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复合资料翻滚轴承的疲惫实验研讨

来源:中国轴承网 时间:2018-07-28

  1 前语
  复合资料翻滚轴承具有杰出的耐磨损性、耐腐蚀性、耐热性及尺度稳定性;并能减振降噪且成本低;因此在许多工业领域中取得愈来愈广泛的运用.但复合资料的疲惫功能与金属资料有显着不一样[1].复合资料对加载频率和实验温度很灵敏;并且疲惫寿数实测数据更离散;所以把金属疲惫的实验办法用于复合资料明显是不适合的.本文对复合资料翻滚轴承进行了疲惫实验研讨;供给了一种简略便利的测验办法;以确保复合资料翻滚轴承的安全可靠性;推进复合资料翻滚轴承在工业上的运用和开展.
  2 实验研讨
  2。1 试件和实验设备
  实验选用25套204型复合资料翻滚轴承;实验复合资料翻滚轴承由短玻纤增强的尼龙66制成;制作工艺选用可熔性合金型蕊注射成型[2].
  实验设备选用JB-30型翻滚轴承疲惫实验机.
  2。2 实验办法
  轴承疲惫寿数是十分离散的;要用数理统计办法处置数据.本实验选用简略便利的截尾实验法.
  设实验轴承为n套;其间有r套轴承已损坏;其寿数别离为L1;L2;…;Lr.其他的(n-r)套轴承已别离实验了Lr+1,Lr+2,…Ln时刻;没有损坏.此刻可以不再进行实验;用已得到的实验数据核算原寿数散布的参数估量值.截尾实验法有守时和定数两种;本实验选用定数截尾法.设事前给定应得到疲惫损坏的轴承套数r;又称为截尾数;实验到所给定的截尾数后停试;且应使未疲惫损坏轴承的寿数大于疲惫损坏轴承中寿数最长的值.
  在204型复合资料翻滚轴承上施加径向载荷588N;油光滑;给定截尾数为15.实验机转速为12800r/min;一切试件的实验频率和温度环境一样.别的;为了便于比拟;一起对25套尼龙66制成的204塑料轴承进行实验;施加径向载荷为392N;20#油光滑;给定截尾数和实验机转速与复合资料轴承一样.
  2。3 处置实验数据
  对疲惫寿数的研讨发现;韦布尔(Weibull)散布比正态散布更接近于疲惫损坏规则.很多的实验成果表明;翻滚轴承的寿数契合两参数韦布尔散布.轴承寿数L0的损坏概率用韦布尔函数表明为[4]:
  F(L0)=1-exp[-(L0/β)e]
  其间L0=106转;e是斜率参数;β为特征寿数参数.本文选用最佳线性不变估量法预算参数e和β[3];对复合资料轴承,e=5。756;β=4。467×106,对塑料轴承;e=3。02,β=7。104×106.
  2。4 疲惫损坏的监测
  本实验运用外表温度计;选用温升监测法及动静判别法来判别翻滚轴承的疲惫损坏.
  轴承工作后;各相对运动外表之间发作冲突热;轴承的温度从原始温度逐渐上升.轴承工作一守时刻后发作的热和发出的热到达平衡;温度坚持不变.轴承发作疲惫损坏时;冲突加重;发作的热也添加;温度再逐渐上升.轴承工作进程的温度改变如图1所示.T1为室温;18℃左右,T2为轴承正常工作时的温度;38℃左右,t1为初始工作时刻;约50min,t2为正常工作时刻;约150min.
  为了确保疲惫损坏的判别准确无误;一起选用动静判别法.在实验时;用传声东西触摸装置轴承的零件;听轴承转变时的声响改变;依据轴承疲惫损坏前后声响的改变来判别轴承能否损坏.
  3 实验成果与剖析
  3。1 疲惫寿数
  对方程(1)取两次自然对数;在双对数坐标上;(1)式变为直线方程.依据实验成果;作出204型复合资料和工程塑料翻滚轴承的疲惫损坏概率图;如图2所示.
  依据国际标准对轴承疲惫寿数的规则[5];一批轴承中90%的轴承在疲惫掉落前可以到达和超越的工作总转数(以106转计).
  由图2可知;对10%的损坏概率;204型复合资料翻滚轴承在施加588N的载荷下的额外疲惫寿数为3。1×106转.而204型工程塑料翻滚轴承在施加392N的载荷下的额外疲惫寿数为2。2×106转[6].明显;复合资料翻滚轴承的负荷才能相对于塑料轴承进步了50%;而疲惫寿数仍有较大的进步.
  3。2 疲惫断口特征
  依据复合资料翻滚轴承的疲惫损坏实验;对疲惫断口进行了微观调查;提出复合资料翻滚轴承的四种失效方式.
  3。2。1 外表疲惫
  外表疲惫包含翻滚触摸疲惫、点蚀、片状掉落和片状掉落.
  翻滚轴承的翻滚触摸疲惫失效是由重复屡次超越资料外表或次外表忍受强度的应力形成的.这些重复应力招致复合资料外圈滚道外表或次外表邻近发作裂纹;这些裂纹的扩大延伸招致滚道资料碎屑掉落下来;留下点蚀.点蚀表象由外表触摸应力和循环次数决议.跟着应力或循环次数的添加;一种相似点蚀的表象掉落发作了;如图3所示;掉落损坏具有不规则的象弹坑那样较大凹坑的特色.
  3。2。2 塑性活动
  塑性活动发作于钢球和滚道的触摸应力超越其外表和次外表忍受强度并招致轴承几许变形之时;外表变形是塑性活动的一种方式.其它的塑性活动有空腔和涂改等.在重载和高速条件下;轴承的温度将会变得很高;使内外圈发作过热表象;导致滚道和轴肩的塑性消融;如图4所示.
  3。2。3 磨损
  磨损是很多的轴承资料从触摸外表均匀或不大均匀地磨下来;这种失效方式的特色是在光滑液中和触摸外表上存在着磨损的废渣;它能导致钢球和滚道的空隙增大.
  3。2。4 关联失效
  磨损也能够发作于轴承外圈和轴承夹具之间;由它们之间的相对运动导致.
  对一套轴承而言;其失效方式可超越一种;即能够一起发作两种或两种以上的失效.
  4 定论
 .1)本文选用25套复合资料翻滚轴承进行疲惫实验;选用定数截尾实验法;用最佳线性不变估量法进行数据处置来预算轴承寿数的韦布尔散布两参数;办法简略易行.
 .2)玻纤增强尼龙66的204型复合资料翻滚轴承在载荷588N;转速12800r/min;油光滑的条件下;其额外疲惫寿数为3。1×106转;证明了复合资料制作翻滚轴承的可行性.
 .3)对疲惫损坏的复合资料翻滚轴承进行了调查;提出了外表疲惫、塑性活动、磨损和关联失效四种失效方式.为复合资料翻滚轴承的功能、运用寿数和可靠性描绘供给有价值的参阅.
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