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理工精密動態

滾珠絲杠副典型失效分析
作者:山東理工精密機械有限公司 時間:2020-12-14 13:18:40 來源:原創

      滾珠絲杠副在各類設備上使用時,由于負荷不同,受力大小不同,工作時常承受彎曲,扭轉,疲勞和沖擊,同時在滑動與轉動部位承受摩擦作用。絲杠損壞形式主要是磨損和疲勞,因此其性能要求是整體必須具有較好的綜合力學性能(即一定的強度 與韌性的配合)和高的尺寸穩定性,相關工作部位(滾道,軸徑)要求具備高硬度,高強度和足夠的耐磨性。特別是大型滾珠絲桿(直徑≥80mm),由于使用時承受負荷較大,因此在強韌度、表面硬度和耐磨性的方面要求就更高了。

      第一節 表面損傷失效

      表面損傷失效是指機械零件因表面損傷而造成機械設備無法正常工作或失去精度的現象。主要包括:接觸疲勞失效、磨損失效與腐蝕失效。

一、接觸疲勞

      滾珠絲桿接觸疲勞失效是指零件在作滾動或滑動復合運動時,由于承受交變接觸載荷,使表面材料疲勞斷裂而形成點蝕或剝落現象。具體表現有螺母、絲杠滾道及滾珠的工作表面產生點蝕,材料產生脫落。

滾珠絲桿副的材料均為多晶體。由于各晶粒相位不同,以及錯位,夾雜等微觀,宏觀缺陷與第二項的存在,在多晶體中存在著各項異性和非均質性。疲勞破壞總是應力應變最高和位向最不利的薄弱晶粒或夾雜等缺陷處起始,并沿著一定的結晶面開始擴展。

      當滾道或滾動體的直徑發生變化時,其接接觸線上各對應點的運動關系也會隨之發生變化。當滾動體直徑變大時,滾子與滾道接觸的對應點之間線速度不等,出現了滑動摩擦。在一定的負載條件下,絲杠的轉速越高,線速度差別越大,摩擦就越強烈,并導致異常升溫。

      誘發滾道表面非正常磨損的另一個誤差因素是:內外滾道母線和滾動體母線對其中心線的傾斜角度誤差,即角度差。滾道的實際角度過大或過小,均可使載荷向絲杠副某處集中。載荷集中的區域必然是變形量和應力最大的區域。在絲杠副的旋轉過程中,滾道上的某一點的應力隨時間呈周期性變化,由0到最大值再返回0.如此循環往復。在這種情況下,應力集中處的近表層會因疲勞而提前出現微小裂紋,這種微小裂紋在反復循環載荷下擴展,最終擴展到表層,剝落出肉眼可見的微粒,于是接觸表面出現了磨損麻坑,這種現象稱為“表面疲勞磨損”。剝落出的微粒又會參與到磨損當中,形成磨粒磨損,使滾道磨損進一步加劇。

      產生原因:長期超負荷運行;產品缺陷:如材料、硬度、滾道表面粗糙度等;潤滑問題:潤滑劑粘度和用量用法不當;固體顆粒侵入,循環作用造成的疲勞損壞;未及時維修或維修不當;設備老化等。措施:選著適當的滾珠絲杠產品;優化潤滑方式‘選著合適的潤滑劑和潤滑量;安裝時保證零件與環境的清潔,優化密封結構;定期進行產品維護,及時更換疲勞產品。理工精密生產各種非標定制高耐磨絲杠

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