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高端轴承的研究开发现状及分析

作者: 编辑: 来源: 发布日期: 2019.07.15
信息摘要:
(6)轴承精度研究高精度是高端机床轴承的典型特点。轴承精度的相关理论研究包括:回转精度建模方法,零件制造误差、润滑等对精度的影响分析,轴承非…
(6)轴承精度研究
高精度是高端机床轴承的典型特点。轴承精度的相关理论研究包括:回转精度建模方
法,零件制造误差、润滑等对精度的影响分析,轴承非重复性精度形成机理、工况对精度的影
响等。
(7)轴承损伤和失效机理
由于结构更为复杂、工况更为苛刻,各种因素的相互耦合效应更为显著,因此高端轴承
的损伤和失效机理远比常规滚动轴承复杂。以航空发动机主轴轴承为例,由于在高温、高速
下发生的表面界面损伤而出现早期失效,大部分主轴轴承的实际使用寿命远远达不到基于
滚动接触疲劳理论预测的寿命。航空发动机主轴轴承的早期失效主要包括打滑增伤、磨损
与腐蚀、划伤压坑、保持架损伤与断裂等形式。这些失效问题和轴承在苛刻工况下的表面
界面行为密切相关。一般的轴承失效是以次表层裂纹生成和扩展引起的疲劳判落为特征,
20世纪40年代,瑞典科学家 Lundberg和 Palmgren以滚动接触条件下的赫兹接触理论为
某础并考虑材料内部缺陷的概率分布提出著名的轴承滚动接触疲劳寿命预测理论公式(也
简称为LP理论),经过数十年的修正,形成了轴承疲劳寿命设计的国际标准,但是对于起
源于表面粗糙峰的微观接触损伤、润滑油中硬质颗粒压入引起的损伤等表面疲劳磨损以及
表面腐蚀等问题,却没有广泛认可的寿命预测模型,而对于航空发动机主轴轴承常见的轻载
高速打滑蹭伤这类失效形式,L-P理论完全不适用,且没有可预测赠伤发生、赠伤程度的理
论公式。因此,从理论上分析和预测这些轴承表面界面失效问题需要在现有轴承滚动疲劳
力学理论框架的基础上发展跨尺度理论模型,深入到材料亚表层的微观、纳观组织、结构以
及接触界面的润滑和黏着行为
上述的研究工作虽然取得了一些进展,但由于轴承内部接触、润滑的复杂性,理论模型
和计算方法上还有很多的工作有待深人,如由于润滑油特性的不确定性和滚动轴承运动规
律的复杂性,滚动轴承动力学分析结果对设计和应用的指导作用不显著:由于对轴承发热、
散热等机理研究不透彻,轴承温度预测及热力耦合分析方面进展缓慢
国外著名轴承企业在当前理论发展的基础上,结合企业多年的研发经验,致力于更符合
轴承实际运转情况性能分析工具的开发,如SKF开发的 BEAST软件没有采用滚道控制等
假设进行动力学仿真,NSK公司的BRAN软件抛弃了传统轴承计算时“纯动”的假设,实
现了对轴承旋转期间的动态多功能、全方位的仿真分析。国内大多数轴承企业设计主要着
力于结构和材料方面,以优化和热处理为主,缺少基础理论应用,而高校的理论研究和企业
的产品设计没有形成良好的对接,无法将理论成果转化为有效的生产力
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