L3=550 h 试取 K=10 t1i=3044 t2i=3044 i 1 2 3 4 t1i 7424 11007 14496 17929 t2i 3342 5829 8417 11065 甲厂： T1=3051.5=5327 T2=5501.5=12899t12 乙厂： T1=4271.5=8824t11 均达到 K=10 要求 当取 K=11 时 t1i=3348 t2i=3348 i 1 2 3 4 5 JB/T 500931997 5 t1i 8166 12106 15943 19720 23456 t2i 3676 6411 9257 12170 15116 甲厂：T2=5501.5t12，达到 K=11 要求。 乙厂：T1=4271.5=8824t11，达到 K=11 的要求。 由于两厂Re 均超过 0.999，可以认为两厂可靠度相当。 10 图估计参数，检验 L10t 及 Re 轴承寿命服从两参数韦布尔分布 F=1R=1 b v L e )( ，写成对数形式 lglg F1 1 =blgLA 时，在韦布 尔概率纸（见图 1）上（纵坐标为F，横坐标为 L）是以b为斜率，以V为特征寿命 F（V）=0.632 的一条直线， A=blgVlglgV 为常数，求出参数 V 及 b。直线可唯一确定。 10. 1 一般的图估计 对于失效数据一般不少于10个的试验评定， 可用概率纸作图估计。 通常按纵坐标 Fi（L）= 4 . 0 3 . 0 + n i ， 横坐标 Li 在图上描点，然后依各点的位置，配置分布直线B。应注意，所配置的直线，需各点交错， 均匀地分布在直线两边且 F（L）=0.30.7 附近的数据点与分布直线的偏差应尽可能小。其中n为试 验数据的个数，i=1，2，n。 由直线B求出b或V，再由 F（L10t）=0.10，Re= b v L e )( 10 ，分别求出L10t 及 Re。 10. 2 分组淘汰的图估计 分组淘汰法可缩短试验周期。 该方法只要得出了每组的最短寿命， 即可停试。 然后用各组的最短寿 命数据在概率纸上描点，配置直线A， 再由A求得产品批的分布直线B。通常分68组， 每组24套。 例：6205 轴承，L10=100，提供样本 32 套，分 8 组进行试验，每组 4 套同时上机。现试得每组 的最短寿命 Li 分别为 80，110，155，170，220，240，300，380，试用图估计参数 b 及 V。 第一步：由 8 个短寿命数据，求直线 A。 由于纵坐标上 Fi（L）= 4 . 08 3. 0 + i 对应的横坐标为 Li，故 8 个点的坐标值分别为： （0.083，80） ， （0.202，110） ， （0.917，380） ，将其描在概率纸上，按 10.1 方法配置直线 A。 第二步：由A求分布直线B。 1) 由于每组有4套轴承，故将待求的直线B上点M的纵坐标记为F1（L）= 4 . 04 3 . 01 + =0.159。 2) 作平行线三条：过 F（L）=50 作横坐标轴平行线与直线 A 交于点 C，过点 C 作纵坐标轴 平行线与过 F1（L）=0.159 的横坐标轴平行线交于点 M。 3) 过点 M 作直线 A 的平行线为 B。 第二步也可改由解析法求直线 B：当n为每组套数时，B的特征寿命 VB=VA· b n 1 。 第三步，由直线 B 求出的 b、V、L10t 及 Re 分别为b=2，V=460，L10t=155 及 Re=0.95。 将上述值绘于示图，见图 1。 图估计法， 适用于对参数b、V 有明确要求的需方。特别对于试验周期长短不很计较，又付得起较 多试验费用的需方，在选择估计方法时，应优先选择参数的一般图估计法。分组淘汰法，试验周期短， 风险比一般的图估计法也相应大一点。 JB/T 500931997 6 图 1 轴承用韦布尔分布图 JB/T 500931997 7 11 估计 L 时刻的可靠度 RL 如果使用图估计参数，RL 可直接在分布直线上查得。本标准只给出b已知时的两种解析方法。 11. 1 当 Re或L10t给定时： RL=Re b L L 10 或RL=0.90 b t L L 10 11. 2 E套轴承同时上机试验，试至L0时出现r套轴承失效，求L时刻可靠度RL，由下式解出： iE L i L r i b L L b L L RR i E = 1 )( )()( 0 00 = 或 1。称为生产方风险。 当r=0 时， E L b L L R )( 0 =。称为使用方风险。 例：4 套轴承同时上机试验，若 L0=200 h 无失效发生，求L分别为 100 h 、200 h 时的 RL 值。 由于 b=1.5，=0.3，E=4，r=0，代入上式可求得：RL=0.90、0.74。 若其余条件不变，当E=12 时，RL=0.96、0.90。 可以看出，增加样本容量 E 能增加可靠度；试至 t10（L0=L） 时无失效发生， 若要保证 Re0.90， 取 =0.3 时，需要 E12。当取=0.3 时，由于 RL 变大，E=4 即可。 11. 3 已知失效率（L）时： 11. 3. 1 给定生产方风险，则可接受的失效率（上限）0（L）= nL b )1ln( ，相应的平均寿命 0 L= b L bLb 1 )( 0 1 ·(b 1 +1)，此时 RL 由等式LR= b L b R L bL 1 ln )( 0 1 来估计。函数(b 1 +1)的值可查数 学手册 。 11. 3. 2 给定使用方风险， 则不可接受的失效率 （下限）1（L）= nL b ln ， 相应的平均寿命 1 L= b L bLb 1 )( 0 1 ·( b 1 +1)，此时 RL由等式LR= b L b R L bL 1 ln )( 1 1 来估计。 JB/T 500931997 中 华 人 民 共 和 国 机 械 行 业 标 准 滚 动 轴 承 寿命及可靠性试验评定方法 （内部使用） JB/T 500931997 * 机 械 科 学 研 究 院 出 版 发 行 机 械 科 学 研 究 院 印 刷 （北京首体南路 2 号 邮编 100044） * 开本 880×1230 1/16 印张 3/4 字数 16,000 1997 年 12月第一版 1997 年 12 月第一次印刷 印数 1500 定价 15.00元 编号 97241 机械工业标准服务网：http:/www .JB.ac.cn