基于有限元方法的鋼球展開輪摩擦磨損特性分析.pdf

1、軸承被譽為“工業(yè)的關節(jié)”，而鋼球是軸承最重要的組成部分，鋼球表面質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。鋼球檢測機構中依靠展開輪將鋼球表面全展開，導致展開輪磨損嚴重，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構的基礎上，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，結合實際工況及試驗條件確定分析模型；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研究的基本理論；在此基礎上，確定采用有限元法進一步驗證分析材料微結構表面的摩擦磨損性能。
　　在理論分析的基礎上，確定試驗方案，選擇試驗設備及試驗材料，然后根據試驗標準及簡化模型設計加工試驗試件，測量試件表面硬度、微結構等參數(shù)，對達到試驗標準

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