功率放大器在電負荷作用下滾動軸承電蝕損傷的實驗中的應用

實驗名稱：交流電場與運行工況耦合作用下滾動軸承電蝕損傷機理及導電潤滑脂抑制效用的實驗研究與分析

實驗目的：探究交流電場下電壓、頻率、轉速及載荷對軸承電蝕損傷的影響與演化機制；基于實驗結果，研究導電添加劑潤滑脂對電蝕的抑制效果，為工程中軸承電蝕抑制提供經濟有效的解決方案。

測試設備：滾動軸承電蝕實驗臺、數碼光學顯微鏡、表面粗糙度測量儀、函數發生器、功率放大器（ATA-3040）、電壓與電流探頭及示波器、溫度與振動傳感器、實驗軸承、潤滑劑。

實驗過程：本研究通過搭建軸承電蝕實驗臺，驗證了交流電場下油膜擊穿特性，探究了電壓、頻率、轉速及載荷對軸承損傷條紋的影響，分析了損傷形貌與演化規律，并通過制備含納米銅、納米銀等導電添加劑的潤滑脂，實現了對電蝕損傷的有效抑制和導電通路優化。

圖1：滾動軸承電蝕實驗臺結構圖

實驗結果：本研究在電壓14V、頻率1.5kHz、轉速3000r/min工況下，軸承內圈形成顯著“搓衣板"狀損傷條紋，寬度達143–248μm，粗糙度由48nm增至440nm，振動加速度升至8.4G；添加1.5%納米銅/銀導電脂后，損傷抑制為均勻磨砂痕跡，粗糙度降至56nm，振動加速度降至1.03G，擊穿電流密度升至24.8A/mm2；最終結合導電添加劑與陶瓷球替換，實現電蝕條紋消除，為工程防護提供量化依據與可行路徑。

圖2：不同電壓幅值下軸承內圈電蝕損傷的表面形貌觀察（PAO8,1.0kHz,3000r/min,200N,6小時）

圖3：不同電壓值下的電流密度（PAO8，1.0kHz，3000r/min，200N）

圖4：14V電壓幅值作用下軸承表面電蝕損傷條紋的SEM圖

（PAO8，1.0kHz，3000r/min，200N，6小時）

圖5：在不同質量分數的納米銅導電潤滑脂下軸承內圈電蝕損傷的形貌觀察

（2000r/min，150N，13V，1.0kHz，6小時）

圖6：潤滑脂中不同質量分數的納米銅的擊穿電流

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