向心關節軸承的摩擦磨損性能研究

首先要將優化前后的GEZ101ES向心關節軸承樣品的外圈切割成兩片圓心角為170。的軸瓦，將軸承內囹固定于同摩擦磨損試驗機連接的軸．采用南京航空航天大學研制的軸承摩擦磨損試驗機(見圖3)進行摩擦磨損試驗．首先在頻率0．12 Hz、擺角±30。、MoS 鋰基脂潤滑、不同正壓力條件下測定摩擦系數．先將正壓力加載到150 kN，測定相應的摩擦系數，再依次按正壓力250 kN、357 kN、500 kN、607 kN加載，測定相應的摩擦系數．共測定19組不同正壓力條件下的摩擦系數，取不同正壓力條件下摩擦系數的平均值作為關節軸承設計、計算及使用的依據．由于摩擦磨損試驗機擺動過程中的摩擦力同擺動角有關，故從摩擦學角度而言，擺動時只要能通過最大摩擦力位置，則一定能夠通過其它位置．鑒于此，我們測量得到最大摩擦力，并將其換算成摩擦系數，即得到最大摩擦系數．

其次，我們用優化前后的GEZ101ES關節軸承試件進行磨損對比試驗，試驗條件為：正壓力607 kN，擺動頻率0．12 Hz，擺角±30。，在軸承的內外圈接觸點附近擺動．規定以溫升≥150℃、內圈或者外圈的磨損量≥150 m或套圈燒傷等3種情況之一作為判定磨損失效的依據．在全部試驗過程中未發現套圈燒傷現象，經連續12 h磨損試驗后試件溫升不超過40℃ ，故以磨損量150 m作為試驗終止的判定依據．用數顯溫度儀監測軸承的溫度，采用千分表，在磨損試驗過程中每隔4～6 h測量軸承外圈的厚度，用千分尺測量軸承內圈球徑，磨損厚度等于初始厚度減去磨損試驗后測定的厚度．

采用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察GEZ101ES關節軸承外圈磨損表面形貌，結果與分析摩擦學學報 摩擦系數優化前后的GEZ101ES關節軸承在MoS 鋰基脂潤滑、不同正壓力的摩擦系數示于圖4．可 看出，0¨u lIna LJ-k圖4 GEl01ES正壓力與摩擦系數的關系曲線Fig 4 Relationship between frictior,coeKicient and normal load for GEl0IES GEZ101ES關節輔承在優化前后的摩擦系數變化不大．在定期潤滑條件下，當正壓力處于150～607 kN范圍內時．相應的摩擦系數為0．089~0．067，摩擦系數隨正壓力增加而有所減小，符合正常的摩攘離損規律．

磨損性能圖5示出了優化前后GEZ1 01ES關節軸承磨損Fig 5 Wear depth of spherical bearing： s．sliding dista rwe圈5 關節輔承的磨損曲線深度隨磨損行程變化的關系曲線．可見．當承載力為607 kN，外圈磨損量為1 50 m時，軸承兩片外圈的磨損量相近．未優化的關節軸承磨損行程為1 3 847 1TI，而優化后的關節軸承膳損行程為15 760 m．與此同時，在適當的潤滑條件下，連續磨損過程中軸承溫升變化不大，一般連續運行12 h溫升不過30，C(室溫為笫24卷5～1 ℃)．測得相應的摩擦系數約為0．070，說明該婁軸承的摩擦系數較穩定2．3 磨損表面形貌圖6示出了軸承外圈磨損表面形貌SEM照片．F 6 SEM images 0f wDrn su rface of GEZ101ES(500× 】圖5 GEZ101ES磨損表面形貌SEM腑片(×500)可見其表面存在點蝕坑．據此可 推測．在擺動條仆下，關節軸承的損傷主要源于表面疲勞磨損．

結論相應的有限元分析最大能磺誤差為7．5 ，說明所選擇的同格精度滿足要求．結果可靠．b． 優化后的關節軸承所受的應力同憂化前的相比減小29．2 ．c． 關節袖承在優化前后的摩擦系數無顯菩變化，但優化后的磨損壽命比優化前的顯著提高．相應的計算及試驗結果相一致．