JBT 50093-1997 滚动轴承 寿命及可靠性试验评定方法

J11JB/T50093－1997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/CQ37—91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/T50093－199711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昀新版本的可能性。GB/T307.3—1996滚动轴承通用技术规则GB/T6391—1995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，hL10：基本额定寿命，hL10t：基本额定寿命的试验值，hL：被考核轴承平均寿命的预估计值，hLi：以试验时间表示的第i个轴承的实际寿命，hK：寿命比，K=1010LLtR：可靠度，R=bVLe)(−；当T=Lb时，R=bVTe−Re：与L10t相应的L10时的可靠度试验值，Re=bvLe)(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=bniiEL∑=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，∑=niiL1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/T50093－19971998-01-01实施JB/T50093－19972μα：接受门限系数μβ：拒绝门限系数α：合格风险或显著水平，1—α为置信度β：不合格风险λ（L）：失效率函数，λ（L）=Vb·1−bVL4基本要求4.1依据GB/T307.3，L10t应不小于按GB/T6391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。5.4E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1234α0.30.30.30.2风险β0.20.30.50.77检验判定依据7.1t1i及t2i的计算（式中μα、μβ值见表2）t1i=（L/E）μα（i=0，1，…，5）第i个轴承失效时的接受门限。t2i=（L/E）μβ（i=0，1，…，5）第i个轴承失效时的拒绝门限。JB/T50093－19973其中，L=KZVb=KZ×9.01ln10bL=KZ×10536.010bL判定计算格式如下：i012345t1it10t11t12t13t14t15t2it21t22t23t24t25表2与α、β对应的门限系数μα、μβ值i012345α0.20.31.6041.2042.9942.4394.2793.6165.5154.7626.7215.8907.9067.006β0.20.30.50.70.8241.0981.6782.4391.5351.9152.6743.6162.2972.7653.6724.7623.0903.6354.7615.8903.9044.5155.6707.0067.2判定式若：0≤i＜5当Ti＞t1i，合格。当Ti＜t2i，不合格。当t2i≤Ti≤t1i，继续试验。若：i=5当t15–T5≤T5–t25，合格。当t15–T5＞T5–t25，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3K与Re对应值K11.523451020Re％9094969898.59999.999.998.2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=150h，由L=1×1×10536.01505.1t1i=（L/12）μα=1453μ0.3JB/T50093－19974t2i=（L/12）μβ=1453μ0.2算出t1i及t2i，其判定格式为：i012345t1i1749354452546919855810180t2i11972230333844905673当L1=150h，T1=1501.5=1837，因t21＜T1＜t11，继续试。当L2=100h，且为替换轴承，则T2=（L1+L2）1.5=2953，继续试。当L3=364h，T3=L5.13=6945＞t13，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=100h，L=2×1.05×10536.01005.1t1i=1661μαt2i=1661μβ算出t1i及t2i，其判定格式为：i012345t1i2000405160067910978311637t2i18243181459360387499当试至159h，尚无失效轴承出现，因T0=Lb0=1591.5=2005＞t10，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=72h，E=20，检验水平2进行比较检验。甲厂产品在305h时，失效1套，其余19套全部超过550h；乙厂分别在427h和503h时，各失效1套，其余18套全部超过550h，试比较两厂的Re。甲厂：L1=305h，视L2=550h乙厂：L1=427h，L2=503h，视L3=550h试取K=10t1i=3044μαt2i=3044μβi1234t1i7424110071449617929t2i33425829841711065甲厂：T1=3051.5=5327T2=5501.5=12899＞t12乙厂：T1=4271.5=8824＞t11均达到K=10要求当取K=11时t1i=3348μαt2i=3348μβi12345JB/T50093－19975t1i816612106159431972023456t2i3676641192571217015116甲厂：T2=5501.5＞t12，达到K=11要求。乙厂：T1=4271.5=8824＞t11，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=1–R=1–bvLe)(−，写成对数形式lglgF−11=blgL–A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=blgV—lglgV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）=4.03.0+−ni，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）=0.3～0.7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=bvLe)(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昀短寿命，即可停试。然后用各组的昀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6～8组，每组2～4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。现试得每组的昀短寿命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）=4.083.0+−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）=4.043.01+−=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·bn1。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/T50093－19976图1轴承用韦布尔分布图JB/T50093－1997711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=RebLL10或RL=0.90btLL1011.2E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：iELiLribLLbLLRRiE−=−∑][]1[)()()(000=β或1–α。称α为生产方风险。当r=0时，ELbLLR][)(0=β。称β为使用方风险。例：4套轴承同时上机试验，若L0=200h无失效发生，求L分别为100h、200h时的RL值。由于b=1.5，β=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Re≥0.90，取β=0.3时，需要E≥12。当取α=0.3时，由于RL变大，E=4即可。11.3已知失效率λ（L）时：11.3.1给定生产方风险α，则可接受的失效率（上限）λ0（L）=nLb−−)1ln(α，相应的平均寿命0L=bLbLb1)(01−λ·Γ(b1+1)，此时RL由等式LR=bLbRLbL1ln)(01−•−λ来估计。函数Γ(b1+1)的值可查《数学手册》。11.3.2给定使用方风险β