技术需完善我国轴承寿命强化试验方兴未艾金属垫片

技术需完善我国轴承寿命强化试验方兴未艾

随着人们对轴承研究的不断深入，疲劳寿命及其可靠性作为轴承最重要的性能，已引起各轴承生产单位及相关用户的广泛关注。但由于影响其疲劳寿命的因素太多再加上轴承疲劳寿命理论仍需完善，进行寿命试验无疑成为评定这项指标的唯一有效途径。低载荷、高转速的常规寿命试验方法费时费力而且试验结果的可靠性差，而先进的轴承疲劳寿命强化试验机及试验方法的使用在我国才刚刚起步，应用范围有待进一步扩大。如何加强寿命试验技术的交流与合作，促进轴承疲劳寿命快速试验技术的发展，推广轴承疲劳寿命快速试验技术的应用，是今后很长一个时期内轴承行业面临的问题。

国内轴承寿命试验技术现状

我国轴承寿命试验工作，相对于SKF、INA/FAG、Timken、NSK、NTN、KOYO等国外轴承公司而言起步较晚、规模较小。目前已在洛阳轴承研究所、杭州轴承试验研究中心等单位建立了各自的轴承寿命及可靠性和性能试验基地，承担了我国轴承行业的轴承寿命及可靠性和性能试验工作。当前正处于大量积累试验数据的阶段，以便在未来的适当时机，正式提出国产轴承寿命计算各修正系数的推荐值。

从上世纪80年代中期开始，各轴承科研及生产单位，先后自主开发和引进了国外轴承公司的一些新型轴承测试设备，填补了国内某些轴承测试领域的空白。如杭州轴承试验研究中心以联合国援助资金高价从美国引进了B型轴承寿命强化试验机。在引进、消化和吸收的基础上，自主创新成功研发了ABLT型系列轴承寿命强化试验机，这对促进我国轴承寿命和性能试验技术的提高起到了一定的作用。

但是，目前大部分设备还属于模拟或功能试验的范畴，其试验内容与结果有局限性。而对轴承寿命的各种影响因素及轴承失效机理等基础性理论研究尚嫌不足，与世界先进水平仍有较大差距。随着我国加快建设轴承强国的步伐，用户提高对轴承寿命和性能的要求，轴承试验设备和试验方法将不断推陈出新，轴承寿命试验技术发展将呈现十分乐观的前景。

正确认识模拟试验的作用

随着科技的迅猛发展，轴承寿命试验标准及其理论也与时俱进，并呈现出自动化、智能化、个性化的发展趋势。

四十多年来，我国轴承行业一直沿用前苏联50年代的规范，用ZS型试验机进行寿命试验。这种方法试验周期长，消耗大，已不能满足当前生产和科研发展的需要。所以新开发的轴承寿命试验机均不同程度地采用自动化技术来解决这一问题。

智能化是自动化的进一步发展，可以根据标准，设定转速谱、载荷谱等以满足试验要求，同时试验结果可以用人工智能和专家系统等知识库技术来进行智能化处理，以达到多快好省的要求。

基于标准试验的个性化试验是指轴承寿命试验时与标准轴承寿命试验有所“偏离”，以达到某种特定试验条件的特殊试验需要。如在润滑油中加入金属粉末或污染物来研究其对轴承寿命的影响。

早在上世纪40年代美国就对产品的设计开始采用单因素环境模拟的研制试验与鉴定试验，以检验设计的质量与可靠性。至70年代发展到采用综合环境模拟可靠性试验（CERT）和任务剖面试验。为检验工艺则采用不带设计裕度的验收模拟试验。

随着环境模拟试验技术的发展与成熟，各国政府部门及军兵种相继颁布了一系列的国标、军标，以严格的法规形式来保证产品的质量和可靠性。很长一段时间以来，环境模拟试验便成为保障产品可靠性的主要手段。

模拟试验技术的不足之处是对设计和工艺缺陷未作专门处理，只分别通过鉴定试验与验收解决，因此潜在缺陷残留量仍不少，随时都可能在外场使用时出现故障，可靠性的增长靠自然反馈缓慢地实现，这时木已成舟，留给设计修改的时间与空间都极其有限，从而使市场竞争的优势大为降低。

在我国轴承行业，由于没有深刻全面理解模拟试验过程，模拟试验技术有被误导的倾向，片面夸大了模拟试验的作用。由于环境模拟耦合作用的复杂性和高成本，模拟试验技术呈现积木式、模块化的发展趋势。

激发试验势在必行

激发试验(Stimulation Test)又称环境应力激发试验，与模拟试验(Simulation Test)的思路相反，它是用人为的施加环境应力的方法，加速激出并清除产品的潜在缺陷来达到提高可靠性的目的，因此试验时不仅不求获得通过，反而要求激出的潜在缺陷越多越好，这一思路虽早为人知，但发展却比模拟试验慢得多。

最先从事快速试验技术国际化这方面工作并称得上先驱者的是G.K. Hobbs,K.A. Gray和L.W. Condra等人，他们称这种试验为高加速寿命试验（HALT）和高加速应力筛选（HASS）。前者针对设计，后者针对生产，方法的核心是施加大应力，一步步地加，一次次地排除缺陷，故也叫步进应力法，以此获得高可靠性。从80年代末至90年代初，相继在各工业部门推广使用，无一例外地取得了很大的成功，只是由于商业竞争与军事工业保密的原因至今仍有许多重大成果未解密发表，连名称尚未统一。

L. Condra在其系列论文中说，美国生产厂家在80年代认识到质量的重要性，深知市场只接受质高价廉的产品，到90年代又认识到可靠性的重要性，深知市场对产品不仅要求高的开箱率，而且要求在设计寿命期内确保性能良好不变。这是新一轮对可靠性的挑战，而RET正是满足这一挑战的最好方法。

Condra指出按传统的可靠性定义去应付瞬息万变的动态市场显得太被动了，厂家只对用户的条件（规范）负责，不对产品的使用负责必然导致在市场中的失败。于是90年代的一种进取性的市场可靠性定义便应时而生。

一种可靠的产品应随时都能完成用户需要其完成的任务。这样一来，厂家便变被动为主动，了解用户对产品的要求，关注市场的发展，不断改进更新产品，以上乘的质量可靠性换取不断扩大的市场占有份额，获取丰厚的利润回报，因此可靠性便不再是一种成本负担，相反可靠性正是商家追求的一种资产、一种财富。

但是，传统的可靠性试验既极费钱又极费时，必须要开发一种新的经济有效的替代法来适应这一需求，这便是RET法。RET技术的理论依据是故障物理学（Physics of failure），把故障或失效当作研究的主要对象，通过发现、研究和根治故障达到提高可靠性的目的。对当今高度复杂的电子或机电产品，要发现潜在故障并非易事，特别是一些“潜伏”极深的或间歇性故障，必须采用强化应力的方法强迫其暴露，实践证明RET法效果显著。

我国轴承行业还很少听说轴承寿命激发试验，更少有做过轴承寿命激发试验的。我们在与美国世界级国际大公司交流时，了解了他们用激发试验技术测试中国轴承寿命指标的情况。随着中国加入WTO，对外开放的不断深入，轴承寿命激发试验技术将大白于中国轴承行业。

轴承寿命强化试验前景乐观

诚然，要实施快速轴承寿命试验，必须要有相应的轴承寿命强化试验机，沿用传统的ZS型轴承寿命试验机“大马拉小车”式进行RET也能取得某种程度的成功。但是，由于承载能力、结构强度、系统刚性等技术参数所限，快速程度远不能到位。中国轴承行业最早对轴承寿命强化试验也心存疑虑，直到上世纪90年代中期，随着对外开放和交流的深入，德国大众汽车轴承质量评估强化试验的引入，这一问题才得以解决。但强化试验机短缺这一影响快速试验应用发展的瓶颈依然存在。对这一方面问题的研究仍然比较缺乏。

ABLT型系列轴承寿命强化试验机是我国自行设计研制，具有完全自主知识产权的新型寿命机，而滚动轴承寿命强化试验系统技术（A2BLT+F2AST）（Automatic Accelerated Bearing Life Tester & Fast Failure Analysis System Technology）方法研究就是解决这一难题的硬件和软件总成。在原机械部机械工业发展基金，浙江省自然科学基金资助成果基础上，杭州轴承试验研究中心一方面在硬件上研制成功了ABLT－1及ABLT－1A型寿命强化试验机，进一步开发A2BLT寿命强化试验机，并使ABLT型寿命试验机系列化。相继开发了ABLT-2、ABLT-3、ABLT-4、ABLT-5型寿命强化试验机。另一方面在软件上，进一步研究滚动轴承快速失效分析系统技术。包括快速失效诊断技术，快速失效分析技术，快速失效处理技术三大方面。经过十余年的持续改进，从ABLT-1到A2BLT，ABLT系列强化试验系统技术已日臻完善，并逐步得到国内外轴承公司及其用户认可，并有100余家轴承大公司及其用户选购了ABLT系列轴承强化试验机。

目前，随着经济全球化，资源本地化的加剧，国际上轴承制造商及轴承大用户对提高轴承综合质量，尤其是提高轴承寿命及其可靠性的需求与日俱增。国际大公司将进一步加大对轴承实施全球采购的力度，轴承寿命快速试验国际化趋势将十分明显。

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