(19)国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 CN 116822066 A (43)申请公布日 2023.09.29 (21)申请号 9.7 G06F 119/02 (2020.01) G06F 119/08 (2020.01) (22)申请日 2022.03.22 G06F 119/14 (2020.01) (71)申请人 中核核电运行管理有限公司 G06F 119/04 (2020.01) 地址 314300 浙江省嘉兴市海盐县秦三厂 25号楼 申请人 秦山核电有限公司 (72)发明人 林仲张晓光贾存真司先国 郭逸方力樊鹏飞刘强 孙庆男李政刘可燃杨秀敏 赵丹田亮胡跃华顾为柏 (74)专利代理机构 核工业专利中心 11007 专利代理师 孙成林 (51)Int.Cl. G06F 30/17 (2020.01) G06F 30/20 (2020.01) 权利要求书1页 说明书6页 (54)发明名称 一种滑动轴承使用寿命计算方法 (57)摘要 本发明属于机械领域，具体涉及一种滑动轴 承使用寿命计算方法。包括如下步骤：步骤1：计 算基本额定寿命；步骤2：计算可靠性因素和环境 因素；步骤3：计算使用寿命。本发明的有益效果 在于：在滑动轴承的寿命预测方面建立了寿命预 测模型，并通过相关参数的估计，折算出这类滑 动轴承基本额定寿命和使用寿命；从定量化的角 度提出了滑动轴承的寿命预测方法和结论，为后 续重要设备、部件的剩余寿命计算、使用寿命计 算等研究工作有很好的参考借鉴。 A 6 6 0 2 2 8 6 1 1 N C CN 116822066 A 权利要求书 1/1页 1.一种滑动轴承使用寿命计算方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤1：计算基本额定寿命； 步骤2：计算可靠性因素和环境因素； 步骤3：计算使用寿命。 2.如权利要求1所述的一种滑动轴承使用寿命计算方法，其特征在于，所述的步骤1中 的基本额定寿命计算如下 或G＝60f Gh 式中：G为基本额定寿命，G为基本额定使用寿命，b为载荷条件系数，b为温度系数，p h 1 2 为给定轴承载荷，V为平均滑动速度，f为变动频率。 3.如权利要求2所述的一种滑动轴承使用寿命计算方法，其特征在于，所述的步骤1中， b ＝0.2。 1 4.如权利要求1所述的一种滑动轴承使用寿命计算方法，其特征在于，所述的步骤2中， 可靠性因素计算如下，泵运转可靠度为： R ＝1‑f 泵 泵 S＝100·R 轴承。 5.如权利要求4所述的一种滑动轴承使用寿命计算方法，其特征在于，所述的步骤2中， ‑04 f ＝2.94E 。 泵 6.如权利要求4所述的一种滑动轴承使用寿命计算方法，其特征在于，所述的步骤2中， 可靠性寿命修正系数α为： 1 7.如权利要求4所述的一种滑动轴承使用寿命计算方法，其特征在于，所述的步骤2中， 则环境因素因子α 为： xyz α ＝x·y·z。 xyz 8.如权利要求1所述的一种滑动轴承使用寿命计算方法，其特征在于，所述的步骤3中 使用寿命计算如下， 将步骤1和步骤2中计算数据和取值数据带入公式： G＝α ·α ·other ·G 。 1 xyz AF h 2 2 CN 116822066 A 说明书 1/6页 一种滑动轴承使用寿命计算方法 技术领域 [0001] 本发明属于机械领域，具体涉及一种滑动轴承使用寿命计算方法。 背景技术 [0002] 根据现有的核电厂运行现场反馈，对于核安全相关的重要泵组，其泵轴承的故障 率高是泵组故障率偏高的主要原因之一。同时，核安全相关泵组在累计运行时间不长的情 况下，其轴承故障呈现出一定的规律性，这跟泵组具体的运行、试验情况和轴承材料等因素 都密切相关。 [0003] 目前，核电厂核安全相关泵组轴承的维修策略和周期等都是通过经验反馈的方式 对比得来，无具体的理论方法进行分析，也没有定量化的计算方法支撑，导致核电厂安全相 关泵组的轴承呈现出维修不足或维修过量的现象。同时，对于核安全相关泵组运行、试验方 式的优化、轴承改造换型的可行性，目前轴承的可靠性等相关工作都缺少技术支撑。尤其是 滑动轴承相关的研究，还有比较大的空白。 发明内容 [0004] 本发明的目的是提供一种滑动轴承使用寿命计算方法，通过定量化计算轴承的使 用寿命，优化泵组轴承维修不足或维修过量的现象。 [0005] 本发明的技术方案如下：一种滑动轴承使用寿命计算方法，包括如下步骤： [0006] 步骤1：计算基本额定寿命； [0007] 步骤2：计算可靠性因素和环境因素； [0008] 步骤3：计算使用寿命。 [0009] 所述的步骤1中的基本额定寿命计算如下 [0010] [0011] 或G＝60 f Gh [0012] 式中：G为基本额定寿命，G为基本额定使用寿命，b为载荷条件系数， b 为温度系 h 1 2 数，p为给定轴承载荷，V为平均滑动速度，f为变动频率。 [0013] 所述的步骤1中，b ＝0.2。 1 [0014] 所述的步骤2中， [0015] 可靠性因素计算如下，泵运转可靠度为： [0016] R ＝1‑f 泵 泵 [0017] [0018] S＝100·R 轴承 [0019] 所述的步骤2中，f ＝2.94E‑04。 泵 [0020] 所述的步骤2中，可靠性寿命修正系数α为： 1 3 3 CN 116822066 A 说明书 2/6页 [0021] [0022] 所述的步骤2中，则环境因素因子α 为： xyz [0023] α ＝x·y·z。 xyz [0024] 所述的步骤3中使用寿命计算如下， [0025] 将步骤1和步骤2中计算数据和取值数据带入公式：G＝α·α ·other ·G 。 1 xyz AF h [0026] 本发明的有益效果在于：在滑动轴承的寿命预测方面建立了寿命预测模型，并通 过相关参数的估计，折算出这类滑动轴承基本额定寿命和使用寿命；从定量化的角度提出 了滑动轴承的寿命预测方法和结论，为后续重要设备、部件的剩余寿命计算、使用寿命计算 等研究工作有很好的参考借鉴。 具体实施方式 [0027] 下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。 [0028] 一种滑动轴承使用寿命计算方法，包括如下步骤： [0029] 步骤1：计算基本额定寿命 [0030] 根据已知的滑动轴承技术资料，确定所分析的滑动轴承的基本额定寿命经验公 式： [0031] [0032] 或G＝60 f Gh [0033] 公式中：G为基本额定寿命，运行时数[h]，G为基本额定使用寿命，变动次数，b为 h 1 2 载荷条件系数，b为温度系数，p为给定轴承载荷[N/mm ]，V为平均滑动速度[m/s]，f为变动 2 ‑1 频率[min ]。 [0034] 确定具体参数，逐一确定上述公式中的系数。b ：载荷条件系数，与振动有关，b ＝ 1 1 0.2，b ：温度系数。在“SKF  spherical plain bearings and rod ends”中有相关取值)p： 2 2 给定轴承载荷[N/mm ]，该值取自泵厂家的“泵转子检查报告”)v：平均滑动速度[m/s]，该值 取决于具体轴承在该工作位置上的使用参数)。 [0035] 步骤2：计算可靠性因素和环境因素 [0036] 其中，可靠性因素计算如下：核安全局“2020年中国核电厂设备可靠性数据报告” ‑04 中对于泵的运转失效的均值数据为f泵＝2.94E ，以此为可靠性水平依据。 [0037] 泵运转可靠度为： [0038] R ＝1‑f 泵 泵 [0039] 则： [0040] S＝100·R 轴承 [0041] 式中，R 为泵的可靠度，R 为轴承的可靠度，S为计算过程中的系数， 泵 轴承 [0042] 根据ISO281：2007《滚动轴承‑额定动载荷和额定寿命》标准，可靠性寿命修正系数 4 4 CN 116822066 A 说明书 3/6页 α为： 1 [0043] [0044] 其中，环境因素计算如下：对于造成轴承磨损的环境因素，主要可归纳为三种：异 物侵入、制造因素、装配因素。另外，除上述三因素外的其他因素可一并考虑作为“其他因 素”(如环境、润滑、异常工况、热疲劳等)，分别对其设定系数，计算概率寿命结果。 [0045] 根据工程经验，其他因素主要考虑老化，以材料加速老化模型Hallberg‑Peck 为 参考，设定异物侵入、制造因素、装配因素和“其他因素”，则环境因素因子α 为： xyz [0046] α ＝x·y·z xyz [0047] 式中，x为异物侵入，y为制造因素，z为装配因素对结果的影响程度，取值在0‑1之 间，是一个制约因素，各方面乘积最终形成一个系数。 [0048] 步骤3：计算使用寿命 [0049] 考虑可靠性因素和环境因素后，得到滑动轴承在具体工况下的实际使用寿命。将 步骤1和步骤2中计算数据和取值数据带入公式： [0050] G＝α ·α ·other ·G 1 xyz AF h [0051] 式中，other 为其他环境因素对结果的影响程度，取值在0‑1之间，是一个制约因 AF 素，各方面乘积最终形成一个系数。 [0052] 实施例1： [0053] 以某核电厂安全相关汽动辅助给水泵滑动轴承为例，进行滑动轴承的使用寿命计 算推理。该泵在超速试验工况下分别需要考虑9850r/min和10000r/min 两个工况。 [0054] 1.在泵9850r/min转速下的寿命分析 [0055] ①基本额定寿命 [0056] 根据相关技术资料“SKF  spherical plain bearings and rod ends”中提供的该 类“免维护钢/PTFE烧结铜滑动接触面组合”滑动轴承的基本额定寿命经验公式： [0057] [0058] 或G＝60 f Gh [0059] 逐一确定上述公式中的系数。 [0060] b ：载荷条件系数，取最严苛条件(超过0.5Hz，高达5Hz)b ＝0.2。 1 1 [0061] b ：温度系数，考虑到水润滑，取164.2℃对应的值0.2。 2 [0062] 2 p：给定轴承载荷[N/mm ]。根据“辅助给水汽动泵运行维修手册EOMM” [0063] 和厂家提供的“泵转子检查报告”资料，轴承在关入口阀过程中，出现最大径向力 负载为Fr ＝6240N。 关 [0064] 则分别计算其与轴接触角为120°和60°情况下的最大比压： [0065] 5 5 CN 116822066 A 说明书 4/6页 [0066] [0067] 其中，d和L分别表示轴承直径和宽度，取值为d＝100mm，L＝95mm。 [0068] 根据《泵的理论与设计》中离心泵滑动轴承径向力的计算公式： [0069] F＝9.81K ·H ·D ·B ·103 r 2 2 [0070] 其中： [0071] [0072] 其中，Q ＝126m3/h，Q ＝250m3/h，Q ＝32.9m3/h。可得： 0 N 9850 [0073] p9850/120＝1.5544N/mm2 [0074] p9850/60＝2.6922N/mm2 [0075] 公式中：Kr实验系数 [0076] H 泵扬程 [0077] D2 叶轮外径 [0078] B2  出口宽度 [0079] QN 最高效率点流量 [0080] Q0 计算点流量 [0081] V：平均滑动速度[m/s] [0082] 根据技术资料“SKF  spherical plain bearings and rod ends”中平均滑动速度 公式： [0083] ‑7 V＝5.82·10 ·d ·β·f m [0084] 已知dm＝0.1，β＝90，f＝9850r/min，则： [0085] V＝0.052m/s [0086] 根据公式(1)数据计算，滑动轴承的基本额定寿命为： [0087] [0088] [0089] ②可靠性及环境因素 [0090] 核安全局“2020年中国核电厂设备可靠性数据报告”对于汽动泵的运转失效的均 值数据为f ＝2.94E‑04，以此为可靠性水平依据。 泵 [0091] 汽动泵运转可靠度为： [0092] R ＝1‑f 泵 泵 [0093] 则： [0094] S＝100·R 轴承 [0095] 根据ISO281：2007《滚动轴承‑额定动载荷和额定寿命》标准米乐M6(MiLe)亚洲官方网站- 赔率最高在线投注平台，可靠性寿命修正系数 6 6 CN 116822066 A 说明书 5/6页 α为： 1 [0096] [0097] 根据工程经验，环境因素因子α 为： xyz [0098] α ＝x·y·z＝0.576 xyz [0099] ③使用寿命 [0100] 将以上计算数据和取值数据带入公式： [0101] G＝α ·α ·other ·G 1 xyz AF h [0102] 则： [0103] G ＝α·α ·other ·G ＝0.272h 9850/120 1 xyz AF h9850/120 [0104] G ＝α·α ·other ·G ＝0.1332h 9850/60 1 xyz AF h9850/60 [0105] 故： [0106] [0107] 考虑可靠性因素和环境因素后，轴承在9850r/min转速下的实际使用寿命计算结 果可接受运行时间为0.2026h。 [0108] 2.在泵10000r/min转速下的寿命分析 [0109] ①基本额定寿命 [0110] 逐一确定公式中的系数b ＝0.2，b＝0.2，可得： 1 2 [0111] p10000/120＝1.6009N/mm2 [0112] p10270/60＝2.7728N/mm2 [0113] 平均滑动速度： [0114] ‑7 V＝5.82·10 ·d ·β·f m [0115] 已知dm＝0.1，β＝90，f＝10000r/min。则： [0116] V＝0.05238m/s [0117] 基本额定寿命： [0118] [0119] [0120] ②可靠性及环境因素 [0121] 同上，汽动泵的运转失效的均值数据为f ＝2.94E‑04，汽动泵运转可靠度为： 泵 [0122] R ＝1‑f 泵 泵 [0123] 则： [0124] S＝100·R 轴承 [0125] 根据ISO281：2007《滚动轴承‑额定动载荷和额定寿命》标准，可靠性寿命修正系数 7 7 CN 116822066 A 说明书 6/6页 α为： 1 [0126] [0127] 根据工程经验，环境因素因子α 为： xyz [0128] α ＝x·y·z＝0.576 xyz [0129] ③使用寿命 [0130] 将以上计算数据和取值数据带入公式： [0131] G＝α ·α ·other ·G 1 xyz AF h [0132] 则： [0133] G ＝α·α ·other ·G ＝0.2579h 10000/120 1 xyz AF h10000/120 [0134] G ＝α·α ·other ·G ＝0.1263h 10000/60 1 xyz AF h10000/60 [0135] 故： [0136] [0137] 考虑可靠性因素和环境因素后，轴承在10000r/min转速下的实际使用寿命计算结 果可接受运行时间为0.192h。 8 8

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