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应力松弛

记载了通过压力固定轴承时发生的现象——应力松弛。

将轴承固定在壳体上有许多方法,但多数通过在轴承与轴承座间施加过盈量进行压入固定。
在这种向轴承施加过盈量使其固定在轴承座上的状态下,若在高温使用环境中,因过盈量产生的应力将会发生松弛现象。这被称为“应力松弛”。

图1所示为应力松弛的发生模型。
压入轴承座的轴套在温度T1(常温)下,轴套-壳体(轴承座)间会产生半径方向应力δr1。
随着温度的上升,轴套会发生热膨胀,从而使应力δr增加,但同时轴承材料的允许应力δm会下降。
温度T3之前,半径方向应力δr会增加,但超过温度T3后,材料会随着材料允许应力δm降低曲线发生屈服,从而半径方向应力δr下降。
从温度T4到开始冷却时,如图1的虚线所示,半径方向应力δr会消失,轴套-轴承座间会产生空隙。

图1 应力松弛的发生模型

应力松弛在耐热温度较低的树脂类材料中较为多见,但金属材料也会因使用环境温度的变化产生应力松弛。
产生应力松弛时,在常温状态下,压入固定的轴承会从轴承座上脱落,或与轴之间的间隙消失,造成轴承与轴抱合,从而在轴承外径侧滑动时出现动作不良。
为应对应力松弛导致的不良情况,需要不会给轴承座与轴承之间施加过盈量的中间配合,并固定轴承使其不会脱落及旋转。同时,需要进行考虑轴热膨胀量的间隙设计。此外,还需要选择热膨胀系数较小的轴承。

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