高温环境下角接触球轴承磨损寿命分析

相比于常规轴承，高温、水介质润滑轴承由于其工况条件的特殊性更易发生磨损。而持续磨损会导致轴承工作游隙过大，轴承的振动与噪声加剧，降低轴承的工作精度，使轴承丧失旋转精度，进而影响整机运行的平稳性和安全性。因而，开展特殊工况下轴承磨损寿命的研究，提出有效的防止轴承过早磨损失效的措施，对延长主机装备的使用寿命，提高其可靠性具有重要现实意义

1、试验试样

试验试样为应用于高温(300 ℃)环境，以轴承实际使用的高温轴承材料无磁合金 GH05 分别制作球(Φ6.3mm)和盘(Φ50mm×6mm)试样，开展高温环境下轴承材料的摩擦磨损性能试验。

2、试验设备

利用球盘试验机完成高温材料摩擦磨损试验。该试验所采用的试验设备是 Rtec 公司的高温摩擦磨损试验机，其最高温度可达 1200 ℃，加载载荷极限为 5000N，可以实现旋转和往复运动。本研究球盘试验采用旋转式运动，试验设备和运动方式见图 3 所示。

通过加载弹簧设置，控制球盘径向加载载荷Fr，由电机驱动转台运动控制钢球与圆盘之间的相对旋转速度 n，试验过程中通过力传感器可以获取球盘间的实时切向摩擦力。试验后，利用德国 NanoFocus 表面三维形貌光学轮廓仪，对磨损后的试样表面形貌进行扫描，分析磨损系数与载荷和润滑状态间的关系，得到高温无磁合金材料GH05 的磨损系数，用于轴承磨损模型的建立。

通过对所研究对象的载荷和运动分析，转换得到的球盘试验载荷水平见表 1 所示。

3、磨损特性分析

(1)、为对比高温环境和低粘度润滑条件对轴承材料磨损性能的影响，图 4 为圆盘试样在表 1 试验工况，三种(常温干摩擦、高温干摩擦和高温低粘度润滑)摩擦状态下的磨损形貌。