陶瓷球軸承制造技術(shù)及失效分析.pdf

1、本文分析討論了陶瓷球軸承的特點(diǎn)及國(guó)內(nèi)外技術(shù)水平.系統(tǒng)研究了陶瓷球軸承的制造技術(shù),陶瓷毛坯球制造技術(shù)、加工技術(shù)和質(zhì)量保證技術(shù).陶瓷毛坯球采用高純超細(xì)α氮化硅粉末添加燒結(jié)助劑混合制粒,經(jīng)冷等靜壓成形、氣氛壓力燒結(jié)或熱等靜壓燒結(jié)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(dá)到G5級(jí),陶瓷球軸承公差等級(jí)達(dá)到P4級(jí).對(duì)陶瓷球軸承進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析,采用擬靜力學(xué)分析模型,引入"套圈控制假設(shè)"理論,建立了陶瓷球軸承優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型,并進(jìn)

2、行了陶瓷球軸承主參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算機(jī)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)和分析,經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)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(yīng)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(jì)算方法,確定了陶瓷球軸承額定動(dòng)載荷及額定靜載荷的計(jì)算公式.試驗(yàn)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(yàn)結(jié)果表明:所試驗(yàn)的5/16″-G5級(jí)氮化硅陶瓷球平均接觸疲勞壽命為96.60小時(shí),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(yàn)值L<,10t>=V(0.10536)<'1/β>=127h,中值壽命的試驗(yàn)值L<,50t>=V(0.69315)<'1/β>=530h,d<,m>n值達(dá)到2.52×10<'6>mm.r/mi

4、n.對(duì)陶瓷球軸承疲勞壽命和失效形式進(jìn)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(duì)陶瓷球發(fā)生斷裂行為的影響,認(rèn)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(yīng)力,局部的應(yīng)力集中,引起微開(kāi)裂,致使陶瓷球使用過(guò)程中在外加應(yīng)力作用下發(fā)生斷裂,嚴(yán)重影響陶瓷球軸