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復(fù)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(fù)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(lǐng)域中取得愈來愈廣泛的運用.但復(fù)合資料的疲憊功能與金屬資料有顯著不一樣［1］.復(fù)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(fù)合資料明顯是不適合的.本文對復(fù)合資料翻滾軸承進(jìn)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(fù)合資料翻滾軸承的安全可靠性；推進(jìn)復(fù)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(shè)備
實驗選用25套204型復(fù)合資料翻滾軸承；實驗復(fù)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(shè)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(shè)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(jìn)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(shè)事前給定應(yīng)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(yīng)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(fù)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(jìn)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(fù)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(yù)算參數(shù)e和β［3］；對復(fù)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(dá)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(jìn)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(zhǔn)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(biāo)上；(1)式變?yōu)橹本�方程.依據(jù)實驗成果；作出204型復(fù)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(biāo)準(zhǔn)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(dá)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(fù)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(fù)合資料翻滾軸承的負(fù)荷才能相對于塑料軸承進(jìn)步了50%；而疲憊壽數(shù)仍有較大的進(jìn)步.
3。2 疲憊斷口特征
依據(jù)復(fù)合資料翻滾軸承的疲憊損壞實驗；對疲憊斷口進(jìn)行了微觀調(diào)查；提出復(fù)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(fù)屢次超越資料外表或次外表忍受強度的應(yīng)力形成的.這些重復(fù)應(yīng)力招致復(fù)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(yīng)力和循環(huán)次數(shù)決議.跟著應(yīng)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(yīng)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(dǎo)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(dǎo)致鋼球和滾道的空隙增大.
3。2。4 關(guān)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(dǎo)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(fù)合資料翻滾軸承進(jìn)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(jìn)行數(shù)據(jù)處置來預(yù)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(fù)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(fù)合資料制作翻滾軸承的可行性.
.3）對疲憊損壞的復(fù)合資料翻滾軸承進(jìn)行了調(diào)查；提出了外表疲憊、塑性活動、磨損和關(guān)聯(lián)失效四種失效方式.為復(fù)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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