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《关节轴承的边界润滑模型与寿命分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、ISSN1000-3762轴承2005年第8期11-13CN41-1148/THBearing2005,No.8关节轴承的边界润滑模型与寿命分析杨咸启,宋雪静,张蕾(中国海洋大学工程学院,山东青岛266071)摘要:利用边界润滑理论研究了关节轴承的润滑与摩擦现象,在分布接触模型条件下提出了轴承中内外圈接触球面上的摩擦系数计算方法,其实例计算与试验结果相符合。同时,根据轴承的pV值修正了轴承寿命估算方法。关键词:关节轴承;边界润滑;摩擦系数;寿命中图分类号:TH133.33文献标识码:B文章编号:1000-3762(200
2、5)08-0011-03关节轴承的摩擦和寿命计算涉及到很多因1/2ε4θmTr=ln3.08×10-lnUs+6.907素,其中最重要的是轴承润滑状态参数。目前国RM[1-4](1)内外虽然有一些研究结果,但仍不完善。本式中:ε为吸附热,cal/mol;R为气体常数;M为润文利用边界润滑理论,探讨了关节轴承中的摩擦与润滑现象,同时给出简化的轴承寿命估算方法。滑油摩尔质量,g/mol;θm为润滑油的熔点,K;Us为表面滑动速度,m/s。1边界润滑理论边界润滑的另一个重要参数是摩擦系数值,根据分布接触承载模型(图1),可以采
3、用下面的通常,在滑动接触表面上,当润滑剂形成的膜摩擦系数计算公式不能完全承担接触载荷时,就会形成边界润滑状态。在关节轴承中fB=(1-η)[vfs+(1-v)fl]+ηfp(2),由于相对滑动速度小、载荷大,非自润滑型轴承多为边界膜润滑,而自润滑型关节式中:v为二硫化钼等固体润滑剂与润滑油的体积比;η为粗糙凸体接触面积与理论接触面积比轴承为固体润滑。对边界润滑状态,为了延长润滑寿命必须形成有效的边界膜。图1为边界润滑模率;fs为二硫化钼的摩擦系数;fl为流体膜的润滑型[5-6],材料表面的边界膜由表面的磷化膜组成,系数;
4、fp为固体膜的摩擦系数。厚度在fp是一种变化的值,为了能模拟这种变化,0.001～0.01μm之间,而另一部分为油膜,由润滑脂、二硫化钼等形成,厚度在0.01～1μm之取间。在该模型中,粗糙微凸体接触的可能性比流体fp=c0+f(η)(3)润滑模型要大,有时它会占主导地位。式中:c0为固体膜的摩擦系数基值;f(η)反映摩擦系数随轴承工作实际的接触面积的变化,在η值较小时,f(η)的值很小,而η值接近1时,f(η)接近材料的干摩擦系数。图1边界润滑模型2关节轴承寿命简化计算方法边界润滑膜的破裂是关节轴承失效的主要原标准JB
5、/T8565-1997中给出了各类关节轴因。而导致润滑膜破裂的原因有很多,如载荷、表[7]承的寿命估算方法面质量、润滑剂的特性、温度等。工程应用中需要KMCd控制各种不利因素,常采用润滑膜的破裂临界温L=αKαTαPαVαZVP(摆次)(4)度作为一种综合指标。根据文献[5]介绍,滑动面式中:αK载荷特性响应系数;αT为温度响应系的临界温度的近似计算式为数;αP为载荷大小响应系数;αV为速度特性响应系数;αZ为轴承质量、润滑特性响应系数;KM为收稿日期:2005-05-26摩擦副材料系数;Cd为轴承额定动载荷,N;V为·
6、12·《轴承》2005.№.8轴承中球面滑动速度,mm/s;P为轴承当量动载表3αR值(钢/PTFE编织物)荷,N。V/p/MPa(mm·s-1)10254565100150(4)式中的所有系数反映了轴承工作寿命的0.620.218119.311917.407515.170211.34297.7749众多影响因素,它们的变化具有非线性规律。标2.017.813116.969315.219913.16739.63216.1446准已给出了各系数的估计公式,但计算比较复杂。4.014.291013.562312.077810
7、.34057.33144.22086.010.861810.26879.07997.69315.28652.7467有些系数的变化与多因素相关,给工程应用带来8.09.13258.60107.55136.33164.21701.9773很大的不便。为了能较快而准确的计算轴承的初10.07.57677.10866.19685.1420--12.06.33415.92025.1242---始寿命,本文对(4)式进行简化整理,分离润滑因16.04.20353.89903.3270---素的影响,提出新的计算模型为20.02.4
8、2512.2323----25.01.24551.1356----CdL=kmαKαTαRαZ(摆次)(5)表4αR值(钢/PTFE复合物)P式中:km为材料修正系数;αR为润滑影响系数,V/p/MPa(mm·s-1)10254565100其余符号的意义与(4)式相同。0.68.96917.29385.18704.1
