滾珠絲杠副典型失效分析

   滾珠絲杠副在各類設(shè)備上使用時(shí)，由于負(fù)荷不同，受力大小不同，工作時(shí)常承受彎曲，扭轉(zhuǎn)，疲勞和沖擊，同時(shí)在滑動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)部位承受摩擦作用。絲杠損壞形式主要是磨損和疲勞，因此其性能要求是整體必須具有較好的綜合力學(xué)性能（即一定的強(qiáng)度 與韌性的配合）和高的尺寸穩(wěn)定性，相關(guān)工作部位（滾道，軸徑）要求具備高硬度，高強(qiáng)度和足夠的耐磨性。特別是大型滾珠絲桿（直徑≥80mm），由于使用時(shí)承受負(fù)荷較大，因此在強(qiáng)韌度、表面硬度和耐磨性的方面要求就更高了。

      第一節(jié) 表面損傷失效

      表面損傷失效是指機(jī)械零件因表面損傷而造成機(jī)械設(shè)備無(wú)法正常工作或失去精度的現(xiàn)象。主要包括：接觸疲勞失效、磨損失效與腐蝕失效。

一、接觸疲勞

      滾珠絲桿接觸疲勞失效是指零件在作滾動(dòng)或滑動(dòng)復(fù)合運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于承受交變接觸載荷，使表面材料疲勞斷裂而形成點(diǎn)蝕或剝落現(xiàn)象。具體表現(xiàn)有螺母、絲杠滾道及滾珠的工作表面產(chǎn)生點(diǎn)蝕，材料產(chǎn)生脫落。

滾珠絲桿副的材料均為多晶體。由于各晶粒相位不同，以及錯(cuò)位，夾雜等微觀，宏觀缺陷與第二項(xiàng)的存在，在多晶體中存在著各項(xiàng)異性和非均質(zhì)性。疲勞破壞總是應(yīng)力應(yīng)變最高和位向最不利的薄弱晶?；驃A雜等缺陷處起始，并沿著一定的結(jié)晶面開(kāi)始擴(kuò)展。

      當(dāng)滾道或滾動(dòng)體的直徑發(fā)生變化時(shí)，其接接觸線上各對(duì)應(yīng)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)關(guān)系也會(huì)隨之發(fā)生變化。當(dāng)滾動(dòng)體直徑變大時(shí)，滾子與滾道接觸的對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間線速度不等，出現(xiàn)了滑動(dòng)摩擦。在一定的負(fù)載條件下，絲杠的轉(zhuǎn)速越高，線速度差別越大，摩擦就越強(qiáng)烈，并導(dǎo)致異常升溫。

      誘發(fā)滾道表面非正常磨損的另一個(gè)誤差因素是：內(nèi)外滾道母線和滾動(dòng)體母線對(duì)其中心線的傾斜角度誤差，即角度差。滾道的實(shí)際角度過(guò)大或過(guò)小，均可使載荷向絲杠副某處集中。載荷集中的區(qū)域必然是變形量和應(yīng)力最大的區(qū)域。在絲杠副的旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，滾道上的某一點(diǎn)的應(yīng)力隨時(shí)間呈周期性變化，由0到最大值再返回0.如此循環(huán)往復(fù)。在這種情況下，應(yīng)力集中處的近表層會(huì)因疲勞而提前出現(xiàn)微小裂紋，這種微小裂紋在反復(fù)循環(huán)載荷下擴(kuò)展，最終擴(kuò)展到表層，剝落出肉眼可見(jiàn)的微粒，于是接觸表面出現(xiàn)了磨損麻坑，這種現(xiàn)象稱為“表面疲勞磨損”。剝落出的微粒又會(huì)參與到磨損當(dāng)中，形成磨粒磨損，使?jié)L道磨損進(jìn)一步加劇。

      產(chǎn)生原因：長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)行；產(chǎn)品缺陷：如材料、硬度、滾道表面粗糙度等；潤(rùn)滑問(wèn)題：潤(rùn)滑劑粘度和用量用法不當(dāng)；固體顆粒侵入，循環(huán)作用造成的疲勞損壞；未及時(shí)維修或維修不當(dāng)；設(shè)備老化等。措施：選著適當(dāng)?shù)臐L珠絲杠產(chǎn)品；優(yōu)化潤(rùn)滑方式‘選著合適的潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑量；安裝時(shí)保證零件與環(huán)境的清潔，優(yōu)化密封結(jié)構(gòu)；定期進(jìn)行產(chǎn)品維護(hù)，及時(shí)更換疲勞產(chǎn)品。理工精密生產(chǎn)各種非標(biāo)定制高耐磨絲杠