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淺議滾動(dòng)軸承的失效形式及解決辦法

2018-08-13

　　摘　要：滾動(dòng)軸承是各種機(jī)械設(shè)備中廣泛使用的零件之一，它的使用壽命直接影響到機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)率和使用壽命，本文對(duì)滾動(dòng)軸承常見(jiàn)的幾種失效形式和采取的解決辦法進(jìn)行了全面的分析。
　　關(guān)鍵詞：滾動(dòng)軸承；失效形式；解決辦法
　　滾動(dòng)軸承具備摩擦力小，起動(dòng)輕快、效率高等優(yōu)勢(shì)；同時(shí)，滾動(dòng)軸承已標(biāo)準(zhǔn)化，由專門(mén)工廠大量生產(chǎn)，選用更換都很方便，因而在各種機(jī)械中得到了廣泛的應(yīng)用。但滾動(dòng)軸承在機(jī)械設(shè)備中又屬易碎部件，其運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是否良好直接影響到設(shè)備的性能。機(jī)械設(shè)備中，由滾動(dòng)軸承的早期故障導(dǎo)致設(shè)備故障的事例很多。因此找出故障根據(jù)，采取補(bǔ)救措施，清除故障，是提高系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)率的關(guān)鍵之一。機(jī)械設(shè)備中常見(jiàn)滾動(dòng)軸承的失效形式有以下幾種：

　　1、過(guò)載。嚴(yán)重的表面剝落和磨損，表明了滾動(dòng)軸承因過(guò)載引起的早期疲勞產(chǎn)生的失效（此外配合過(guò)緊也會(huì)造成一定程度疲勞）。過(guò)載還會(huì)引起嚴(yán)重的軸承鋼球滾道磨損，大面積剝落并時(shí)而伴有過(guò)熱現(xiàn)象。解決辦法是減少軸承的負(fù)荷或提高軸承的承載能力。

　　2、過(guò)熱。滾子的滾道、鋼球或保持器改變顏色，表明軸承過(guò)熱。溫度的升高使?jié)櫥瑒┳饔媒档?，使油膜不易形成或安全消失。溫度過(guò)高，會(huì)使?jié)L道和鋼球的材料退火，硬度下降。這主要是散熱不利或重載、高速的情況下冷卻不充分造成的。解決辦法是充分散熱，追加冷卻。

　　3、低負(fù)荷振蝕。在每個(gè)鋼球的軸向位置上出現(xiàn)橢圓形的磨損痕跡，這表明當(dāng)軸承不工作且未產(chǎn)生潤(rùn)滑油膜時(shí)，由外部振動(dòng)過(guò)度或低負(fù)荷振蝕造成失效。解決辦法是使軸承隔振或在軸承的潤(rùn)滑脂中加入抗磨添加劑等。

　　4、安裝問(wèn)題。主要注意以下幾方面：
　　、注意安裝施力。如滾道上出現(xiàn)間隔的壓抗，表明負(fù)荷已超出了材料的彈性極限。這是由于靜態(tài)，過(guò)載或者嚴(yán)重的沖擊（如安裝時(shí)曾用錘子敲擊軸承等）引起的。正確的安裝方法是僅對(duì)要壓裝的圈環(huán)施力（在軸上裝內(nèi)圈時(shí)勿推壓外圈）。

　　第二、注意角接觸軸承的安裝方向。角接觸軸承（具有一橢圓形的接觸區(qū)，并僅在一個(gè)方向上承受軸向推力。在相反的方向上裝配軸承時(shí)，因鋼球處在滾道邊緣，其受載面會(huì)產(chǎn)生槽形磨損帶。因此在安裝時(shí)應(yīng)注意，正確的安裝方向。

　　第三、注意對(duì)中。鋼球磨損痕跡偏斜，不于滾道方向相平行，表明安裝時(shí)軸承未對(duì)中。若偏斜角>1/1600，就易引起軸承溫度上升并出現(xiàn)嚴(yán)重磨損。其產(chǎn)生原因可能是軸有彎曲、軸成箱體有毛刺，鎖母的壓緊面未與螺紋軸線相垂直等。因此，安裝時(shí)應(yīng)注意檢查徑跳情況。

　　第四、應(yīng)注意正確配合。軸承內(nèi)、外圈的配裝接觸面上出現(xiàn)圓周狀的磨損或變色，是由軸承與其相配的零件配合過(guò)松引起的。磨損產(chǎn)生的氧化物為一種純褐色磨料，其結(jié)果會(huì)造成軸承進(jìn)一步磨損，發(fā)熱和產(chǎn)生噪音和產(chǎn)生徑跳等一系列問(wèn)題，因此裝配時(shí)應(yīng)注意正確配合。

　　又如滾道底部有嚴(yán)重的球形磨損軌跡，這表明因配合過(guò)緊使軸承間隙變小，由于扭距增大，軸承溫度上升，使軸承很快因磨損和疲勞而失效。此時(shí)，只要適當(dāng)恢復(fù)徑向間隙，減少過(guò)盈量就可解決這一問(wèn)題。

　　5、正常的疲勞失效。在任何一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)的表面（如滾道和鋼球）出現(xiàn)不規(guī)則的材料剝落現(xiàn)象，并逐漸擴(kuò)展引起振幅加大，這是一種正常的疲勞失效。如果普通軸承的壽命不能滿足使用要求，就只有重新選用更高級(jí)的軸承，或是提高一級(jí)軸承規(guī)格，來(lái)提高軸承的承載能力。

　　6、潤(rùn)滑不當(dāng)。所有滾動(dòng)軸承都需要用優(yōu)質(zhì)潤(rùn)滑劑進(jìn)行不間斷的潤(rùn)滑，以保持其設(shè)計(jì)性能。軸承內(nèi)依靠滾動(dòng)體和座圈上形成的一層油膜來(lái)防止金屬與金屬之間的直接接觸。如果潤(rùn)滑良好，就能減少磨擦，使其不致磨損。

　　軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，潤(rùn)滑脂或潤(rùn)滑油的粘度是保證其正常潤(rùn)滑的關(guān)鍵；同時(shí)，潤(rùn)滑油脂保持清潔，不含固態(tài)或液態(tài)雜質(zhì)也是至關(guān)重要的，油的粘度過(guò)低，不能起充分潤(rùn)滑作用，至使座圈很快磨損。開(kāi)始時(shí)，座圈的金屬與滾動(dòng)體的金屬表面互相直接接觸磨損，使其表面打磨的非常光滑，繼而發(fā)生干磨擦，導(dǎo)致座圈表面被滾動(dòng)體表面碾碎的粒屑所壓裂。起初可以觀察到表面變暗，失去光澤，Z后形成凹痕和片狀疲勞脫落。補(bǔ)救辦法是按照軸承需要，重新選擇更換潤(rùn)滑油或脂。

　　污染物粒子污染潤(rùn)滑油或脂時(shí)，即使這些污染物粒子小于油膜平均厚度，但因粒子很硬，仍會(huì)產(chǎn)生磨耗，甚至于穿透油膜，致使軸承表面產(chǎn)生局部應(yīng)力，從而顯著地縮短軸承壽命。潤(rùn)滑油或脂中水的濃度即使小至0.01%，亦足以縮短軸承原有壽命的一半。若水可溶解于油或脂中，軸承使用壽命會(huì)隨水的濃度遞增而縮減。解決辦法是調(diào)換不潔凈的油或脂；平時(shí)應(yīng)當(dāng)安裝較好的過(guò)濾器，增加密封、貯存、安裝時(shí)應(yīng)注意清潔操作。

　　7、腐蝕。滾道、鋼球、保持架和內(nèi)外圈環(huán)型面上出現(xiàn)紅色或褐色污點(diǎn)，表明軸承因暴露于腐蝕性的液體或氣體中而產(chǎn)生了腐蝕失效。它會(huì)引起振動(dòng)增大，磨損加劇、徑向間隙增加，預(yù)載降低，并且在極限情況下發(fā)生疲勞失效。解決方法是使液體從軸承中排出或增加軸承的整體及外部密封。

　　綜上所述，軸承的故障，應(yīng)在設(shè)計(jì)，維護(hù)潤(rùn)滑管理、操作使用等諸方面引起重視。這樣可降低機(jī)械設(shè)備的維修費(fèi)用，延長(zhǎng)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)率和使用壽命。