Page 64 - 理化检验-物理分册2025年第一期

邵若男，等：杆端轴承杆端体断裂原因

图 4 断裂杆端轴承杆端体耳环部断口微观形貌
口裂纹源位于杆端体内表面的两倒角位置，裂纹源 环载荷的作用下，因异常扭矩波动和倒角位置应力
处存在碾压、磨损痕迹，断口断面平坦，疲劳辉纹痕 集中发生微动损伤，形成早期疲劳裂纹，裂纹不断扩
迹较弱，疲劳扩展充分，几乎未发现瞬断区，位置A 展导致材料断裂。微动磨损是限制工程发展的关键
处断口裂纹源同时存在于内外表面，内表面裂纹源 问题 。因此，可通过提高存在微动损伤配合工作
[9]
位于倒角与中心严重磨损区，外表面未见明显裂纹 面的加工表面质量、减小内圈摆动时的扭矩与扭矩
源，但可见朝向相反的、磨损过的疲劳辉纹，断面粗 波动、设计合理的倒角结构来延缓异常微动损伤造
糙，疲劳扩展速率较快，磨损程度也较位置B严重。 成的杆端体过早失效。
结合试验过程中在线扭矩以及宏观和微观形貌观察
参考文献：
与分析推断：位置B早于位置A处萌生裂纹，位置B
位于杆端体耳环部的最大受力点，也是杆端体结构 [1] 王姗姗，郭浩，雷建中，等．我国滚动轴承磨损失效分
设计的薄弱区，杆端体与内装轴承装配面在循环拉 析现状及展望[J]．轴承，2017(10)：58-63．
压载荷与异常扭矩波动的双重作用下，局部发生微 [2] 欧惠宇，杨俊生，叶健熠，等．轴承倾斜微动磨损与失
动损伤，表面出现氧化、锈蚀、碾压、裂纹与剥落痕 效分析[J]．轴承，2023(4):54-59.
迹，同时在倒角处因应力集中首先形成裂纹源，裂纹 [3] 黄雄荣，王鹏，任颂赞．某杆端自润滑关节轴承断裂原
萌生、扩展直至断裂，但此时杆端体受力截面积较 因分析[J]．理化检验(物理分册)，2020，56(4)：68-71．
大，平均应力相对较小，因此裂纹扩展缓慢，疲劳辉 [4] 黄雄荣，朱淋淋，任松赞．钛合金杆端体断裂原因[J]．
理化检验(物理分册)，2022，58(4)：60-63．
纹与韧窝不明显。微动损伤是两紧密接触面在交变
[5] 董雪春．某地铁受电弓拉杆球铰轴承失效原因[J]．理
应力作用下微幅滑动造成的磨损以及磨损诱发疲劳
化检验(物理分册)，2021，57(4)：63-66.
裂纹的萌生和扩展 [6-8] 。当位置B断口断裂或即将断
[6] 谷冉升．柴油机主轴承的微动磨损和疲劳研究[D]．上
裂时，杆端体受力截面积大幅度减小，断口A的裂纹
海：上海交通大学，2020.
在大应力拉扯下快速形成与扩展，此外，位置B的断 [7] 岡村吉晃,张芳．车轴轴承微动磨损发生原因以及综
裂也导致杆端体发生倾斜，位置A处的受力方向发 合性防范措施[J]．国外机车车辆工艺，2021(2)：13-17.
生改变，从而产生双侧的疲劳与二次磨损。 [8] 贾国海，龚金科，鄂加强，等．齿轮轴过盈配合对轴肩
微动磨损的影响研究[J]．湖南大学学报(自然科学版)，
3 结语与建议
2013，40(5)：31-36．
不锈钢杆端轴承杆端体断裂的原因主要是，杆 [9] 陈银军, 常振, 李兴林, 等．高速电机轴承微动磨损改
端体耳环倒角位置和轴承外圈装配面之间在拉压循 善案例探讨[J]．哈尔滨轴承, 2019, 40(3): 29-32.
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