關(guān)于軸承微動(dòng)腐蝕，你了解多少？

軸承微動(dòng)指的是將兩個(gè)接觸表面發(fā)生的極小幅度的相對(duì)運(yùn)動(dòng)稱(chēng)之為微動(dòng)，軸承微動(dòng)通常發(fā)生在發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)、熱循環(huán)應(yīng)力、疲勞載荷、電磁振動(dòng)等工作情況下，軸承微動(dòng)會(huì)造成接觸表面摩擦磨損，引起零件咬合松動(dòng)，功率損失，噪聲增加等，也會(huì)造成加速疲勞裂紋的可能性，從而降低零件的疲勞壽命。

軸承微動(dòng)（磨損）腐蝕

對(duì)于球軸承，鋼球和溝道之間的微動(dòng)為切向式、滾動(dòng)式、徑向式、滑動(dòng)式和扭動(dòng)式（由于接觸角的存在）組成的復(fù)合微動(dòng)。

對(duì)鋼球與內(nèi)溝道接觸面上的法向變形、切向變形以及滑動(dòng)進(jìn)行理論分析，并對(duì)徑向加載的球軸承進(jìn)行往復(fù)擺動(dòng)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在擺角較小時(shí)，切向滑動(dòng)為微動(dòng)磨損的主因；隨著擺角增大，微動(dòng)磨損則主要由重復(fù)的滑動(dòng)引起。

切向滑動(dòng)引起的損傷在接觸區(qū)的周?chē)换瑒?dòng)引起的損傷在接觸區(qū)兩端，接觸面中心受力最大的部分未受損傷，且內(nèi)圈損傷比外圈損傷嚴(yán)重。

 微動(dòng)（磨損）腐蝕的機(jī)理

發(fā)生在軸承接觸面之間的由微幅滑動(dòng)和滾動(dòng)引起的微動(dòng)磨損分別為微動(dòng)（磨損）腐蝕和偽壓痕，且兩種磨損機(jī)理不同。

微動(dòng)（磨損）腐蝕發(fā)生在無(wú)潤(rùn)滑狀態(tài)，磨損機(jī)理是產(chǎn)生嚴(yán)重的黏著，并穿過(guò)自然氧化層與母體材料形成冷焊，磨屑成分為α-Fe2O3，呈暗紅色；偽壓痕則發(fā)生在邊界潤(rùn)滑，磨損機(jī)理是輕微限制在自然氧化層的輕微黏著，磨屑成分是黑色的Fe3O4。

微動(dòng)磨損開(kāi)始呈現(xiàn)偽壓痕形態(tài)，當(dāng)微動(dòng)磨屑擋住潤(rùn)滑油脂從而使摩擦表面形成無(wú)潤(rùn)滑狀態(tài)時(shí)，則逐步升級(jí)為微動(dòng)（磨損）腐蝕。

 微動(dòng)（磨損）腐蝕的力學(xué)性能

振動(dòng)頻率、幅度以及加速度對(duì)軸承微動(dòng)磨損有顯著影響。

通過(guò)自制的試驗(yàn)裝置在干態(tài)下對(duì)軸承加載軸向振動(dòng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)微動(dòng)磨損隨振動(dòng)頻率和加速度的增加而增加；磨損先隨振幅增加而增加，在振幅近似為軸承軸向游隙的兩倍時(shí)達(dá)到最大值，然后隨振幅的增大而減小；在一定的測(cè)試條件下，磨損在微動(dòng)初期增加較快，但隨著微動(dòng)次數(shù)的增加而趨于緩和。

在脂潤(rùn)滑條件下用型號(hào)為6104 球軸承考察了擺角、擺動(dòng)次數(shù)及載荷等參數(shù)對(duì)微動(dòng)磨損的影響，發(fā)現(xiàn)擺角在1°以?xún)?nèi)，磨損速度較小，但是超過(guò)該值后磨損急劇增加，這一傾向在重載下尤為顯著。

如果軸的擺角較大，則差動(dòng)滑動(dòng)成為微動(dòng)磨損的主因；而擺角較小時(shí)，切向力滑動(dòng)成為微動(dòng)磨損的主因。

微動(dòng)（磨損）腐蝕的特征

對(duì)鋼球與內(nèi)溝道接觸面上的法向變形、切向變形以及滑動(dòng)進(jìn)行理論分析，并對(duì)徑向加載的球軸承進(jìn)行往復(fù)擺動(dòng)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在擺角較小時(shí)，切向滑動(dòng)為微動(dòng)磨損的主因；隨著擺角增大，微動(dòng)磨損則主要由重復(fù)的滑動(dòng)引起。切向滑動(dòng)引起的損傷在接觸區(qū)的周?chē)?；滑?dòng)引起的損傷在接觸區(qū)兩端，接觸面中心受力最大的部分未受損傷，且內(nèi)圈損傷比外圈損傷嚴(yán)重得多。

軸承微動(dòng)腐蝕的改進(jìn)對(duì)策

軸承的接觸角、溝曲率半徑系數(shù)和游隙等設(shè)計(jì)參數(shù)不同導(dǎo)致其抗微動(dòng)磨損能力也不同。在球軸承受外部振動(dòng)情況下，微動(dòng)磨損的程度與接觸區(qū)域上的切向力τ和相對(duì)滑動(dòng)量δ的乘積τδ相關(guān)，因此在設(shè)計(jì)上可通過(guò)少量增大內(nèi)、外溝道的溝曲率半徑而大大減小接觸表面上的τδ值來(lái)減緩球軸承的微動(dòng)磨損。但這種設(shè)計(jì)變化將增大接觸應(yīng)力，使?jié)櫥瑒└y進(jìn)入接觸區(qū)，從而降低軸承壽命。

為減緩變槳軸承在風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作過(guò)程中的微動(dòng)磨損，通過(guò)微動(dòng)模擬試驗(yàn)得出，在軸承有一定的負(fù)游隙時(shí)磨損量最小，并從不同傾角的徑向與切向微動(dòng)組合而成的復(fù)合微動(dòng)試驗(yàn)中得出，變槳軸承的初始接觸角在45°附近取值有助于提高其抗微動(dòng)磨損能力。但安裝負(fù)游隙在高速電機(jī)中不利于高速運(yùn)行，將增加發(fā)熱和扭矩，降低壽命。

(1) 微動(dòng)磨損的程度與τδ相關(guān)；切向力與載荷及同頻共振的慣性當(dāng)量的矢量和相關(guān)（很難計(jì)算和預(yù)估）；滑動(dòng)量與軸徑向位移角度和軸向位移量相關(guān)；由此可以得出轉(zhuǎn)子軸運(yùn)輸固定及增加預(yù)載荷及減小運(yùn)輸振動(dòng)等對(duì)策。

(2) 基于微動(dòng)時(shí)速度很低很難形成彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑膜，且微動(dòng)過(guò)程中潤(rùn)滑脂被排擠出接觸區(qū)，難以形成穩(wěn)定的油膜，長(zhǎng)期處于邊界潤(rùn)滑狀態(tài)的情況?？梢圆捎锰岣哂湍ず穸龋黾佑椭扯?；增加油脂的基礎(chǔ)油的流動(dòng)性，以抵抗微動(dòng)磨損腐蝕的損害。