深溝球軸承疲勞裂紋引起的滾動(dòng)接觸疲勞失效研究.pdf

1、滾動(dòng)軸承具有磨擦阻力小，功率耗損小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，起動(dòng)容易等優(yōu)點(diǎn)。并且，它已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化生產(chǎn)，互換性能好，既適合大量生產(chǎn)，也便于維護(hù)使用，因此被廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械中。隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，滾動(dòng)軸承的使用條件和運(yùn)行環(huán)境越來越復(fù)雜，這就對(duì)滾動(dòng)軸承的材料、結(jié)構(gòu)和性能方面提出了更高的要求。因此，為了提高滾動(dòng)軸承的抗疲勞性能，對(duì)滾動(dòng)軸承滾道的滾動(dòng)接觸疲勞失效的研究顯得尤為重要。
　　本文應(yīng)用有限元仿真模擬方法，模擬了在線彈性材料模型和彈塑

2、性材料模型下，存在表面裂紋的深溝球軸承滾珠與內(nèi)滾道的滾動(dòng)接觸行為，研究了外部因素（徑向載荷、滾道表面摩擦系數(shù)、滾道曲率半徑）、表面裂紋的尺寸、位置及分布等，對(duì)深溝球軸承滾道滾動(dòng)接觸疲勞失效的影響，主要研究?jī)?nèi)容如下：
　?、倌M了存在表面裂紋的深溝球軸承滾珠與內(nèi)滾道的滾動(dòng)接觸行為，研究了徑向載荷、滾道表面摩擦系數(shù)、滾道曲率半徑等外部因素對(duì)存在表面裂紋的深溝球軸承滾道的滾動(dòng)接觸疲勞失效的影響。研究發(fā)現(xiàn)，在裂紋擴(kuò)展過程中，II型裂紋損傷

3、起主要作用，I型裂紋損傷作用次之，III型裂紋損傷作用較小。隨著徑向載荷、滾道表面摩擦系數(shù)、滾道曲率半徑的增加，三種形式裂紋損傷程度均加重。徑向載荷和滾道曲率半徑對(duì)滾道疲勞裂紋損傷的影響要大于滾道表面摩擦系數(shù)。
　　②研究了深溝球軸承滾道表面裂紋尺寸（裂紋寬度、裂紋面夾角）和表面裂紋位置（裂紋傾斜角度、次生裂紋傾斜角度）對(duì)裂紋擴(kuò)展的影響。研究表明，裂紋的傾斜角度越小，裂紋面夾角越大，裂紋寬度越大，裂紋擴(kuò)展速率越大，滾道的滾動(dòng)接觸疲

4、勞損傷越嚴(yán)重。研究還表明，次生裂紋傾斜角度越小，滾道內(nèi)疲勞裂紋擴(kuò)展路徑越短，滾道疲勞剝落越快形成。
　　③研究了表面裂紋分布對(duì)軸承滾道疲勞損傷的影響。裂紋軸向間距較小時(shí)，裂紋擴(kuò)展速率較大，最易發(fā)生疲勞失效的位置并不是赫茲接觸中心缺陷處，而是離赫茲接觸距離最近的裂紋處，隨著裂紋軸向間距逐漸增大，裂紋擴(kuò)展速率逐漸減小，最易發(fā)生疲勞失效的位置為赫茲接觸區(qū)域的正中心下方裂紋處。裂紋周向間距越大，裂紋擴(kuò)展速率越小，最易發(fā)生裂紋疲勞擴(kuò)展的位置