Бринеллирование / б г ɪ п ə л ɪ ŋ / является постоянным отступом от твердой поверхности. Он назван в честь Бринеллы от твердости, в котором маленький шарик прижимается к твердой поверхности с заданным уровнем силы, а глубина и диаметр отметки указывают на твердость поверхности по Бринеллю. Бринеллинг - это постоянная пластическая деформация поверхности, которая обычно возникает, когда две соприкасающиеся поверхности неподвижны (например, элементы качения и дорожка качения подшипников) и предел текучести материала превышен. Бринеллинг нежелателен, поскольку части часто соприкасаются с другими частями в непосредственной близости. Очень маленькие вмятины могут быстро привести к неправильной работе, например к дребезжанию или чрезмерной вибрации, что, в свою очередь, может ускорить другие формы износа , такие как растрескивание и, в конечном итоге, выход подшипника из строя.
Вступление
Бринеллинг - это повреждение поверхности материала, вызванное контактным напряжением Герца, которое превышает предел материала. Обычно это происходит в ситуациях, когда значительная сила нагрузки распределяется по относительно небольшой площади поверхности. Бринеллинг обычно возникает в результате сильной или повторяющейся ударной нагрузки либо при остановке, либо во время вращения, хотя он также может быть вызван одним приложением силы, превышающей предел материала.
Бринеллинг может быть вызван большой нагрузкой, лежащей на неподвижном подшипнике в течение длительного времени. В результате получается постоянная вмятина или «след Бринелля». В Бринеллю знаки часто появляются в равномерно распределенные вдоль моделей подшипников рас , напоминающие первичные элементы подшипника, таких как ряды зазубренных линий для игл или роликовых подшипников или закругленных углублений в шариковых подшипниках . Это частая причина выхода из строя роликовых подшипников и потери предварительного натяга в болтовых соединениях, когда не используется закаленная шайба. [1] Так , например, бринеллирование происходит в роликах , когда шариковые подшипники внутри пазов производят поворотные головки в твердой крышкой, таким образом , снижая производительность за счет увеличения требуемого поворотное усилие.
Как избежать повреждения от бринеллинга
Инженеры могут использовать твердость материалов по Бринеллю в своих расчетах, чтобы избежать такого отказа. Статическая грузоподъемность подшипника качения определяется таким образом, чтобы избежать этого типа отказа. Увеличение количества элементов может обеспечить лучшее распределение нагрузки, поэтому подшипники, рассчитанные на большую нагрузку, могут иметь много шариков или использовать вместо них иглы. Это снижает вероятность образования бринеллинга, но увеличивает трение и другие факторы. Однако, хотя роликовые и шариковые подшипники хорошо подходят для радиальных и осевых нагрузок, они часто склонны к бринеллингу при очень высоких ударных нагрузках, боковых нагрузках или вибрации. Баббитовые подшипники или бронзовые втулки часто используются вместо роликовых подшипников в приложениях, где существуют такие нагрузки, например, в автомобильных коленчатых валах или шкивах шкивов , чтобы уменьшить возможность бринеллирования за счет распределения усилия по очень большой площади поверхности.
Частая причина появления бринеллинга - неправильная установка. Бринеллинг часто возникает при вдавливании подшипников в отверстия или на валы. Обычно необходимо следить за тем, чтобы давление было приложено к соответствующему кольцу подшипника, чтобы избежать передачи давления от одного кольца к другому через шарики или ролики. Если прижимное усилие приложено к неправильной гонке, бринеллинг может произойти в одной или обеих гонках. Процесс нажатия или зажима также может оставлять следы бринелля, особенно если тиски или пресс имеют зубчатые губки или шероховатые поверхности. Плоские прижимные пластины часто используются при прессовании подшипников, в то время как мягкие медные, латунные или алюминиевые крышки губок часто используются в тисках, чтобы избежать вдавливания следов бринелля в заготовку. [2]
Ложный бринеллинг
Подобный вид повреждений называется ложным бринеллингом и вызван фреттинг-износом . Это происходит, когда соприкасающиеся тела вибрируют друг относительно друга в присутствии очень малых нагрузок, которые выталкивают смазку из зоны контакта, в то время как подшипниковый узел не может двигаться достаточно далеко (или вращаться достаточно далеко) для перераспределения вытесненной смазки. В результате получается тонко отполированная поверхность, напоминающая след Бринелля, но при этом не деформировалась постоянно ни одна из соприкасающихся поверхностей. Этот тип ложного бринеллирования обычно возникает в подшипниках во время транспортировки, между производством и установкой. Полированные поверхности часто принимают за бринеллинг, хотя на самом деле никаких повреждений подшипника не происходит. Ложный бринеллинг исчезнет после непродолжительной обкатки. [1]
Фреттинг-износ также может возникать во время работы, вызывая более глубокие вмятины. Это происходит, когда во вращающемся валу образуются небольшие колебания, которые гармонично синхронизируются со скоростью вращения, вызывая круговые колебания на валу. Колебание заставляет вал двигаться в прецессии , а синхронизация скорости вращения заставляет шарики или ролики контактировать с дорожками качения только тогда, когда они находятся в аналогичных положениях. При этом образуются следы износа, вызванные контактом с подшипниками и дорожками качения в определенных областях, но не в других, оставляя неравномерный рисунок износа, напоминающий бринеллинг. Однако следы обычно слишком широкие и не совсем соответствуют форме подшипника, поэтому этот тип износа можно отличить от истинного бринеллирования. [1]