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淺議滾動軸承的失效形式及解決辦法

2018-08-13

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

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

　　2、過熱。滾子的滾道、鋼球或保持器改變顏色，表明軸承過熱。溫度的升高使?jié)櫥瑒┳饔媒档?，使油膜不易形成或安全消失。溫度過高，會使?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、低負荷振蝕。在每個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)生潤滑油膜時，由外部振動過度或低負荷振蝕造成失效。解決辦法是使軸承隔振或在軸承的潤滑脂中加入抗磨添加劑等。

　　4、安裝問題。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，表明負荷已超出了材料的彈性極限。這是由于靜態(tài)，過載或者嚴(yán)重的沖擊（如安裝時曾用錘子敲擊軸承等）引起的。正確的安裝方法是僅對要壓裝的圈環(huán)施力（在軸上裝內(nèi)圈時勿推壓外圈）。

　　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)，并僅在一個方向上承受軸向推力。在相反的方向上裝配軸承時，因鋼球處在滾道邊緣，其受載面會產(chǎn)生槽形磨損帶。因此在安裝時應(yīng)注意，正確的安裝方向。

　　第三、注意對中。鋼球磨損痕跡偏斜，不于滾道方向相平行，表明安裝時軸承未對中。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)果會造成軸承進一步磨損，發(fā)熱和產(chǎn)生噪音和產(chǎn)生徑跳等一系列問題，因此裝配時應(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，只要適當(dāng)恢復(fù)徑向間隙，減少過盈量就可解決這一問題。

　　5、正常的疲勞失效。在任何一個運轉(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的軸承，或是提高一級軸承規(guī)格，來提高軸承的承載能力。

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

　　軸承在運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，潤滑脂或潤滑油的粘度是保證其正常潤滑的關(guān)鍵；同時，潤滑油脂保持清潔，不含固態(tài)或液態(tài)雜質(zhì)也是至關(guān)重要的，油的粘度過低，不能起充分潤滑作用，至使座圈很快磨損。開始時，座圈的金屬與滾動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。補救辦法是按照軸承需要，重新選擇更換潤滑油或脂。

　　污染物粒子污染潤滑油或脂時，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；平時應(yīng)當(dāng)安裝較好的過濾器，增加密封、貯存、安裝時應(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，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。它會引起振動增大，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，維護潤滑管理、操作使用等諸方面引起重視。這樣可降低機械設(shè)備的維修費用，延長機械設(shè)備的運轉(zhuǎn)率和使用壽命。