陶瓷球軸承制造技術及失效分析.pdf

1、本文分析討論了陶瓷球軸承的特點及國內(nèi)外技術水平.系統(tǒng)研究了陶瓷球軸承的制造技術,陶瓷毛坯球制造技術、加工技術和質(zhì)量保證技術.陶瓷毛坯球采用高純超細α氮化硅粉末添加燒結助劑混合制粒,經(jīng)冷等靜壓成形、氣氛壓力燒結或熱等靜壓燒結制造,精密陶瓷球加工需粗磨、精磨、初研、精研等工序,陶瓷球精度達到G5級,陶瓷球軸承公差等級達到P4級.對陶瓷球軸承進行了設計分析,采用擬靜力學分析模型,引入"套圈控制假設"理論,建立了陶瓷球軸承優(yōu)化設計數(shù)學模型,并進

2、行了陶瓷球軸承主參數(shù)和結構參數(shù)計算機多目標優(yōu)化設計和分析,經(jīng)優(yōu)化設計的陶瓷球軸承,在高速條件下,旋滾比、剛度、壽命、球與滾道的接觸應力、額定載荷都有明顯改善.探討了陶瓷球軸承額定載荷的計算方法,確定了陶瓷球軸承額定動載荷及額定靜載荷的計算公式.試驗分析了陶瓷球軸承的接觸疲勞壽命、高速性能和剛度,陶瓷球接觸疲勞壽命試驗結果表明:所試驗的5/16″-G5級氮化硅陶瓷球平均接觸疲勞壽命為96.60小時,L<,10>和L<,50>壽命為5.61

3、58×10<'6>和2.4952×10<'7>;分別為鋼球的平均接觸疲勞壽命1.7倍,L<,10>和L<,50>壽命的1.9倍、1.7倍.陶瓷球接觸疲勞壽命離散性與鋼球接近,B7005C/HQ1P4陶瓷球軸承特征壽命V=700h,基本額定壽命的試驗值L<,10t>=V(0.10536)<'1/β>=127h,中值壽命的試驗值L<,50t>=V(0.69315)<'1/β>=530h,d<,m>n值達到2.52×10<'6>mm.r/mi

4、n.對陶瓷球軸承疲勞壽命和失效形式進行了分析,陶瓷球失效形式一般為小圓形或橢圓形剝落;軸承套圈(鋼制)失效形式一般為連續(xù)狀小橢圓形剝落;陶瓷球軸承失效模式,同鋼制球軸承失效模式類似,都不是斷裂而是發(fā)生疲勞剝落.分析探討了陶瓷球材料中的缺陷對陶瓷球發(fā)生斷裂行為的影響,認為陶瓷球中的氣孔、夾雜、裂紋、分層以及加工缺陷,都可能造成陶瓷球材料形成殘余應力,局部的應力集中,引起微開裂,致使陶瓷球使用過程中在外加應力作用下發(fā)生斷裂,嚴重影響陶瓷球軸