滾動(dòng)軸承是運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械不可缺少的基礎(chǔ)部件之一。雖然滾動(dòng)軸承體積小成本低，可是一旦滾動(dòng)軸承失效，給運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械乃至整個(gè)生產(chǎn)設(shè)備帶來(lái)的損失卻是巨大的。因此如何提高滾動(dòng)軸承的可靠性已經(jīng)成為滾動(dòng)軸承生產(chǎn)廠家及使用客戶(hù)急需解決的主要問(wèn)題之一。
一、軸承的失效機(jī)理
接觸疲勞失效
接觸疲勞失效系指軸承工作表面受到交變應(yīng)力的作用而產(chǎn)生的材料疲勞失效。接觸疲勞失效常見(jiàn)的形式是接觸疲勞剝落。
磨損失效
磨損失效系指表面之間的相對(duì)滑動(dòng)摩擦導(dǎo)致其工作表面金屬不斷磨損而產(chǎn)生的失效。
磨損失效是各類(lèi)軸承常見(jiàn)的失效模式之一，按磨損形式通?？煞譃槟チＤp和粘著磨損。
斷裂失效
軸承斷裂失效主要原因是缺陷與過(guò)載兩大因素。當(dāng)外加載荷超過(guò)材料強(qiáng)度極限而造成零件斷裂稱(chēng)為過(guò)載斷裂。過(guò)載原因主要是主機(jī)突發(fā)故障或安裝不當(dāng)。
軸承零件的微裂紋、縮孔、氣泡、大塊外來(lái)雜物、過(guò)熱組織及局部燒傷等缺陷在沖擊過(guò)載或劇烈振動(dòng)時(shí)也會(huì)在缺陷處引起斷裂，稱(chēng)為缺陷斷裂。
腐蝕失效
滾動(dòng)軸承的生銹和腐蝕會(huì)造成套圈、滾動(dòng)體表面的坑狀銹、梨皮狀銹及滾動(dòng)體間隔相同的坑狀銹、全面生銹及腐蝕。最終引起滾動(dòng)軸承的失效。
游隙變化失效
滾動(dòng)軸承在工作中，由于外在或內(nèi)在因素的影響，使得原有配合間隙改變，精度降低，乃至造成“咬死"，稱(chēng)為游隙變化失效。外界因素如過(guò)盈量過(guò)大，安裝不到位，溫升引起的膨脹量、瞬時(shí)過(guò)載等；內(nèi)在因素如殘余奧氏體和殘余應(yīng)力處于不穩(wěn)定狀態(tài)等，均是造成游隙變化失效的主要原因。
二、滾動(dòng)軸承常見(jiàn)失效模式及對(duì)策
溝道單側(cè)極限位置剝落
溝道單側(cè)極限位置剝落主要表現(xiàn)在溝道與擋邊交界處有嚴(yán)重的剝落環(huán)帶。產(chǎn)生原因是軸承安裝不到位或運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中突發(fā)軸向過(guò)載。
采取的對(duì)策是確保軸承安裝到位或?qū)⒆杂蓚?cè)軸承外圈配合改為間隙配合，以期軸承過(guò)載時(shí)使軸承得到補(bǔ)償。
溝道在圓周方向呈對(duì)稱(chēng)位置剝落
對(duì)稱(chēng)位置剝落表現(xiàn)在內(nèi)圈為周?chē)h(huán)帶剝落，而外圈呈周向?qū)ΨQ(chēng)位置剝落(即橢圓的短軸方向)，原因主要是因?yàn)橥鈿た讬E圓過(guò)大或兩半分離式外殼孔結(jié)構(gòu)，這在摩托車(chē)用凸輪軸軸承中表現(xiàn)尤為明顯。
采取的對(duì)策是提高外殼孔加工精度或盡可能不采用外殼孔兩半分離結(jié)構(gòu)。
滾道傾斜剝落
產(chǎn)生的原因主要是因?yàn)榘惭b不良，軸有撓度、軸頸與外殼孔精度低等。
采取對(duì)策為確保軸承安裝質(zhì)量與提高軸肩、孔肩的軸向跳動(dòng)精度，或提高潤(rùn)滑油的粘度以獲得較厚的潤(rùn)滑油膜。
套圈斷裂
套圈斷裂失效比較少見(jiàn)，通常是突發(fā)性過(guò)載造成的。產(chǎn)生原因較為復(fù)雜，如軸承的原材料缺陷(氣泡縮孔)、鍛造缺陷(過(guò)燒)、熱處理缺陷(過(guò)熱)、加工缺陷(局部燒傷或表面微裂紋)、主機(jī)缺陷(安裝不良、潤(rùn)滑貧乏、瞬時(shí)過(guò)載)等。受過(guò)載沖擊負(fù)荷或劇烈振動(dòng)均有可能使套圈斷裂。
采取的對(duì)策是避免過(guò)載沖擊載荷、選擇適當(dāng)?shù)倪^(guò)盈量、提高安裝精度、改善使用條件及加強(qiáng)軸承制造過(guò)程中的質(zhì)量控制。
保持架斷裂
保持架斷裂屬于偶發(fā)性非正常失效模式。其產(chǎn)生原因主要有以下五個(gè)方面：
a.保持架異常載荷
b. 潤(rùn)滑不良
c.外來(lái)異物的侵入
d. 蠕變現(xiàn)象，所謂蠕變多指套圈的滑動(dòng)現(xiàn)象。
e. 保持架材料缺陷(如裂紋、大塊異金屬夾雜物、縮孔、氣泡等)
采取對(duì)策為在制造過(guò)程中加以嚴(yán)格控制。
卡傷
所謂卡傷是由于在滑動(dòng)面損傷產(chǎn)生的部分的微小燒傷匯總而產(chǎn)生的表面損傷。
解決方法：通過(guò)適當(dāng)?shù)念A(yù)壓，改善潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑方法，提高軸、軸承箱的精度來(lái)解決。
磨損
磨損失效是指表面之間的相對(duì)滑動(dòng)摩擦導(dǎo)致其工作表面金屬不斷磨損而產(chǎn)生的失效。造成磨損失效的因素主要有潤(rùn)滑劑失效或缺乏潤(rùn)滑劑，潤(rùn)滑方式不對(duì)，有磨粒進(jìn)入軸承內(nèi)部，負(fù)載過(guò)大等。
解決方法：可以通過(guò)改善潤(rùn)滑劑或改善潤(rùn)滑方法，增強(qiáng)密封機(jī)構(gòu)等。
擦傷
造成擦傷的原因主要有高速輕載荷、急加減速、潤(rùn)滑劑不適當(dāng)、水的侵入等。
解決方法：改善預(yù)壓，改善軸承游隙，使用油膜性好的潤(rùn)滑劑，改善潤(rùn)滑方法，改善密封裝置等。
壓痕
引起壓痕的主要因素是：金屬粉末等異物咬入，組裝時(shí)或運(yùn)輸過(guò)程中受到的沖擊載荷過(guò)大等。
解決方法：改善密封裝置，過(guò)濾潤(rùn)滑油，改善組裝及使用方法等。
燒傷
造成燒傷的原因有潤(rùn)滑不良，過(guò)大載荷(預(yù)壓過(guò)大)，轉(zhuǎn)速過(guò)大，游隙過(guò)小，水、異物的侵入，軸、軸承箱的精度不良，軸的撓度大等。
解決方法：通過(guò)改善潤(rùn)滑劑及潤(rùn)滑方法，糾正軸承的選擇，研究配合、軸承間隙和預(yù)壓，改善密封裝置，檢查軸和軸承箱的精度或改善安裝方法來(lái)解決。
電流腐蝕
引起電流腐蝕的主要原因是外圈與內(nèi)圈間的電位差以及靜電的作用。
解決方法：在設(shè)定電路時(shí)，電流不通過(guò)軸承，對(duì)軸承進(jìn)行絕緣，靜電接地。
生銹腐蝕
軸承的生銹和腐蝕有滾道、滾動(dòng)體表面的坑狀銹、全面生銹及腐蝕。造成滾動(dòng)軸承生銹腐蝕失效的原因很多，主要有：水、腐蝕性物質(zhì)(漆、煤氣等)的侵入，潤(rùn)滑劑不合適，由于水蒸氣的凝結(jié)而附有水滴，高溫多濕時(shí)停轉(zhuǎn)，運(yùn)輸過(guò)程中防銹不良，保管狀態(tài)不合適，使用不合適等。
解決的方法有：改善密封裝置，研究潤(rùn)滑方法，停轉(zhuǎn)時(shí)的防銹措施，改善保管方法，使用時(shí)要加以注意。
除上述常見(jiàn)的失效形式外，滾動(dòng)軸承在實(shí)際運(yùn)行中還有很多的失效形式，有待我們進(jìn)一步的分析研究。綜上所述，從軸承常見(jiàn)失效機(jī)理與失效模式可知，盡管滾動(dòng)軸承是精密而可靠的機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)體，但使用不當(dāng)也會(huì)引起早期失效。
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