滚动直线导轨副寿命及失效演变研究*

顾旻杰，王禹林，欧 屹，冯虎田

(南京理工大学 机械工程学院，南京 210094)

0 引言

滚动直线导轨副具有动摩擦系数小，定位精度高，可承受速度范围大等优点，被广泛应用在各种数控机床、工业用机器人乃至一般产业用的机械产品中。对滚动直线导轨副服役过程中的寿命性能及失效机理的分析研究，有助于提升其全周期的服役性能，提高我国现代制造水平。屠国俊设计了导轨副可靠性试验系统，提出基于步进加载的可靠性试验方法，在此基础上研究试验数据的分析与评估方法[1]。康献民提出了针对不同承载状态下的导轨副寿命基本计算方式[2]；傅惠民等根据寿命破坏率和剩余强度破坏率相等的原理，提出一种极小子样加速寿命实验设计和可靠性分析方法[3]。李隽等则提出了针对滚动直线导轨副的加速寿命试验方法以及小子样数据样本增广及分析方法[4-5]。但是由于针对滚动直线导轨副的寿命试验周期较长，成本较高，对相关试验台的加载能力，运行稳定性以及监测精度等性能指标有很高的要求，因此，针对滚动直线导轨副的寿命性能的研究只是理论性的。

在疲劳失效机理研究方面，李友国等[6]研究发现残余拉应力作用下的接触疲劳寿命只有残余压应力下寿命的一半。Allison等[7]通过试验进一步验证了残余压应力对材料的疲劳失效的阻碍作用。Khan等[8]研究发现随着循环周期的增加，轴承的残余应力呈下降趋势。李泽峰等[9]则通过扫描电镜和能谱仪等方法对接触疲劳试验样品进行了分析，发现，疲劳裂纹主要从滚道表面萌生并与表面呈一定角度向内部扩展。……