베어링 피로 파괴: 구름 접촉 응력이 균열 및 박리로 이어지는 방식

피로 파괴는 베어링 조기 손상의 주요 원인으로, 산업 분야에서 발생하는 고장의 60% 이상을 차지합니다. 구름 베어링은 내륜, 외륜, 구름 요소로 구성됩니다.공이나 롤러), 그리고 케이지는 주기적 하중 하에서 작동하며, 롤링 요소는 링 사이에 지속적으로 힘을 전달합니다.

구름 요소와 레이스웨이 사이의 접촉 면적이 작기 때문에 결과적으로헤르츠 접촉 응력특히 고속 또는 고부하 조건에서는 매우 높습니다. 이러한 집중 응력 환경은스트레스 피로표면의 구멍, 균열, 그리고 결국에는 박리로 나타납니다.

스트레스 피로란 무엇인가?

스트레스 피로는 다음을 의미합니다.국부적인 구조적 손상재료의 최대 인장 강도 이하의 반복적인 반복 하중으로 인해 발생합니다. 대부분의 경우베어링탄성 변형이 유지되는 동안, 미세한 영역은 시간이 지남에 따라 소성 변형을 겪으며 결국 파괴가 시작됩니다. 이 과정은 일반적으로 세 단계로 진행됩니다.

1. 미세균열 발생

• 표면 아래 수준(경로 표면 아래 0.1~0.3mm)에서 발생합니다.

• 미세 구조적 결함에서 반복적인 응력 집중으로 인해 발생합니다.

2. 균열 확산

• 균열은 최대 전단 응력 경로를 따라 점차 커집니다.

• 재료 결함과 운영 로딩 주기의 영향을 받습니다.

3. 최종 파괴

• 표면 손상은 다음과 같이 눈에 띄게 됩니다.스폴링 or 구멍 뚫기.

• 균열이 임계 크기에 도달하면 재료가 표면에서 분리됩니다.

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중장비 전기 자동차의 피로 고려 사항

In 대형 화물차(LGV)그리고대형 화물차(대형 차량)—특히 전기 변형의 경우 피로 저항은 다음과 같은 이유로 더욱 중요합니다.

• 더 넓은 RPM 범위: 전기 모터는 연소 엔진보다 더 넓은 속도 대역에서 작동하므로 순환 부하 빈도가 증가합니다.

• 더 높은 토크 출력: 토크 전달이 더 크면 피로 강도가 향상된 베어링이 필요합니다.

• 배터리 무게 영향: 견인 배터리의 추가된 질량은 특히 구동계 구성 요소에 스트레스를 가중시킵니다.휠 및 모터 베어링.

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스트레스 피로의 주요 원인

√ 교번 부하

동적 시스템의 베어링은 지속적으로 다양한 영향에 노출됩니다.반경 방향, 축 방향 및 굽힘 하중. 구름 요소가 회전함에 따라 접촉 응력이 주기적으로 변화하여 시간이 지남에 따라 높은 응력 집중 현상이 발생합니다.

√재료 결함

베어링 재료 내의 내포물, 미세 균열 및 공극은 다음과 같은 역할을 할 수 있습니다.스트레스 집중기피로가 빨리 시작됩니다.

√윤활 불량

윤활이 부족하거나 저하되면 증가합니다.마찰과 열피로 강도가 감소하고 마모가 가속화됩니다.

√부적절한 설치

설치 중에 정렬 불량, 잘못된 맞춤 또는 과도한 조임으로 인해 예상치 못한 응력이 발생하고 베어링 성능이 저하될 수 있습니다.

응력 피로를 이해하고 완화하는 것은 까다로운 응용 분야, 특히 전기 중장비 차량의 긴 서비스 수명을 보장하는 데 필수적입니다. 재료 및 시뮬레이션 기술의 발전으로 피로 저항성이 향상되었지만, 적절한베어링 선택, 설치 및 유지 관리여전히 성능과 안정성에 중요한 요소입니다.

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