滾動軸承早期失效的原因淺析

為了確保主機可靠地、正常運轉，防止事故發(fā)生，對軸承運轉應進行必要的監(jiān)控。為了在盡可能長的時間內(nèi)保持軸承性能，對軸承要進行保養(yǎng)、維修。

對軸承運轉的噪音、振動、溫度和潤滑情況，要按相應主機的要求加以檢測，發(fā)現(xiàn)軸承有異常征兆，應采取相應措施。生產(chǎn)中可以用耳朵聽或用軸承故障診斷儀器探測軸承振動的振幅、頻率，進行軸承故障診斷軸承溫度可用手觸摸或半導體點溫計測量。這樣能監(jiān)視軸承工作狀況，發(fā)現(xiàn)異常征兆，應停機檢查。對于大型設備的重要部位的軸承的預測，可以采用鐵譜診斷技術分析潤滑油中的磨損顆粒。

機械設備有加護維修、作業(yè)標準應定期進行，這是預防性維護、保養(yǎng)。要拆開檢查并補充或更換潤滑劑。由于軸承的使用壽命有一定的離散性，加護維修期限很難以準確保證運轉的可靠性，比不上軸承運轉時的監(jiān)測準確。但目前大多數(shù)工廠執(zhí)行的仍是預防維修方法。

普通機械設備的軸承，如果正確使用，可以使用到軸承疲勞壽命期，但是實際許多軸承都沒有達到疲勞就失效了，其原因大多由于安裝、使用、維護不當、潤滑不良或外部異物侵入造成軸承損傷所致。有時損傷原因是多方面，很難憑損傷后的軸承得知。如果知道軸承的使用機械、相關部位結構、工作條件、結合軸承損傷的狀態(tài)，了解軸承損傷前后的情況，就能夠比較準確分析軸承產(chǎn)生故障的原因，采取相應對策。

1故障現(xiàn)象：運轉時溫升

原因分析：潤滑油太多。

采取對策：排出過多的潤滑油脂后再進行運轉。

2故障現(xiàn)象：正常運轉時的溫升

原因分析：

• 潤滑劑的粘度太大；

• 潤滑劑用量不足；

• 軸承內(nèi)部游隙太小，內(nèi)載荷太大；

• 安裝誤差；

• 密封部位摩擦；

• 配合部位的松動。

采取對策：

• 選用低粘度的潤滑油或減少潤滑劑的用量；

• 補充潤滑劑用量；

• 對軸承內(nèi)部游隙、預緊載荷和配合過盈量進行修正，對自由側軸承的移動量進行調(diào)整，防止額外載荷的發(fā)生；

• 檢查軸及軸承座形位誤差及安裝精度，并采用正確的安裝方法；

• 改進密封形式，或適當減少密封接觸處的貼合力；

• 修正配合等級，必要時應更換軸承，如配合部位松動時，可涂少量厭氧膠以增加結合力。

3故障現(xiàn)象：發(fā)生在急加速時的振動或軸向跳動

原因分析：機械共振

采取對策：增大軸的剛性。

4故障現(xiàn)象：轉動時的振動

原因分析：

• 回轉體的不平衡；

• 安裝誤差；

• 異物進入；

• 機械變形。

采取對策：

• 對回轉體的動平衡進行修正；

• 提高軸承箱體的精度及安裝方法的修正；

• 清洗軸承、提高密封效果，必要時更換潤滑劑；

• 增大機械本身及支承部位剛性。

5故障現(xiàn)象：低頻的連續(xù)音響

原因分析：軸承滾道工作表面已出現(xiàn)傷痕，缺陷或潤滑劑不清潔。

采取對策：清洗軸承，使用清潔的潤滑劑，檢查軸承的工作表面，必要時更換軸承。

6故障現(xiàn)象：低頻的不規(guī)則連續(xù)音響

原因分析：

• 游隙過大；

• 異物進入；

• 機械振動；

• 回轉部位的松動；

• 滾動體工作表面已出現(xiàn)表面?zhèn)�痕�?/span>

采取對策：

• 調(diào)整游隙、修正配合精度，加大預緊載荷；

• 清洗軸承，檢查密封裝置是否失效，原設計是否合理，必要時更換潤滑劑或密封圈；

• 增強軸承箱體的強度，增大軸承的支承面積；

• 緊固軸承端蓋；

• 更換軸承。

7故障現(xiàn)象：高頻的連續(xù)音響

原因分析：

• 軸承內(nèi)部游隙太小，內(nèi)載荷過大；

• 潤滑不良；

• 安裝誤差；

• 回轉件的相互接觸和摩擦。

采取對策：

• 對軸承的內(nèi)部游隙、預緊載荷及配合過盈量進行修正，對自由側軸承的移動量進行調(diào)整，防止額外軸向載荷的產(chǎn)生；

• 一般情況下應增大潤滑劑的粘度和潤滑劑的用量；

• 檢查軸承和軸承座殼的形位誤差及安裝誤差，并采用正確的安裝方法；

• 檢查軸承本身或端蓋密封件的接觸情況，必要時可更換密封件。

軸承失效或卡死不能轉動，或雖然能繼續(xù)轉動，而因磨損、腐蝕、失去要求的回轉精度，或潤滑失效導致軸承溫升過高等，這些失效形式大致分為接觸疲勞失效，磨損失效，斷裂失效、腐蝕失效、過熱失效和振動、噪音、力矩失效等。軸承早期失效，可來自軸承的制造缺陷，材料不良，但更多的是來自軸承安裝、使用不當、維護和潤滑不良等。

1滾動軸承疲勞剝落失效

滾動軸承疲勞剝落失效是不可能避免的，但是，如果軸承安裝不夠正確，潤滑不良，外部介質(zhì)侵入，環(huán)境溫度過高，載荷過大等，都會大大縮短軸承壽命，軸承疲勞剝落時在外界交變應力的反復作用下，軸承工作表面下或表面上產(chǎn)生裂紋或工作表面損傷，并由于應力裂紋繼續(xù)擴展而成。疲勞剝落失效與軸承工作表面狀況和承受載荷大小密切相關，與潤滑油膜關系也很大，在良好的（厚油膜、高清潔度）和惡劣的（薄油膜、有污垢）條件下的軸承壽命之比為400：1，再有彈性流體動力潤滑對滾動軸承起重要作用，壽命和可靠性顯著提高，油膜厚度為接觸表面粗糙度值的3～4倍，軸承壽命可提高一倍以上。

2軸承磨損失效

在滾動軸承內(nèi)部，滾動體和套圈滾道之間，以及保持架與滾動體或套圈之間，均存在滑動，會引起軸承零件的磨損。當軸承中侵入硬顆粒、污垢、氧化物時，磨損更為劇烈，結果使軸承零件工作表面的表層質(zhì)量惡化、旋轉精度下降，游隙增大、振動噪音增加，最后導致軸承失效。

3塑性壓痕

滾動軸承在過重的載荷和沖擊載荷時，在環(huán)境溫度下軸承零件表面局部塑性流動或整體變形，這種塑性變形是在載荷瞬時作用下發(fā)生的，會使軸承運轉時發(fā)生劇烈的振動，噪音和溫度升高。選用軸承時，應按額定載荷計算，才能緩免這種軸承早期失效形式。

4斷裂失效

軸承載荷過載，軸承本身有缺陷或因疲勞引起的軸承斷裂，往往造成突發(fā)性失效事故。過載可能來自于主機故障或安裝不合理。軸承本身的缺陷可能來自軸承零件存在微裂紋，材料有大塊夾雜物，磨削燒傷的套圈受到?jīng)_擊或震動也可能斷裂。工作表面有大塊的疲勞剝落坑時受到?jīng)_擊載荷時即從坑開始產(chǎn)生裂紋，使軸承套圈斷裂。錯誤的裝配，如果用錘子直接錘擊內(nèi)圈到軸上，也容易使軸承零件受損或破裂。

5腐蝕失效

軸承零件金屬表面銹斑和腐蝕凹坑麻點的產(chǎn)生，是由于環(huán)境介質(zhì)發(fā)生化學和電化學反應，像空氣、濕氣、燃料和潤滑油中的氧化物等。它包括電介質(zhì)腐蝕，有機酸腐蝕、電流腐蝕等。硬脆松疏的氧化膜和腐蝕反應物在載荷作用下剝落，生成蝕坑或造成工作表面凹凸不平，形成腐蝕磨損或腐蝕疲勞剝落。

6燒傷與潤滑脂失效

滾動軸承運轉時存在滑動摩擦的零件之間，若溫度急劇升高，潤滑劑失效，金屬表層組織改變，嚴重時發(fā)生金屬粘接、軸承卡死。典型的燒傷常發(fā)生在短圓柱滾子軸承套圈擋邊和滾子端面之間，在脂潤滑的軸承中，脂的性能老化，潤滑脂干涸或脂的漏泄而造成潤滑不良，摩擦溫升急劇增加，工作表面產(chǎn)生燒傷，導致軸承失效。

軸承過早失效使其使用壽命大幅縮短，增加使用者的成本，同時也造成了浪費，對早期出現(xiàn)的失效原因分析，能在很大程度上提高軸承的使用壽命和周期，充分發(fā)揮其應有的性能。