滾動(dòng)軸承早期失效的原因淺析

為了確保主機(jī)可靠地、正常運(yùn)轉(zhuǎn)，防止事故發(fā)生，對(duì)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)應(yīng)進(jìn)行必要的監(jiān)控。為了在盡可能長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持軸承性能，對(duì)軸承要進(jìn)行保養(yǎng)、維修。

對(duì)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)的噪音、振動(dòng)、溫度和潤(rùn)滑情況，要按相應(yīng)主機(jī)的要求加以檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)軸承有異常征兆，應(yīng)采取相應(yīng)措施。生產(chǎn)中可以用耳朵聽(tīng)或用軸承故障診斷儀器探測(cè)軸承振動(dòng)的振幅、頻率，進(jìn)行軸承故障診斷軸承溫度可用手觸摸或半導(dǎo)體點(diǎn)溫計(jì)測(cè)量。這樣能監(jiān)視軸承工作狀況，發(fā)現(xiàn)異常征兆，應(yīng)停機(jī)檢查。對(duì)于大型設(shè)備的重要部位的軸承的預(yù)測(cè)，可以采用鐵譜診斷技術(shù)分析潤(rùn)滑油中的磨損顆粒。

機(jī)械設(shè)備有加護(hù)維修、作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)定期進(jìn)行，這是預(yù)防性維護(hù)、保養(yǎng)。要拆開(kāi)檢查并補(bǔ)充或更換潤(rùn)滑劑。由于軸承的使用壽命有一定的離散性，加護(hù)維修期限很難以準(zhǔn)確保證運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性，比不上軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確。但目前大多數(shù)工廠執(zhí)行的仍是預(yù)防維修方法。

普通機(jī)械設(shè)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(shí)際許多軸承都沒(méi)有達(dá)到疲勞就失效了，其原因大多由于安裝、使用、維護(hù)不當(dāng)、潤(rùn)滑不良或外部異物侵入造成軸承損傷所致。有時(shí)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(jī)械、相關(guān)部位結(jié)構(gòu)、工作條件、結(jié)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(zhǔn)確分析軸承產(chǎn)生故障的原因，采取相應(yīng)對(duì)策。

1故障現(xiàn)象：運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)溫升

原因分析：潤(rùn)滑油太多。

采取對(duì)策：排出過(guò)多的潤(rùn)滑油脂后再進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。

2故障現(xiàn)象：正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的溫升

原因分析：

• 潤(rùn)滑劑的粘度太大；

• 潤(rùn)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(dòng)。

采取對(duì)策：

• 選用低粘度的潤(rùn)滑油或減少潤(rùn)滑劑的用量；

• 補(bǔ)充潤(rùn)滑劑用量；

• 對(duì)軸承內(nèi)部游隙、預(yù)緊載荷和配合過(guò)盈量進(jìn)行修正，對(duì)自由側(cè)軸承的移動(dòng)量進(jìn)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(jìn)密封形式，或適當(dāng)減少密封接觸處的貼合力；

• 修正配合等級(jí)，必要時(shí)應(yīng)更換軸承，如配合部位松動(dòng)時(shí)，可涂少量厭氧膠以增加結(jié)合力。

3故障現(xiàn)象：發(fā)生在急加速時(shí)的振動(dòng)或軸向跳動(dòng)

原因分析：機(jī)械共振

采取對(duì)策：增大軸的剛性。

4故障現(xiàn)象：轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的振動(dòng)

原因分析：

• 回轉(zhuǎn)體的不平衡；

• 安裝誤差；

• 異物進(jìn)入；

• 機(jī)械變形。

采取對(duì)策：

• 對(duì)回轉(zhuǎn)體的動(dòng)平衡進(jìn)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(shí)更換潤(rùn)滑劑；

• 增大機(jī)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(rùn)滑劑不清潔。

采取對(duì)策：清洗軸承，使用清潔的潤(rùn)滑劑，檢查軸承的工作表面，必要時(shí)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(guò)大；

• 異物進(jìn)入；

• 機(jī)械振動(dòng)；

• 回轉(zhuǎn)部位的松動(dòng)；

• 滾動(dòng)體工作表面已出現(xiàn)表面?zhèn)�痕�?/span>

采取對(duì)策：

• 調(diào)整游隙、修正配合精度，加大預(yù)緊載荷；

• 清洗軸承，檢查密封裝置是否失效，原設(shè)計(jì)是否合理，必要時(shí)更換潤(rùn)滑劑或密封圈；

• 增強(qiáng)軸承箱體的強(qiáng)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(guò)大；

• 潤(rùn)滑不良；

• 安裝誤差；

• 回轉(zhuǎn)件的相互接觸和摩擦。

采取對(duì)策：

• 對(duì)軸承的內(nèi)部游隙、預(yù)緊載荷及配合過(guò)盈量進(jìn)行修正，對(duì)自由側(cè)軸承的移動(dòng)量進(jìn)行調(diào)整，防止額外軸向載荷的產(chǎn)生；

• 一般情況下應(yīng)增大潤(rùn)滑劑的粘度和潤(rùn)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(shí)可更換密封件。

軸承失效或卡死不能轉(zhuǎn)動(dòng)，或雖然能繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，而因磨損、腐蝕、失去要求的回轉(zhuǎn)精度，或潤(rùn)滑失效導(dǎo)致軸承溫升過(guò)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(guò)熱失效和振動(dòng)、噪音、力矩失效等。軸承早期失效，可來(lái)自軸承的制造缺陷，材料不良，但更多的是來(lái)自軸承安裝、使用不當(dāng)、維護(hù)和潤(rùn)滑不良等。

1滾動(dòng)軸承疲勞剝落失效

滾動(dòng)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(rùn)滑不良，外部介質(zhì)侵入，環(huán)境溫度過(guò)高，載荷過(guò)大等，都會(huì)大大縮短軸承壽命，軸承疲勞剝落時(shí)在外界交變應(yīng)力的反復(fù)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(yīng)力裂紋繼續(xù)擴(kuò)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(guān)，與潤(rùn)滑油膜關(guān)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(dòng)力潤(rùn)滑對(duì)滾動(dòng)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(dòng)軸承內(nèi)部，滾動(dòng)體和套圈滾道之間，以及保持架與滾動(dòng)體或套圈之間，均存在滑動(dòng)，會(huì)引起軸承零件的磨損。當(dāng)軸承中侵入硬顆粒、污垢、氧化物時(shí)，磨損更為劇烈，結(jié)果使軸承零件工作表面的表層質(zhì)量惡化、旋轉(zhuǎn)精度下降，游隙增大、振動(dòng)噪音增加，最后導(dǎo)致軸承失效。

3塑性壓痕

滾動(dòng)軸承在過(guò)重的載荷和沖擊載荷時(shí)，在環(huán)境溫度下軸承零件表面局部塑性流動(dòng)或整體變形，這種塑性變形是在載荷瞬時(shí)作用下發(fā)生的，會(huì)使軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生劇烈的振動(dòng)，噪音和溫度升高。選用軸承時(shí)，應(yīng)按額定載荷計(jì)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(guò)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(guò)載可能來(lái)自于主機(jī)故障或安裝不合理。軸承本身的缺陷可能來(lái)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(dòng)也可能斷裂。工作表面有大塊的疲勞剝落坑時(shí)受到?jīng)_擊載荷時(shí)即從坑開(kāi)始產(chǎn)生裂紋，使軸承套圈斷裂。錯(cuò)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(diǎn)的產(chǎn)生，是由于環(huán)境介質(zhì)發(fā)生化學(xué)和電化學(xué)反應(yīng)，像空氣、濕氣、燃料和潤(rùn)滑油中的氧化物等。它包括電介質(zhì)腐蝕，有機(jī)酸腐蝕、電流腐蝕等。硬脆松疏的氧化膜和腐蝕反應(yīng)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(rùn)滑脂失效

滾動(dòng)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)存在滑動(dòng)摩擦的零件之間，若溫度急劇升高，潤(rùn)滑劑失效，金屬表層組織改變，嚴(yán)重時(shí)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(rùn)滑的軸承中，脂的性能老化，潤(rùn)滑脂干涸或脂的漏泄而造成潤(rùn)滑不良，摩擦溫升急劇增加，工作表面產(chǎn)生燒傷，導(dǎo)致軸承失效。

軸承過(guò)早失效使其使用壽命大幅縮短，增加使用者的成本，同時(shí)也造成了浪費(fèi)，對(duì)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(yīng)有的性能。