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    德國FAG軸承微動損壞常見形式及其對軸承危害

    作者: 發布時間:2021-9-16 8:48:59

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    FAG軸承微動指的是將兩個接觸表面發生的極小幅度的相對運動稱之為微動,FAG軸承微動通常發生在發動機傳動、熱循環應力、疲勞載荷、電磁振動等工作情況下,FAG軸承微動會造成接觸表面摩擦磨損,引起零件咬合松動,功率損失,噪聲增加等,也會造成加速疲勞裂紋的可能性,從而降低零件的疲勞壽命。為了大家對軸承微動損壞常見形式及其對軸承的危害情況,下面給大家做出了以下詳細介紹。

    軸承微動損壞常見

    實際上的FAG軸承的微動狀態十分復雜,一般根據簡化的平面接觸模型,按不同的相對運動方向,微動可以分為四種基本運動模式:切向式運動、徑向式運動、滾動式微動、扭動式微動。

    在實際中,后三種微動經常出現或以兩種及兩種以上的微動方式復合出現。微動對軸承造成的損害主要有三種方式:軸承微動磨損、軸承微動疲勞、軸承微動腐蝕。

    其中FAG軸承微動磨損是由于外界振動引起接觸表面的相對位移,接觸件承受了大量的局部接觸載荷,從而造成軸承中鋼球和滾道部位的磨損;軸承微動疲勞是指軸承承受了疲勞交變應力而引起的微動,造成了軸承接觸面的損傷。軸承微動腐蝕是指軸承在雨水、腐蝕性氣體等環境中使用,在腐蝕性介質的作用下造成軸承接觸面的損害。

    角接觸球軸承在承受法向交變載荷后,在內外軸承內外套圈滾道上留下“偽氏布壓痕”的圓形凹坑狀微動損傷。外圈上的微動磨損隨載荷增大而減緩,隨擺角增大而加重,隨循環次數的增加而其磨損增幅減緩。

    關節軸承由于在運動時發生微動磨損,從而造成機械手臂的松動或定位不準,從而降低了產品的質量及使用壽命。

    2、軸承微動磨損及微動疲勞的破壞分布圖

    FAG軸承微動磨損及微動疲勞是微動損害的兩種最主要形式。通過對摩擦副兩接觸面的觀測,在預應力作用下獲得的材料響應圖中,磨損區與裂紋區的分界線與普通的微動磨損相比,幾乎處于同一位置。

    預拉伸應力條件下的材料破壞響應圖

    在滑移區內磨屑的快速形成阻礙了裂紋的發展,裂紋區與無損傷區的分界線明顯向部分滑移區移動,裂紋擴展的長度和方向與普通的微動磨損相同。

    在部分滑移區,根據測到的最大切向力(即摩擦力),并結合光學顯微鏡下觀察得到的實際接觸面的半徑和粘著區的半徑,我們可以根據Mindlin理論計算得到接觸表面拉應力。與GoodmanSmith曲線類似,我們以外界預應力作為橫坐標,表面最大拉應力與外界預應力之和作為縱坐標,得到在部分滑移區內預應力下微動磨損的應力一破壞分布圖如圖3所示。

    微動磨損的應力一破壞分布圖

    FAG軸承微動疲勞由兩接觸表面的相對運動是通過外界交變載荷變形而引起的。微動疲勞下的微動區域特性與微動幅度,接觸壓力等參數相關。

    軸承微動磨損和微動疲勞都是由于微動造成的,微動磨損是由于外界強加造成的,微動疲勞是由于試件本身承受交變疲勞力導致變形引起的。

    3、消除及預防微動對軸承損壞的措施

    防止微動疲勞破壞最簡單方法是消除振動源,但在工業生產中,振動源通常是不可避免的。因此只能采取措施減緩微動破壞,通??梢詮娜齻€方面人手來減緩微動損傷對軸承造成破壞。

    3.1消除微動的滑移和混合區

    由圖4所示微動圖理論,材料磨損和裂紋主要形成區位于微動的滑移區和混合區??梢酝ㄟ^增加壓力(預緊力)和過盈程度來減小微動損傷,但法向壓力的增加應以機構所承受的強度為限。但壓力的增加也意味著接觸應力加大,在振動環境下局部疲勞應力隨之增大,增大了微動裂紋萌生的危險。

    微動疲勞條件下的微動圖

    也可從改變機構設計人手,來減緩微動損傷對軸承造成的傷害。結構設計的更改改變接觸區的壓力分布、幾何接觸模式和接觸面的剛度,從而改變了微動運行區域,有利于相對運動處于部分滑移區。

    3.2增加接觸表面強度

    可以通過物理(激光沖擊、離子注入等改變表層微觀結構的硬化技術)、化學(滲碳、滲氮等表面硬化方法)、機械(表面噴丸[3、滾壓等增加表面殘余應力的方法)等工藝手段,改變軸承滾動體及滾道的組織結構和成分,從而提高軸承滾動部位的耐磨和抗疲勞性能。表面改性技術對位于部分滑移區和混合區的微動是非常有效的,極大地提高了抗微動疲勞裂紋的能力。

    3.3降低摩擦系數

    減緩軸承微動損傷的另一個有效手段是降低摩擦系數,選用合適的潤滑油或潤滑脂。在軸承滾道上增加聚合物薄膜夾層或MoSS涂層J,增強滾道接觸面的潤滑特性,從而提高接觸表面耐久性。同時選擇合適的保持架材料,也可以很好的降低摩擦系數。在能滿足結構強度的條件下,選擇柔性較好、變形量大的材料能有效吸收相對滑動,從而產生減輕表面破壞的作用;選擇硬度大、疲勞強度高的母體材料能有效地減輕微動的磨損及抑制裂紋的萌生和擴展;經過材料的合理選配,利用微動初期產生的少量第三體進行自潤滑,也可達到減緩接觸材料進一步損傷的目的。


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