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復合資料翻滾軸承的疲憊實驗研討
來源:海力軸承網(wǎng) 時間:2018-07-28
復合資料翻滾軸承具有杰出的耐磨損性、耐腐蝕性、耐熱性及尺度穩(wěn)定性；并能減振降噪且成本低；因此在許多工業(yè)領域中取得愈來愈廣泛的運用.但復合資料的疲憊功能與金屬資料有顯著不一樣［1］.復合資料對加載頻率和實驗溫度很靈敏；并且疲憊壽數(shù)實測數(shù)據(jù)更離散；所以把金屬疲憊的實驗辦法用于復合資料明顯是不適合的.本文對復合資料翻滾軸承進行了疲憊實驗研討；供給了一種簡略便利的測驗辦法；以確保復合資料翻滾軸承的安全可靠性；推進復合資料翻滾軸承在工業(yè)上的運用和開展.
2 實驗研討
2。1 試件和實驗設備
實驗選用25套204型復合資料翻滾軸承；實驗復合資料翻滾軸承由短玻纖增強的尼龍66制成；制作工藝選用可熔性合金型蕊注射成型［2］.
實驗設備選用JB-30型翻滾軸承疲憊實驗機.
2。2 實驗辦法
軸承疲憊壽數(shù)是十分離散的；要用數(shù)理統(tǒng)計辦法處置數(shù)據(jù).本實驗選用簡略便利的截尾實驗法.
設實驗軸承為n套；其間有r套軸承已損壞；其壽數(shù)別離為L1；L2；…；Lr.其他的(n-r)套軸承已別離實驗了Lr+1,Lr+2,…Ln時刻；沒有損壞.此刻可以不再進行實驗；用已得到的實驗數(shù)據(jù)核算原壽數(shù)散布的參數(shù)估量值.截尾實驗法有守時和定數(shù)兩種；本實驗選用定數(shù)截尾法.設事前給定應得到疲憊損壞的軸承套數(shù)r；又稱為截尾數(shù)；實驗到所給定的截尾數(shù)后停試；且應使未疲憊損壞軸承的壽數(shù)大于疲憊損壞軸承中壽數(shù)最長的值.
在204型復合資料翻滾軸承上施加徑向載荷588N；油光滑；給定截尾數(shù)為15.實驗機轉(zhuǎn)速為12800r/min；一切試件的實驗頻率和溫度環(huán)境一樣.別的；為了便于比擬；一起對25套尼龍66制成的204塑料軸承進行實驗；施加徑向載荷為392N；20＃油光滑；給定截尾數(shù)和實驗機轉(zhuǎn)速與復合資料軸承一樣.
2。3 處置實驗數(shù)據(jù)
對疲憊壽數(shù)的研討發(fā)現(xiàn)；韋布爾(Weibull)散布比正態(tài)散布更接近于疲憊損壞規(guī)則.很多的實驗成果表明；翻滾軸承的壽數(shù)契合兩參數(shù)韋布爾散布.軸承壽數(shù)L0的損壞概率用韋布爾函數(shù)表明為［4］：
F(L0)=1-exp［-(L0/β)e］
其間L0=106轉(zhuǎn)；e是斜率參數(shù)；β為特征壽數(shù)參數(shù).本文選用最佳線性不變估量法預算參數(shù)e和β［3］；對復合資料軸承,e=5。756；β=4。467×106，對塑料軸承；e=3。02,β=7。104×106.
2。4 疲憊損壞的監(jiān)測
本實驗運用外表溫度計；選用溫升監(jiān)測法及動靜判別法來判別翻滾軸承的疲憊損壞.
軸承工作后；各相對運動外表之間發(fā)作沖突熱；軸承的溫度從原始溫度逐漸上升.軸承工作一守時刻后發(fā)作的熱和發(fā)出的熱到達平衡；溫度堅持不變.軸承發(fā)作疲憊損壞時；沖突加重；發(fā)作的熱也添加；溫度再逐漸上升.軸承工作進程的溫度改變?nèi)鐖D1所示.T1為室溫；18℃左右，T2為軸承正常工作時的溫度；38℃左右，t1為初始工作時刻；約50min，t2為正常工作時刻；約150min.
為了確保疲憊損壞的判別準確無誤；一起選用動靜判別法.在實驗時；用傳聲東西觸摸裝置軸承的零件；聽軸承轉(zhuǎn)變時的聲響改變；依據(jù)軸承疲憊損壞前后聲響的改變來判別軸承能否損壞.
3 實驗成果與剖析
3。1 疲憊壽數(shù)
對方程(1)取兩次自然對數(shù)；在雙對數(shù)坐標上；(1)式變?yōu)橹本�方程.依據(jù)實驗成果；作出204型復合資料和工程塑料翻滾軸承的疲憊損壞概率圖；如圖2所示.
依據(jù)國際標準對軸承疲憊壽數(shù)的規(guī)則［5］；一批軸承中90%的軸承在疲憊掉落前可以到達和超越的工作總轉(zhuǎn)數(shù)(以106轉(zhuǎn)計).
由圖2可知；對10%的損壞概率；204型復合資料翻滾軸承在施加588N的載荷下的額外疲憊壽數(shù)為3。1×106轉(zhuǎn).而204型工程塑料翻滾軸承在施加392N的載荷下的額外疲憊壽數(shù)為2。2×106轉(zhuǎn)［6］.明顯；復合資料翻滾軸承的負荷才能相對于塑料軸承進步了50%；而疲憊壽數(shù)仍有較大的進步.
3。2 疲憊斷口特征
依據(jù)復合資料翻滾軸承的疲憊損壞實驗；對疲憊斷口進行了微觀調(diào)查；提出復合資料翻滾軸承的四種失效方式.
3。2。1 外表疲憊
外表疲憊包含翻滾觸摸疲憊、點蝕、片狀掉落和片狀掉落.
翻滾軸承的翻滾觸摸疲憊失效是由重復屢次超越資料外表或次外表忍受強度的應力形成的.這些重復應力招致復合資料外圈滾道外表或次外表鄰近發(fā)作裂紋；這些裂紋的擴大延伸招致滾道資料碎屑掉落下來；留下點蝕.點蝕表象由外表觸摸應力和循環(huán)次數(shù)決議.跟著應力或循環(huán)次數(shù)的添加；一種相似點蝕的表象掉落發(fā)作了；如圖3所示；掉落損壞具有不規(guī)則的象彈坑那樣較大凹坑的特色.
3。2。2 塑性活動
塑性活動發(fā)作于鋼球和滾道的觸摸應力超越其外表和次外表忍受強度并招致軸承幾許變形之時；外表變形是塑性活動的一種方式.其它的塑性活動有空腔和涂改等.在重載和高速條件下；軸承的溫度將會變得很高；使內(nèi)外圈發(fā)作過熱表象；導致滾道和軸肩的塑性消融；如圖4所示.
3。2。3 磨損
磨損是很多的軸承資料從觸摸外表均勻或不大均勻地磨下來；這種失效方式的特色是在光滑液中和觸摸外表上存在著磨損的廢渣；它能導致鋼球和滾道的空隙增大.
3。2。4 關聯(lián)失效
磨損也能夠發(fā)作于軸承外圈和軸承夾具之間；由它們之間的相對運動導致.
對一套軸承而言；其失效方式可超越一種；即能夠一起發(fā)作兩種或兩種以上的失效.
4 定論
.1）本文選用25套復合資料翻滾軸承進行疲憊實驗；選用定數(shù)截尾實驗法；用最佳線性不變估量法進行數(shù)據(jù)處置來預算軸承壽數(shù)的韋布爾散布兩參數(shù)；辦法簡略易行.
.2）玻纖增強尼龍66的204型復合資料翻滾軸承在載荷588N；轉(zhuǎn)速12800r/min；油光滑的條件下；其額外疲憊壽數(shù)為3。1×106轉(zhuǎn)；證明了復合資料制作翻滾軸承的可行性.
.3）對疲憊損壞的復合資料翻滾軸承進行了調(diào)查；提出了外表疲憊、塑性活動、磨損和關聯(lián)失效四種失效方式.為復合資料翻滾軸承的功能、運用壽數(shù)和可靠性描繪供給有價值的參閱.
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