Uszkodzenie zmęczeniowe łożyska: w jaki sposób naprężenia toczne powodują pęknięcia i odpryskiwanie

Awaria zmęczeniowa pozostaje główną przyczyną przedwczesnego uszkodzenia łożysk, odpowiadającą za ponad 60% awarii w zastosowaniach przemysłowych. Łożyska toczne — składające się z pierścienia wewnętrznego, pierścienia zewnętrznego, elementów tocznych (piłki lub wałki) i klatka — pracują w warunkach obciążenia cyklicznego, przy czym elementy toczne stale przenoszą siły między pierścieniami.

Ze względu na małą powierzchnię styku elementów tocznych z bieżniami,Naprężenie kontaktowe Hertzajest niezwykle wysoki, zwłaszcza w warunkach dużej prędkości lub dużego obciążenia. To skoncentrowane środowisko stresu prowadzi dozmęczenie stresem, objawiające się wżerami na powierzchni, pęknięciami i ostatecznie łuszczeniem.

Czym jest zmęczenie stresem?

Zmęczenie stresem odnosi się dolokalne uszkodzenia strukturalnespowodowane powtarzającym się cyklicznym obciążeniem poniżej ostatecznej wytrzymałości materiału na rozciąganie. Podczas gdy większośćłożyskopozostaje elastycznie odkształcony, mikroskopijne strefy doświadczają odkształcenia plastycznego w czasie, ostatecznie inicjując awarię. Proces ten zazwyczaj przebiega w trzech postępujących etapach:

1. Inicjacja mikropęknięć

• Występuje na poziomie podpowierzchniowym (0,1–0,3 mm pod powierzchnią toru).

• Spowodowane cyklicznymi koncentracjami naprężeń w niedoskonałościach mikrostrukturalnych.

2. Propagacja pęknięć

• Pęknięcia stopniowo powiększają się wzdłuż ścieżek maksymalnego naprężenia ścinającego.

• Wpływ na to mają wady materiałowe i cykle obciążeń eksploatacyjnych.

3. Ostateczne złamanie

• Uszkodzenia powierzchni stają się widoczne jakołuszczenie or wżery.

• Gdy pęknięcia osiągną rozmiar krytyczny, materiał oddziela się od powierzchni.

• 

Rozważania na temat zmęczenia w przypadku ciężkich pojazdów elektrycznych

In duże pojazdy ciężarowe (LGV)Ipojazdy ciężarowe(ciężarówki)—szczególnie w przypadku wariantów elektrycznych — odporność na zmęczenie jest jeszcze ważniejsza ze względu na:

• Szerszy zakres obrotówSilniki elektryczne pracują w szerszym zakresie prędkości niż silniki spalinowe, co zwiększa częstotliwość cyklicznych obciążeń.

• Wyższy moment obrotowy:Większy moment obrotowy wymaga łożysk o zwiększonej wytrzymałości zmęczeniowej.

• Wpływ masy akumulatora:Dodatkowa masa akumulatorów trakcyjnych zwiększa obciążenie elementów układu napędowego, w szczególnościłożyska kół i silnika.

• 

Główne czynniki przyczyniające się do zmęczenia stresem

√ Obciążenia przemienne

Łożyska w układach dynamicznych są stale narażone na zmienne warunkiobciążenia promieniowe, osiowe i zginająceW miarę obracania się elementów tocznych naprężenia kontaktowe zmieniają się cyklicznie, powodując z czasem wysokie koncentracje naprężeń.

√Wady materiałowe

Wtrącenia, mikropęknięcia i puste przestrzenie w materiale łożyska mogą działać jakokoncentratory stresu, przyspieszając inicjację zmęczenia.

√Słabe smarowanie

Niewystarczające lub zdegradowane smarowanie zwiększatarcie i ciepło, zmniejszając wytrzymałość zmęczeniową i przyspieszając zużycie.

√Nieprawidłowa instalacja

Niewspółosiowość, nieprawidłowe dopasowanie lub nadmierne dokręcenie podczas montażu może spowodować nieoczekiwane naprężenia, wpływające negatywnie na wydajność łożyska.

Zrozumienie i łagodzenie zmęczenia naprężeniowego jest niezbędne do zapewnienia długiej żywotności w wymagających zastosowaniach — zwłaszcza w ciężkich pojazdach elektrycznych. Podczas gdy postęp w materiałach i technologii symulacji zwiększył odporność na zmęczenie, właściwedobór, montaż i konserwacja łożysknadal są kluczowe dla wydajności i niezawodności.

Współpraca z doświadczeni producenci łożyskmoże zapewnićzoptymalizowane rozwiązania dostosowanedo Twojej konkretnej aplikacji. Jeśli Twój projekt wymaga wysokiej wydajności i odporności na zmęczenienamiar, nasz zespół jest tutaj, aby pomócwsparcie techniczne i rekomendacje produktów.

Jeśli potrzebujesz więcejłożyskoinformacje i zapytania o łożyska, zapraszamySkontaktuj się z namiOtrzymaj wycenę i rozwiązanie techniczne!