误区一:轴出现沟槽意味着损坏
在直线轴承的实际应用中,不少人会认为轴一旦出现沟槽就是损坏的表现,实则不然。当直线轴承处于高负荷运行状态时,轴上出现沟槽的情况时有发生,而这一现象在专业领域被称作 “安定状态”。
在高负荷工况下,赫兹接触应力会急剧增大,其强度甚至足以使硬度极高的高碳轴承钢发生类似熔化的现象。但需注意的是,这种 “熔化” 是特殊的压力效应所致,并非我们常规认知里的熔化情况,熔化后的材料并不会随意移动或发生形态转变,反而会致使下层材料脱离,进而造成材料出现损坏或磨损。
然而,随着沟槽的出现,接触面积相应增加,使得实际接触应力低于等效应力,并且此后会维持在一个相对稳定的状态,负荷也不会再进一步引发材料持续熔化了。
所以,当遇到轴开始出现沟槽并保持稳定这一状况时,工程师们务必谨慎操作,切不可贸然旋转或更换轴。因为在此之后,轴承会进入下一轮 “安定状态” 循环,如果滚珠的硬度不足以承受后续应力变化,就极有可能超出其所能承受的极限值,进而导致滚珠出现过度磨损、变形乃至破碎等问题,严重影响直线轴承乃至整个机械系统的正常运行。
误区二:材料硬度越大,轴承性能就越好
很多人想当然地觉得,材料硬度越高,直线轴承的性能就越出色,其实这是一种片面的认知。
诚然,较高的材料硬度意味着材料具备更高的屈服应力极限值,乍一看似乎能让轴承在承受负荷时更不容易产生变形,仿佛对轴承性能有着积极的提升作用。但事实上,硬度的提升往往伴随着脆度的增加,这也就意味着材料的韧性会受到牺牲。而在实际的工作场景中,轴承元件常常需要具备一定的韧性来应对诸如弯曲等复杂受力情况,否则,在面临弯曲应力时,材料很可能还来不及产生合理的形变就先行破裂了,这显然不利于轴承的正常运作。
以标准直线轴承为例,它主要包含内座圈、滚动体以及外座圈这三个关键的负荷承载元件。这三者之间的硬度匹配至关重要,并非是某个元件硬度越高就越好。
倘若滚珠的硬度远高于内座圈,那么在运行过程中,由于高接触应力的存在,内座圈会因相对较软而遭受严重磨损,这无疑会影响内座圈的使用寿命,进而对整个轴承的性能产生负面影响。反之,若滚珠硬度偏低,其自身在承受负荷和滚动摩擦的过程中就容易出现磨损,进而产生平斑等问题,同样会破坏轴承的正常运转。
外座圈也面临着类似的情况,而且通常外座圈要比内座圈经历更多的运行循环周期。不过,外座圈与内座圈的硬度关系还会受到内座圈几何形状(例如密切度)的影响。根据具体情况的不同,外座圈的硬度最好是比内座圈稍高或者稍低一些。但总体而言,滚动体的硬度稍低(具体因材料不同而有差异)会更有助于优化轴承的整体性能,这样能够实现各元件之间在承受负荷、应对摩擦等方面的平衡,减少过度磨损等问题的出现,延长轴承的使用寿命,保障其稳定可靠地运行。
总之,在进行直线轴承设计时,务必要充分认识到这些容易陷入的误区,全面综合地考量各种因素,科学合理地把握轴与轴承元件的状态以及各元件之间的材料硬度匹配等关键要点,如此才能设计出性能优良且稳定可靠的直线轴承。