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標(biāo)題: 接觸疲勞壽命（鋼球接觸疲勞試驗） [打印本頁]
作者: 軸研小草    時間: 2016-7-8 14:25
標(biāo)題: 接觸疲勞壽命（鋼球接觸疲勞試驗）
金屬材料抗接觸疲勞性能的優(yōu)劣,，主要是以試樣或零件接觸表面層某一單元體，在某一應(yīng)力水平下運轉(zhuǎn)至疲勞剝落所承受的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)（疲勞壽命）作為判據(jù),。因此,，判據(jù)是否可靠，除了其它試驗因素嚴(yán)格控制外,，試樣受力的均勻性和穩(wěn)定性是一個重要的因素,，即試樣接觸表面層的每一個單元體，每承受一次應(yīng)力循環(huán),，其應(yīng)力幅值應(yīng)基本相同或接近,，這樣所得的試驗結(jié)果作為在某一應(yīng)力水平下的疲勞壽命才是準(zhǔn)確可靠的。
推力片試驗機的接觸原理,，可以簡化為一個半徑為r的鋼球與一個平面（半徑為file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif）相接觸,。根據(jù)赫茲理論在軸向力P的作用下，由于彈性變形,，鋼球與平面的點接觸,，變成橢圓面接觸，即橢圓面的長短半軸相等,，其接觸應(yīng)力分布示意圖如圖2所示,，圖中file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image004.gif為最大接觸應(yīng)力，file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image006.gif為接觸橢圓的短半軸,。鋼球沿滾動中心公轉(zhuǎn)一圈,，試樣表面接觸帶寬度為file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image008.gif,，觸帶中心每一單元體承受最大接觸壓應(yīng)力一次。若一個或若干個鋼球準(zhǔn)確不變地沿滾動中心連續(xù)滾動,，試樣的接觸帶和每個單元體所承受的壓應(yīng)力也均保持不變,，直到試樣疲勞破壞為止，這樣所得的疲勞數(shù)據(jù)是準(zhǔn)確可靠的,。
file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image010.gif

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圖2 鋼球接觸應(yīng)力
若試驗過程中,，由于試驗機和陪試件的精度較差，或同軸度較差造成鋼球的滾動中心不重合,，試樣的接觸應(yīng)力分布和接觸寬度均會發(fā)生變化,，如圖2所示，若鋼球的滾動中心相差file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image012.gif,，試樣接觸帶寬度就增大到file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image014.gif,，這樣接觸帶中心file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image016.gif處單元體所受接觸應(yīng)力就由file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image004.gif降低至file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image018.gif，file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image020.gif,、file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image016.gif處單元體所受接觸應(yīng)力在file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image004.gif與file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image018.gif之間變化，file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image012.gif越大,，所受接觸應(yīng)力相差就越大,，接觸帶就越寬。當(dāng)file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image023.gif時,，試樣上就出現(xiàn)雙接觸帶或交叉接觸帶,，即鋼球滾動一圈，某些單元體不承受接觸壓應(yīng)力,；當(dāng)file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image025.gif時,，試驗過程中試樣出現(xiàn)寬接觸帶，兩個滾動中心file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image020.gif和file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image016.gif所受接觸應(yīng)力在file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image004.gif與file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image018.gif之間無序變化,，而在file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image020.gif和file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image016.gif中心處的file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image027.gif值則保持不變,，其接觸應(yīng)力的變化范圍可由下列公式計算：
file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image029.gif     ‥‥‥‥‥‥‥‥‥（1）
   file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image031.gif  ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（2）
   file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image033.gif     ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（3）
   file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image035.gif            ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（4）
式中：  file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image018.gif—由于鋼球滾動中心不重合，在file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image020.gif和file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image016.gif處所受的低幅接觸應(yīng)力  kgf/mm2
       file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image027.gif—實際接觸帶中心（file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image038.gif）處所受接觸應(yīng)力  kgf/mm2
   R—鋼球半徑  mm
  B—實際接觸帶寬度 mm
file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image012.gif—鋼球滾動中心距 mm

3 t5 z. R5 c+ C" ?1 S& {
1）試樣的形狀和尺寸：
推力片試樣：φ35mm/φ52mm
鋼球（陶瓷球）直徑范圍：φ8～φ25mm
2）試驗載荷： 0.2～20kN,，控制精度±2%F.S
3）轉(zhuǎn)速： 300～3000r/min, 控制精度±1%F.S
4) 主軸徑向跳動：≤0.01mm
4）測量參數(shù):  載荷,、速度、溫度,、電流和振動   
5）控制方式： 自動控制

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6）主機功率：3kW
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作者: pokerkings    時間: 2016-7-8 15:32
動圖未附上
作者: fmdd    時間: 2016-7-8 17:03
鋼球與平面接觸,，書上都說是橢圓面接觸。鋼球是完全對稱結(jié)構(gòu),，想象不出橢圓到底是啥樣的,，有的方向長？有的方向短,？2 J5 a; D: y& z/ ^
6 E! F' n* I/ t0 z+ F
既然長短半軸相等,，為何還要說是橢圓面接觸,，不能說圓面接觸？7 d. t5 w+ l# m7 [

5 \0 Y+ n1 I1 u6 B: C5 e接觸區(qū)域的應(yīng)力,，除了有壓應(yīng)力,，還有剪應(yīng)力。比如接觸的鋼板變形量不一致,，中心變形大,，邊緣變形小，存在錯層運動,，一定會存在剪應(yīng)力,。
3 u$ y- K; u2 k. n. r$ j. d# c3 t( u8 q! t1 v) x) W  ~3 G* D
如果鋼球是滾動的，摩擦力還會產(chǎn)生側(cè)向彎矩,。如果考慮摩擦熱影響,，其受力將很復(fù)雜。
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作者: 軸研小草    時間: 2016-7-9 15:26
鋼球試驗機



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