Логин:   Guest
Пароль: Demo
Логин:
Пароль:
Регистрация
   
Новости      Механизмы повреждений вмятины на дорожках подшипников качения
   

Известно, что вмятины на дорожках подшипников качения приводят к повреждениям поверхности, что сокращает ресурс подшипников. Раньше расчёт ресурса подшипников SKF проводился с использованием коэффициента загрязнения ηc . В последнее время в SKF были разработаны новые модели и проведён ряд экспериментов для прогнозирования взаимосвязи между дефектами поверхности (вмятины, царапины) и смазкой на дорожках качения. В настоящей статье подробно рассматриваются эти взаимосвязи и эффект скольжения, что позволяет понять процесс развития повреждений.

 

Pезультатом прокатывания твёрдых частиц может стать образование вмятин на смазываемых поверхностях качения-скольжения.

Геометрические нарушения формы поверхности (царапины, вмятины и т.п.) являются источниками повреждений в областях высоконагруженных смазываемых контактных поверхностей, где в основном используется режим эластогидродинамического смазывания (EHL), однако иногда может быть применено смешанное смазывание. Несовершенства поверхностей могут вызывать локальные колебания толщины масляной плёнки и пульсации давления, которые в свою очередь приводят к концентрации напряжений.

Важным фактором, влияющим на долговечность подшипника, является чистота смазочного материала. Поэтому модель расчёта ресурса подшипника SKF [1] и стандарт ISO 281 [2] в качестве исходного параметра при расчёте ресурса подшипника используют чистоту смазочного материала.

Многие исследователи в своих расчётах использовали смазываемые и сухие контактные поверхности, а также как низкие, так и высокие значения скольжения, что давало в целом не совсем ясную картину механизма повреждения подшипников.  Анализ, выполненный при помощи числового моделирования с использованием неньютоновской жидкости, продемонстрировал, что скольжение изменяет фазу и величину пульсаций давления вокруг вмятин, которые становятся выше в области передней кромки вмятины, когда вмятая поверхность перемещается медленнее, чем гладкая и наоборот. Числовое моделирование с использованием ньютоновских жидкостей продемонстрировало, что увеличение скольжения увеличивает максимальное напряжение сдвига под поверхностью контакта. Было отмечено, что чем выше степень скольжения в области EHL-контакта, тем выше максимальное напряжение сдвига в подповерхностном слое и, следовательно, тем короче ресурс поверхностей вокруг вмятины.

 

 

 

Повреждения поверхности вокруг вмятин в подшипниках качения
Поверхностные повреждения (микровыкрашивание) часто образуются вокруг вмятин в подшипниках качения (в области приподнятых краев вмятин). Разрушение поверхности обычно происходит сначала на кромке вмятины, в месте максимального давления. При наличии толстой плёнки смазочного материала процесс разрушения поверхности вокруг вмятины будет занимать очень длительное время или может вообще не развиваться. В то же время, в условиях недостаточного смазывания этот процесс может происходить очень быстро. Модель разрушения поверхности, разработанная SKF , может также быть использована при исследовании поверхностных вмятин.

Выводы
Вмятины в областях высоконагруженных смазываемых контактов поверхностей качения-скольжения грозят сокращением ресурса механизмов (например, подшипников качения, зубчатых передач и т.д.). В настоящем исследовании для анализа результатов экспериментов, проведённых в научно-исследовательском центре SKF, была применена новейшая модель, разработанная SKF. Это позволило проследить влияние гидродинамических колебаний давления, возникающих вследствие наличия вмятин, проходящих через контактные поверхности качения-скольжения. Результаты моделирования хорошо объясняют присутствие полированной области, образующейся у начальной кромки контакта ( демонстрирующим разрушение масляной плёнки в области начальной кромки контакта).  Действительно, во всех случаях моделирования максимальный уровень давления всегда оказывает влияние на конечную кромку вмятины. Также наблюдалось, что при номинальном нулевом скольжении эффект полирования в области начальной кромки вмятины отсутствует .

Из вышеописанных наблюдений можно сделать следующие выводы:

  • Моделирование усталостной долговечности поверхностей и экстремальных шероховатос­тей, таких как борозды, вмятины и отпечатки различного происхождения, требует оценки динамических колебаний давления и, соответственно, толщины плёнки смазочного материала в области вмятины, проходящей через зону контакта Герца. Представленная здесь неньютоновская модель является эффективным инструментом, позволяющим лучше понять это явление.
  • При низком скольжении (S << |0,1|) в областях контактов Герца в шарико- и роликоподшипниках максимальное давление прокатывания всегда возникает на области конечной кромки вмятины. Износ наблюдается в основном в об­ласти начальной кромке вмя­тины. В пределах этого диа­пазона скольжения давление прокатывания не значительно увеличивается при возрастании скольжения [8]. Следовательно, риск поверхностного разрушения в области вмятины в основном определяется количеством циклов прокатывания.
  • При увеличении скольжения до значений S > |0,1| или при малой толщине плёнки смазочного материала, может происходить сдвиг точки максимального давления к передней области контакта, что объясняет экспериментальные результаты, полученные другими исследователями и демонстрирующие развитие повреждений в области передней кромки вмятины.
  • При ещё более высоком скольжении (S ≈ 0,3 − 0,5), возникающем в зубчатых передачах, процесс развития усталостных повреждений в области вмятины имеет более сложный характер вследствие разделения двух волн давления и толщины плёнки. Положение точки максимального давления зависит от времени, размера контакта Герца и условий эксплуатации.
  • Условия эксплуатации и результирующее гидродинамическое давление имеют большое значение при контроле максимальных давлений, генерируемых во время прокатывания вмятины. Для дорожек качения риск поверхностного повреждения вмятины больше связан с этими давлениями, чем со значением соотношения скольжения к качению или с направлением соответствующей силы трения. Однако направление силы трения может играть значительную роль во время начала распространения трещин, возникающих вокруг вмятин, и этим можно объяснить выводы, сделанные в предыдущих работах. Явление поверхностных разрушений, возникающих вокруг вмятин, может быть описано при помощи такой же физической модели, что и поверхностные разрушения дорожек качения подшипников [9].

Способы снижения риска образования вмятин
Существуют три основных способа снижения риска образования вмятин.

  • Первым из них является поддержание максимально возможной чистоты смазочных материалов, т.е. фильтрация масла, своевременная замена пластичной смазки и повреждённых уплотнений.
  • Следуйте рекомендациям SKF по монтажу, поскольку вмятины на дорожках качения могут образовываться в результате неправильного монтажа подшипников.
  • Также следует обеспечить надлежащую толщину плёнки смазочного материала за счёт правильного выбора вязкости смазки в соответствии с условиями эксплуатации подшипника. Плёнка смазочного материала надлежащей толщины может свести к минимуму повреждения поверхностей вокруг вмятин и увеличить ресурс поверхности.

 

 

Источник информации-Evolution-деловой и технический журнал фирмы SKF.

 
 
 
предыдущая новость список новостей следующая новость

26.09.12