一、真空輥金屬疲勞現象

真空輥許多機械零件如軸、齒輪、彈簧等都是在循環應力和應變作用下工作的。循環應力和應變是指應力或應變的大小、方向，都隨時間發生周期性變化的一類應力和應變。常見的交變應力是對稱循環應力，其最大值和最小值的絕對值相等。

真空輥零件工作時承受的應力值通常都低于制作材料的屈服點或規定殘余伸長應力，零件在這種循環載荷作用下，經過一定循環次數后仍會產生裂紋或發生突然斷裂，這種現象叫做疲勞。疲勞斷裂與靜態力作用下的斷裂不同。在疲勞斷裂前都不產生明顯的塑性變形，斷裂是突然發生的，因此具有很大的危險性，常常造成嚴重的事故。

據統計，80％以上損壞的機械零件都是因疲勞造成的。因此，研究真空輥疲勞現象對于正確使用材料，進行合理設計具有重要意義。研究表明：疲勞斷裂首先是在零件應力集中局部區域產生的，其先形成微小的裂紋核心，即微裂源，隨后，在循環應力作用下，裂紋繼續擴展長大。

由于疲勞裂紋不斷擴展，使零件的有效工作面逐漸減小，因此在裂紋所在的斷面上，真空輥零件所受應力不斷增加。當應力超過材料的斷裂強度時，則發生疲勞斷裂，形成最后瞬斷區。疲勞斷裂的斷口如圖所示。微裂源一擴展區時間：次應力循環一瞬斷區疲勞斷口示意圖對稱循環交變應力。

二、真空輥金屬疲勞強度

金屬在循環應力作用下能經受無限次循環而不斷裂的最大應力值，稱為金屬的疲勞強度。即循環次數值 N 無窮大時所對應的最大應力值，稱為疲勞強度。在工程實踐中，一般都是求疲勞極限，即對應于指定的循環基數下的中值疲勞強度。

對于黑色金屬，循環基數為10的7次方；對于有色金屬，循環基數為10的8次方。對稱循環應力的疲勞強度用a_1表示。許多試驗結果都表明：金屬的疲勞強度隨著抗拉強度的提高而增加，結構鋼當 o ≤1400MPa時，其疲勞強度約為抗拉強度的二分之一。疲勞斷裂是在循環應力作用下，經一定循環次數后發生的。

在循環載荷作用下，金屬承受一定的循環應力。和斷裂時。.相應的循環次數 N 之間的關系，可以用曲線來描述，這種曲線稱為 o - N 曲線，如圖所示。由于大部分機械零件的損壞都是由疲勞造成的，因此消除或減少真空輥疲勞失效，對于提高零件使用壽命有著重要意義。影響疲勞強度的因素很多，真空輥設計時在結構上注意減小零件應力集中外，還應改善零件表面粗糙度，這樣可減少缺口效應，提高疲勞強度。