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向心關節軸承的摩擦磨損性能研究

2021-02-19 17:47:13??????點擊:
首先要將優化前后的GEZ101ES向心關節軸承樣品的外圈切割成兩片圓心角為170。的軸瓦,將軸承內囹固定于同摩擦磨損試驗機連接的軸.采用南京航空航天大學研制的軸承摩擦磨損試驗機(見圖3)進行摩擦磨損試驗.首先在頻率0.12 Hz、擺角±30。、MoS 鋰基脂潤滑、不同正壓力條件下測定摩擦系數.先將正壓力加載到150 kN,測定相應的摩擦系數,再依次按正壓力250 kN、357 kN、500 kN、607 kN加載,測定相應的摩擦系數.共測定19組不同正壓力條件下的摩擦系數,取不同正壓力條件下摩擦系數的平均值作為關節軸承設計、計算及使用的依據.由于摩擦磨損試驗機擺動過程中的摩擦力同擺動角有關,故從摩擦學角度而言,擺動時只要能通過最大摩擦力位置,則一定能夠通過其它位置.鑒于此,我們測量得到最大摩擦力,并將其換算成摩擦系數,即得到最大摩擦系數.
其次,我們用優化前后的GEZ101ES關節軸承試件進行磨損對比試驗,試驗條件為:正壓力607 kN,擺動頻率0.12 Hz,擺角±30。,在軸承的內外圈接觸點附近擺動.規定以溫升≥150℃、內圈或者外圈的磨損量≥150 m或套圈燒傷等3種情況之一作為判定磨損失效的依據.在全部試驗過程中未發現套圈燒傷現象,經連續12 h磨損試驗后試件溫升不超過40℃ ,故以磨損量150 m作為試驗終止的判定依據.用數顯溫度儀監測軸承的溫度,采用千分表,在磨損試驗過程中每隔4~6 h測量軸承外圈的厚度,用千分尺測量軸承內圈球徑,磨損厚度等于初始厚度減去磨損試驗后測定的厚度.
采用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察GEZ101ES關節軸承外圈磨損表面形貌,結果與分析摩擦學學報 摩擦系數優化前后的GEZ101ES關節軸承在MoS 鋰基脂潤滑、不同正壓力的摩擦系數示于圖4.可 看出,0¨u lIna LJ-k圖4 GEl01ES正壓力與摩擦系數的關系曲線Fig 4 Relationship between frictior,coeKicient and normal load for GEl0IES GEZ101ES關節輔承在優化前后的摩擦系數變化不大.在定期潤滑條件下,當正壓力處于150~607 kN范圍內時.相應的摩擦系數為0.089~0.067,摩擦系數隨正壓力增加而有所減小,符合正常的摩攘離損規律.
磨損性能圖5示出了優化前后GEZ1 01ES關節軸承磨損Fig 5 Wear depth of spherical bearing: s.sliding dista rwe圈5 關節輔承的磨損曲線深度隨磨損行程變化的關系曲線.可見.當承載力為607 kN,外圈磨損量為1 50 m時,軸承兩片外圈的磨損量相近.未優化的關節軸承磨損行程為1 3 847 1TI,而優化后的關節軸承膳損行程為15 760 m.與此同時,在適當的潤滑條件下,連續磨損過程中軸承溫升變化不大,一般連續運行12 h溫升不過30,C(室溫為笫24卷5~1 ℃).測得相應的摩擦系數約為0.070,說明該婁軸承的摩擦系數較穩定2.3 磨損表面形貌圖6示出了軸承外圈磨損表面形貌SEM照片.F 6 SEM images 0f wDrn su rface of GEZ101ES(500× 】圖5 GEZ101ES磨損表面形貌SEM腑片(×500)可見其表面存在點蝕坑.據此可 推測.在擺動條仆下,關節軸承的損傷主要源于表面疲勞磨損.
結論相應的有限元分析最大能磺誤差為7.5 ,說明所選擇的同格精度滿足要求.結果可靠.b. 優化后的關節軸承所受的應力同憂化前的相比減小29.2 .c. 關節袖承在優化前后的摩擦系數無顯菩變化,但優化后的磨損壽命比優化前的顯著提高.相應的計算及試驗結果相一致.

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