滚动轴承打滑试验研究进展

随着旋转机械朝着高转速、高功重(推重)比方向发展,滚动轴承作为旋转机械的关键部件,其打滑行为已成为早期失效主要形式,严重影响旋转机械装备的使用性能和服役寿命,因此滚动轴承打滑一直是相关学者研究热点。从打滑行为、打滑蹭伤失效分析两个方面概述国内外滚动轴承打滑试验研究进展,着重讨论轴承打滑率和打滑的影响因素,阐述滚动轴承打滑的影响规律,并探讨以后的可能发展方向。

滚动轴承打滑蹭伤试验研究

基于高速滚动轴承试验机对滚动轴承打滑蹭伤展开试验研究,获得不同工况参数下滚动轴承打滑蹭伤的临界转速;研究滚动轴承在打滑蹭伤临界转速下不同运行时间对滚动轴承磨损程度的影响,以及滚动轴承打滑蹭伤后,继续以更高转速运行对滚动轴承磨损程度的影响。结果表明:滚动轴承发生打滑蹭伤瞬间伴随着摩擦扭矩、温度及振动加速度的同步突增,且其在润滑不充分及轻载工况下出现打滑蹭伤时的临界转速更低;滚动轴承在打滑蹭伤临界转速下运转时间越长,磨损越严重,这可能是由于打滑蹭伤破坏滚动轴承表面光洁度,使摩擦因数增大从而导致磨损速度加快;滚动轴承打滑蹭伤后,继续以更高转速运转时易出现二次淬火烧伤,大大降低轴承使用寿命。

滚动轴承打滑蹭伤微观分析

为进一步认识滚动轴承打滑蹭伤机制,借助X射线光电子能谱仪(XPS)、俄歇电子能谱仪(AES)、能谱分析仪(EDX)和X射线衍射分析仪(XRD)等手段,对打滑蹭伤轴承内圈滚道蹭伤带表面进行微观分析。结果表明:打滑蹭伤轴承内圈滚道蹭伤带表面磨损严重,粗糙度较大且发生氧化磨损形成了FeO,这可能是由于滚动轴承打滑蹭伤瞬间滚子与内圈滚道间润滑油膜遭到破坏,使两者发生了干摩擦;蹭伤带表面组织发生马氏体向奥氏体转变,且蹭伤带表面C元素含量较高,这可能是由于蹭伤瞬间形成的较高闪温达到奥氏体化温度,使得轴承内圈滚道表面发生奥氏体相变,随后润滑油迅速冷却作用使得奥氏体来不及完全转变成马氏体;由于残余奥氏体具有比马氏体更强的溶碳性,因而蹭伤带表面C元素含量较高。

圆柱滚子轴承打滑蹭伤的表面烧伤行为研究

为深入了解滚动轴承烧伤机制,采用滚动轴承试验机模拟圆柱滚子轴承烧伤,并通过聚焦离子束扫描电子显微镜、轮廓仪、金相显微镜及显微硬度仪对烧伤轴承滚子和内圈进行分析。结果表明:圆柱滚子轴承发生打滑蹭伤后,主轴转速继续增大,轴承会发生烧伤;烧伤轴承滚子和内圈磨损严重,且呈大小不等的剥落坑和微裂纹,打滑蹭伤造成的烧伤层是二次淬火层。