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向心关节轴承的摩擦磨损性能研究

文字: [大] [中] [小] 微信二维码 发布时间:2019-12-19    

首先要将优化前后的GEZ101ES向心关节轴承样品的外圈切割成两片圆心角为170。的轴瓦,将轴承内囹固定于同摩擦磨损试验机连接的轴.采用南京航空航天大学研制的轴承摩擦磨损试验机(见图3)进行摩擦磨损试验.首先在频率0.12 Hz、摆角±30。、MoS 锂基脂润滑、不同正压力条件下测定摩擦系数.先将正压力加载到150 kN,测定相应的摩擦系数,再依次按正压力250 kN、357 kN、500 kN、607 kN加载,测定相应的摩擦系数.共测定19组不同正压力条件下的摩擦系数,取不同正压力条件下摩擦系数的平均值作为关节轴承设计、计算及使用的依据.由于摩擦磨损试验机摆动过程中的摩擦力同摆动角有关,故从摩擦学角度而言,摆动时只要能通过最大摩擦力位置,则一定能够通过其它位置.鉴于此,我们测量得到最大摩擦力,并将其换算成摩擦系数,即得到最大摩擦系数.
其次,我们用优化前后的GEZ101ES关节轴承试件进行磨损对比试验,试验条件为:正压力607 kN,摆动频率0.12 Hz,摆角±30。,在轴承的内外圈接触点附近摆动.规定以温升≥150℃、内圈或者外圈的磨损量≥150 m或套圈烧伤等3种情况之一作为判定磨损失效的依据.在全部试验过程中未发现套圈烧伤现象,经连续12 h磨损试验后试件温升不超过40℃ ,故以磨损量150 m作为试验终止的判定依据.用数显温度仪监测轴承的温度,采用千分表,在磨损试验过程中每隔4~6 h测量轴承外圈的厚度,用千分尺测量轴承内圈球径,磨损厚度等于初始厚度减去磨损试验后测定的厚度.
采用扫描电子显微镜(SEM)观察GEZ101ES关节轴承外圈磨损表面形貌,结果与分析摩擦学学报 摩擦系数优化前后的GEZ101ES关节轴承在MoS 锂基脂润滑、不同正压力的摩擦系数示于图4.可 看出,0¨u lIna LJ-k图4 GEl01ES正压力与摩擦系数的关系曲线Fig 4 Relationship between frictior,coeKicient and normal load for GEl0IES GEZ101ES关节辅承在优化前后的摩擦系数变化不大.在定期润滑条件下,当正压力处于150~607 kN范围内时.相应的摩擦系数为0.089~0.067,摩擦系数随正压力增加而有所减小,符合正常的摩攘离损规律.
磨损性能图5示出了优化前后GEZ1 01ES关节轴承磨损Fig 5 Wear depth of spherical bearing: s.sliding dista rwe圈5 关节辅承的磨损曲线深度随磨损行程变化的关系曲线.可见.当承载力为607 kN,外圈磨损量为1 50 m时,轴承两片外圈的磨损量相近.未优化的关节轴承磨损行程为1 3 847 1TI,而优化后的关节轴承膳损行程为15 760 m.与此同时,在适当的润滑条件下,连续磨损过程中轴承温升变化不大,一般连续运行12 h温升不过30,C(室温为笫24卷5~1 ℃).测得相应的摩擦系数约为0.070,说明该娄轴承的摩擦系数较稳定2.3 磨损表面形貌图6示出了轴承外圈磨损表面形貌SEM照片.F 6 SEM images 0f wDrn su rface of GEZ101ES(500× 】图5 GEZ101ES磨损表面形貌SEM腑片(×500)可见其表面存在点蚀坑.据此可 推测.在摆动条仆下,关节轴承的损伤主要源于表面疲劳磨损.
结论相应的有限元分析最大能磺误差为7.5 ,说明所选择的同格精度满足要求.结果可靠.b. 优化后的关节轴承所受的应力同忧化前的相比减小29.2 .c. 关节袖承在优化前后的摩擦系数无显菩变化,但优化后的磨损寿命比优化前的显著提高.相应的计算及试验结果相一致.


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