三点接触纯滚动轴承球的强化接触疲劳寿命试验机设计

设计了一种新型三点接触式纯滚动轴承球的强化接触疲劳寿命试验机。被测试样球仅在同一最大圆截面上受到三次非等间隔但等强度的循环接触载荷作用，并沿此圆周做纯滚动，试样球的最大转速为23000r／min，最大赫兹接触应力可达7GPa。该试验机可用于评定各种材料轴承球的滚动接触疲劳性能，具有被试球球径变化范围大、效率高、实用性强等特点。     

轴承滚子四线摩擦副滚动接触疲劳寿命试验台架设计

介绍了一种新型高效的轴承滚子四线摩擦副滚动接触疲劳寿命试验机。试验机主要包括驱动装置、从动装置和加载装置3部分,附加装置中的振动加速度传感器、热电偶、接近开关分别测量振动、温度和转速。试验滚子每转动1周承受4次等强度循环接触载荷作用,试验滚子的转速可达22 500 r/min,最大接触应力理论上可达4 GPa。该试验机可用于评定各种材料轴承滚子的滚动疲劳性能。     

氮化硅陶瓷球显微结构与滚动接触疲劳性能

利用扫描电子显微技术分析了4种氮化硅陶瓷球的显微结构，用新研制的三点接触纯滚动加速疲劳试验机，试验研究了4种陶瓷球的接触疲劳性能，并对疲劳球表面进行了显微观察。研究表明，相同试验工况下，不同的显微结构，其韧性、强度、寿命和温升明显不同。细小致密的等轴状晶粒、玻璃相少的陶瓷球的滚动接触疲劳性能优于长针状晶粒、玻璃相多的陶瓷球。     

在重载荷接触下喷气发动机燃料的工作特性

对在有JP-8＋100喷气发动机燃料和Mil-L-23699涡轮喷气发动机油的情况下工作的钢和陶瓷（氮化硅）材料的摩擦系数、轴承性能（即力矩产生和温升）及滚动接触疲劳进行了试验。使用球对盘试验机,测量在不同载荷和滑滚比下,用JP-8＋100喷气发动机燃料润滑时,运转的钢球对钢盘的摩擦系数。结果表明,在这个试验设想的条件下,燃料提供极低的摩擦系数。使用三球对拉杆滚动接触疲劳试验机测定材料（即氮化硅和钢材）和润滑油不同组合的疲劳寿命。像期盼的那样,Weibull分析表明在有喷气发动机燃料情况下运转的滚动疲劳寿命小于油润滑接触的。也设计、研制了轴承试验机,并用其获得在喷气发动机燃料和油中运转的轴承的摩擦（力矩）和温度性能。轴承试验结果表明燃料比油产生的力矩和温升低。     

纯滚动状态下氮化硅陶瓷球临界应力分析

氮化硅陶瓷球临界应力在很大程度上决定其滚动接触疲劳和磨损寿命.由于陶瓷材料的抗拉能力较弱,所以设想其滚动接触疲劳失效的临界应力为最大主拉应力.应用弹性接触力学和赫兹理论分析纯滚动条件下陶瓷球表面层接触应力,得到表面层最大主拉应力.针对理论计算值,设计相应的纯滚动接触疲劳实验.分析表明,理论值与实验结果趋于一致,从而证实最大主拉应力为氮化硅陶瓷球滚动接触疲劳失效的临界应力.计算结果为陶瓷球的滚动接触疲劳寿命分析提供理论基础.     

超硬涂层材料滚动接触疲劳试验机的研制

在总结分析目前国内外表面超硬涂层零件接触疲劳失效行为评估技术的基础上,依据超硬涂层零件接触疲劳失效机制模型,自主研制了一种超硬涂层材料滚动接触疲劳试验机。介绍了该试验机的设计原理和特殊功能,采用该试验机对51306纳米超硬材料涂层轴承滚动接触疲劳失效行为进行了试验评定。试验证明所研制的超硬涂层材料滚动接触疲劳试验机智能检测控制系统能够动态探测诊断涂层轴承表面初始疲劳裂纹并实现急停,可捕捉试验轴承表面疲劳初始状态,为超硬涂层零件接触疲劳失效机制分析提供可靠的试验依据。     

点接触纯滚动被试轴承球润滑性能研究

润滑工况是滚动接触疲劳寿命的主要影响因素之一,而润滑剂、接触形式等因素都对润滑状态有所影响。采用新研制的三点接触纯滚动轴承球加速疲劳试验机,研究了被试球钢球和陶瓷球在润滑油N32润滑下的润滑性能,并计算了最小油膜厚度及润滑膜参数,分析了润滑状态。结果表明,所用的润滑油N32是合适的,被测试的钢球和陶瓷球工作在弹性流体动力润滑(EHL)状态。分析结果为钢球和陶瓷球的对比滚动接触疲劳性能试验提供了理论基础。     

超硬涂层轴承的滚动接触疲劳试验

介绍了超硬涂层轴承滚动接触疲劳试验机的原理及功能,并对表面涂层的51306型轴承滚动接触疲劳失效进行了试验分析。通过对影响涂层接触疲劳破坏的几个重要参数的动态检测与控制,试验成功捕捉到了超硬涂层轴承表面疲劳裂纹的初始形态,分析了涂层轴承接触疲劳失效机理,为涂层轴承疲劳寿命评估提供了依据。     

陶瓷球和钢球接触疲劳寿命对比试验

陶瓷球的滚动接触疲劳寿命是评价陶瓷球能否用于滚动轴承的重要依据，为了确保陶瓷球的可靠性，最大限度地延长其使用寿命，利用新研制的三点接触纯滚动加速疲劳试验机对陶瓷球和钢球进行了对比试验。结果表明，与GCr15钢球相比，氮化硅陶瓷球的温升明显低于钢球；额定寿命低于钢球，中值寿命与特征寿命优于钢球。     

氮化硅轴承球滚动接触疲劳性能的研究现状

对氮化硅轴承球滚动接触疲劳的研究进行了综述,介绍了影响氮化硅轴承球滚动接触疲劳性能的主要因素,包括气孔、表面微裂纹、表面强度、残余应力、表面粗糙度和润滑条件等,以及介绍了疲劳剥落失效产生的机制,分析了目前研究所存在的问题,并对今后的发展方向进行了展望。     

氮化硅陶瓷球滚动接触疲劳寿命模型

针对球与圆柱接触模型中的陶瓷球,利用WEIBULL断裂统计方法导出球疲劳失效概率与寿命之间的关系方程,在相关额定寿命与最大接触应力的数值解基础上,基于最大主拉应力,构建氮化硅陶瓷球的滚动接触疲劳寿命与接触应力的数学模型.经与不同接触应力水平下的滚动接触疲劳寿命试验结果验证,表明该拉应力一寿命模型的正确性,从而验证了氮化硅陶瓷球的滚动接触疲劳失效源于最大主拉应力,而非基于最大切应力的设想.通过与L.P切应力一寿命模型预测结果的比较,表明拉应力一寿命模型适合于陶瓷球的接触疲劳寿命预测.     

润滑油添加剂的复合作用对接触疲劳的影响

作者利用四球机改装的快速滚动接触疲劳试验机 ,采用触逐级加载法强化试验 ,研究了硼酸酯、氯化石蜡和二烷基二硫代硫酸锌 (ZDDP)添加剂复合作用对 45钢滚动接角疲劳的影响。试验结果认为 ,硼酸酯与氯化石蜡和 ZDDP复配 ,在保证油品极压性能的前提下 ,因减摩 ,缓蚀作用而提高金属材料的接触疲劳寿命。并指出 ,研究复合功能添加剂各种性能之间的相互作用和综合效果 ,是改善润滑油添加剂影响零件接触疲劳寿命的有效手段。     

Fatigue Behavior of Hybrid Ceramic Ball Bearings in Liquid Nitrogen

Hybrid ceramic ball bearings, which are composed of silicon nitride (Si₃N₄) balls, ANSI 440C stainless steel rings and PTFE based composite retainers, are tested at high speed and heavy loading in cryogenic conditions. The rolling contact fatigue behavior of steel rings and ceramic balls in liquid nitrogen is analyzed. In addition, four-ball fatigue testing was done at room temperature with oil lubrication. The crush load of ball against ball in liquid nitrogen, which directly relates to the inner quality of the balls, is also evaluated. The results show that the spalling of silicon nitride balls, rather than micro pitting on the steel raceways, is the main cause for the failure of the hybrid ball bearings in liquid nitrogen. The fatigue mechanism of the ceramic balls is similar to that of ceramic balls at room temperature, but the characteristics of crack propagation are different because of differences between the cryogenic liquid medium and oil. Although most of the fatigue cracks originated from internal defects within the ceramic balls, the silicon nitride balls exhibit a high load capacity. When silicon nitride balls are loaded against steel balls, the steel balls are crushed while the silicon nitride balls do not exhibit plastic deformation. When ceramic balls with a 11.113 mm diameter are loaded against each other, crushing takes place at a nominal contact stress of 27～29 GPa.     

四球机改装的接触疲劳试验机及其应用

作者将四球机改装成接触疲劳试验机，并在其上进行了一系列添加剂对接触疲劳的影响试验研究。认为该装置具有接触应力大，体积小，噪声小，一次试验耗油量小，试验系统传动稳定，试验结果可信等优点。接触疲劳试验结果认为添加剂的各种性能之间相互作用和综合效果，才是影响疲劳寿命的关键。