功率放大器在电负荷作用下滚动轴承电蚀损伤的实验中的应用

　　实验名称：交流电场与运行工况耦合作用下滚动轴承电蚀损伤机理及导电润滑脂抑制效用的实验研究与分析

　　实验目的：探究交流电场下电压、频率、转速及载荷对轴承电蚀损伤的影响与演化机制；基于实验结果，研究导电添加剂润滑脂对电蚀的抑制效果，为工程中轴承电蚀抑制提供经济有效的解决方案。

　　测试设备：滚动轴承电蚀实验台、数码光学显微镜、表面粗糙度测量仪、函数发生器、功率放大器（ATA-3040）、电压与电流探头及示波器、温度与振动传感器、实验轴承、润滑剂。

　　实验过程：本研究通过搭建轴承电蚀实验台，验证了交流电场下油膜击穿特性，探究了电压、频率、转速及载荷对轴承损伤条纹的影响，分析了损伤形貌与演化规律，并通过制备含纳米铜、纳米银等导电添加剂的润滑脂，实现了对电蚀损伤的有效抑制和导电通路优化。

图1：滚动轴承电蚀实验台结构图

　　实验结果：本研究在电压14V、频率1.5kHz、转速3000r/min工况下，轴承内圈形成显著“搓衣板”状损伤条纹，宽度达143–248μm，粗糙度由48nm增至440nm，振动加速度升至8.4G；添加1.5%纳米铜/银导电脂后，损伤抑制为均匀磨砂痕迹，粗糙度降至56nm，振动加速度降至1.03G，击穿电流密度升至24.8A/mm²；最终结合导电添加剂与陶瓷球替换，实现电蚀条纹完全消除，为工程防护提供量化依据与可行路径。

图2：不同电压幅值下轴承内圈电蚀损伤的表面形貌观察（PAO8,1.0kHz,3000r/min,200N,6小时）

图3：不同电压值下的电流密度（PAO8，1.0kHz，3000r/min，200N）

图4：14V电压幅值作用下轴承表面电蚀损伤条纹的SEM图

（PAO8，1.0kHz，3000r/min，200N，6小时）

图5：在不同质量分数的纳米铜导电润滑脂下轴承内圈电蚀损伤的形貌观察

　　（2000r/min，150N，13V，1.0kHz，6小时）

图6：润滑脂中不同质量分数的纳米铜的击穿电流

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图：ATA-3040C功率放大器指标参数

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