基于有限元方法的鋼球展開輪摩擦磨損特性分析.pdf

1、軸承被譽(yù)為“工業(yè)的關(guān)節(jié)”，而鋼球是軸承最重要的組成部分，鋼球表面質(zhì)量直接影響軸承的使用壽命，因此鋼球的無損檢測尤為重要。鋼球檢測機(jī)構(gòu)中依靠展開輪將鋼球表面全展開，導(dǎo)致展開輪磨損嚴(yán)重，更換頻繁，而展開輪價格昂貴，因此展開輪的壽命直接影響鋼球的檢測成本。針對這一問題，本文提出在表面微結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，研究不同金屬材料的摩擦磨損性能，選擇適合于展開輪工況的材料及表面形貌，以期改善展開輪的摩擦磨損性能。
　　首先分析鋼球的展開原理，確定鋼球與

2、展開輪的接觸方式，結(jié)合實(shí)際工況及試驗(yàn)條件確定分析模型；通過分析鋼球與展開輪的受力情況，確定摩擦副磨損形式為滾滑復(fù)合磨損，同時確定磨損類型主要為粘著磨損，選擇 Archard黏著磨損理論作為試驗(yàn)研究的基本理論；在此基礎(chǔ)上，確定采用有限元法進(jìn)一步驗(yàn)證分析材料微結(jié)構(gòu)表面的摩擦磨損性能。
　　在理論分析的基礎(chǔ)上，確定試驗(yàn)方案，選擇試驗(yàn)設(shè)備及試驗(yàn)材料，然后根據(jù)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及簡化模型設(shè)計(jì)加工試驗(yàn)試件，測量試件表面硬度、微結(jié)構(gòu)等參數(shù)，對達(dá)到試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

3、的試件進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對比分析不同材料圓形微結(jié)構(gòu)與無微結(jié)構(gòu)表面的摩擦系數(shù)與磨損量。結(jié)合展開輪實(shí)際工況初步優(yōu)選材料。
　　在試驗(yàn)工況下，基于 Archard磨損理論建立關(guān)于磨損系數(shù)的數(shù)學(xué)模型，并將磨損系數(shù)應(yīng)用于有限元中，通過模擬仿真驗(yàn)證了所建模型的可靠性，同時也驗(yàn)證了用有限元法來模擬不同材料微結(jié)構(gòu)表面的磨損特性是可行的。最后通過有限元模擬T10A及45鋼表面微結(jié)構(gòu)為三角形、正方形、菱形、正六邊形和正八邊形時的磨損深度，