誤區一:軸出現溝槽意味著損壞
在直線軸承的實際應用中,不少人會認為軸一旦出現溝槽就是損壞的表現,實則不然。當直線軸承處于高負荷運行狀態時,軸上出現溝槽的情況時有發生,而這一現象在專業領域被稱作 “安定狀態”。
在高負荷工況下,赫茲接觸應力會急劇增大,其強度甚至足以使硬度極高的高碳軸承鋼發生類似熔化的現象。但需注意的是,這種 “熔化” 是特殊的壓力效應所致,并非我們常規認知里的熔化情況,熔化后的材料并不會隨意移動或發生形態轉變,反而會致使下層材料脫離,進而造成材料出現損壞或磨損。
然而,隨著溝槽的出現,接觸面積相應增加,使得實際接觸應力低于等效應力,并且此后會維持在一個相對穩定的狀態,負荷也不會再進一步引發材料持續熔化了。
所以,當遇到軸開始出現溝槽并保持穩定這一狀況時,工程師們務必謹慎操作,切不可貿然旋轉或更換軸。因為在此之后,軸承會進入下一輪 “安定狀態” 循環,如果滾珠的硬度不足以承受后續應力變化,就極有可能超出其所能承受的極限值,進而導致滾珠出現過度磨損、變形乃至破碎等問題,嚴重影響直線軸承乃至整個機械系統的正常運行。
誤區二:材料硬度越大,軸承性能就越好
很多人想當然地覺得,材料硬度越高,直線軸承的性能就越出色,其實這是一種片面的認知。
誠然,較高的材料硬度意味著材料具備更高的屈服應力極限值,乍一看似乎能讓軸承在承受負荷時更不容易產生變形,仿佛對軸承性能有著積極的提升作用。但事實上,硬度的提升往往伴隨著脆度的增加,這也就意味著材料的韌性會受到犧牲。而在實際的工作場景中,軸承元件常常需要具備一定的韌性來應對諸如彎曲等復雜受力情況,否則,在面臨彎曲應力時,材料很可能還來不及產生合理的形變就先行破裂了,這顯然不利于軸承的正常運作。
以標準直線軸承為例,它主要包含內座圈、滾動體以及外座圈這三個關鍵的負荷承載元件。這三者之間的硬度匹配至關重要,并非是某個元件硬度越高就越好。
倘若滾珠的硬度遠高于內座圈,那么在運行過程中,由于高接觸應力的存在,內座圈會因相對較軟而遭受嚴重磨損,這無疑會影響內座圈的使用壽命,進而對整個軸承的性能產生負面影響。反之,若滾珠硬度偏低,其自身在承受負荷和滾動摩擦的過程中就容易出現磨損,進而產生平斑等問題,同樣會破壞軸承的正常運轉。
外座圈也面臨著類似的情況,而且通常外座圈要比內座圈經歷更多的運行循環周期。不過,外座圈與內座圈的硬度關系還會受到內座圈幾何形狀(例如密切度)的影響。根據具體情況的不同,外座圈的硬度最好是比內座圈稍高或者稍低一些。但總體而言,滾動體的硬度稍低(具體因材料不同而有差異)會更有助于優化軸承的整體性能,這樣能夠實現各元件之間在承受負荷、應對摩擦等方面的平衡,減少過度磨損等問題的出現,延長軸承的使用壽命,保障其穩定可靠地運行。
總之,在進行直線軸承設計時,務必要充分認識到這些容易陷入的誤區,全面綜合地考量各種因素,科學合理地把握軸與軸承元件的狀態以及各元件之間的材料硬度匹配等關鍵要點,如此才能設計出性能優良且穩定可靠的直線軸承。