軸承(chéng)在設備(bèi)中(zhōng)的應(yīng)用相(xiàng)當廣泛，軸(zhóu)承壽(shòu)命極其關鍵(jiàn)。據統計(jì)，旋轉(zhuǎn)機械的故障中(zhōng)軸承的損壞故(gù)障約占30%，而這些(xiē)根源(yuán)很簡單，例(lì)如貨(huò)物列車脫(tuō)軌事(shì)故，據調查(chá)發現(xiàn)軸箱(xiāng)中的一個軸(zhóu)承過熱(rè)(如圖1)，導緻(zhì)車軸(zhóu)斷裂，造(zào)成(chéng)車廂(xiāng)傾覆、交通(tōng)中(zhōng)斷數小(xiǎo)時，事故損(sǔn)失巨大。

圖1 軸箱(xiāng)軸承(chéng)

軸承故障損傷根源分析(xī)：

軸承(chéng)是大部分設備的核心部(bù)件，一旦軸承失(shī)效，設備就(jiù)會停(tíng)止，找到根源以(yǐ)避免事(shì)故(gù)再次發生就顯得尤(yóu)為重要。實(shí)際上(shàng)，軸承一旦受損(sǔn)，它就會逐漸惡(è)化直到無法工(gōng)作，那時(shí)故(gù)障發(fā)生的所有證據(jù)可能都被(bèi)破壞(huài)了(le)。

如(rú)圖(tú)2 揭示了(le)損傷從小(xiǎo)到大(dà)的整(zhěng)個過(guò)程，外(wài)部顆粒(污染物(wù))進入軸承，運動(dòng)中産(chǎn)生凹痕(污(wū)染物被壓入滾(gǔn)道)。凹痕(hén)邊(biān)緣會升高，所以凹痕(hén)看起(qǐ)來像(xiàng)個坑(kēng)。滾道局(jú)部(bù)幾何(hé)形狀發生改(gǎi)變(biàn)，使得這個區域(yù)無法(fǎ)形成良好(hǎo)油膜把接(jiē)觸表(biǎo)面分離開來，結果造成(chéng)材(cái)料疲(pí)勞。最初是(shì)表面(miàn)出現裂縫，最後(hòu)是受損區域剝落(luò)，随(suí)着繼續運(yùn)轉，剝落不(bú)斷(duàn)加劇。到(dào)後(hòu)來，受損(sǔn)區域變(biàn)得如此(cǐ)之大(dà)，最初的受(shòu)損點(diǎn)(即凹痕)完全消失。此時對(duì)受損軸承(chéng)進行檢查，已很難發(fā)現問題(tí)的根源:即可(kě)能由于密(mì)封不好緻使污(wū)染物進入軸承(chéng)。

圖2 軸承損傷的發展

每(měi)種故障(zhàng)都有其(qí)特有的(de)特性，通(tōng)過觀察(chá)損傷狀況有可(kě)能确定故障根源。下面相關軸(zhóu)承損(sǔn)傷類型和(hé)軸承損傷的(de)根(gēn)源

1、磨損

磨(mó)損是滾動(dòng)軸承最常見的(de)故障之一(yī)，通常是由異物(wù)引起(qǐ)研(yán)磨損傷(shāng)、擦傷、槽(cáo)痕、圓周(zhōu)線痕(hén)或碎(suì)屑污染，分磨(mó)耗磨損(sǔn)和(hé)粘滞磨損兩(liǎng)大類(lèi)。

磨(mó)耗磨(mó)損是由(yóu)于軸承内(nèi)部有(yǒu)微小異物(wù)，它們可能是來(lái)自外部或内部(bù)的污染顆粒，比如齒輪(lún)帶(dài)來的(de)金屬微粒或碳(tàn)化物(wù)。這些(xiē)顆粒(lì)将(jiāng)磨損或(huò)研磨(mó)滾道(dào)和滾動(dòng)體，在圓錐(zhuī)滾子軸承中，滾子端面(miàn)和内(nèi)圈(quān)擋邊的(de)磨損(sǔn)程度遠比(bǐ)滾道(dào)嚴重，這(zhè)種(zhǒng)磨損将造(zào)成軸(zhóu)向遊隙或内部(bù)間隙(xì)擴大，進而降低軸承壽命(mìng)，導緻軸(zhóu)承偏心(xīn)。此外，磨損(sǔn)也會(huì)影響軸承所在(zài)機器的其他零件。污染(rǎn)物(wù)能進(jìn)入軸承内部，通(tōng)常是密封圈嚴(yán)重磨損或失效(或沒有)。潤(rùn)滑劑分析可(kě)能會發(fā)現污(wū)染(rǎn)物的來(lái)源，從而有(yǒu)助于(yú)找到解決問題(tí)的方(fāng)法。

粘滞磨(mó)損主要發生在(zài)輕負(fù)荷(hé)、潤滑(huá)不(bú)良、滾(gǔn)動(dòng)體速度(dù)差較(jiào)大從而産(chǎn)生滑(huá)動的接觸(chù)表(biǎo)面。例(lì)如，滾動(dòng)體從無載區進入承(chéng)載區的過(guò)程，滾動體在無(wú)載區(qū)失速，當重(zhòng)新進入承載區(qū)時獲得加速。這将導緻潤(rùn)滑膜(mó)撕破(pò)、滑(huá)動、發熱(rè)，導緻材料可能(néng)從滾動體轉移(yí)到滾道或從滾道轉(zhuǎn)移(yí)到滾動(dòng)體上。早期(qī)階段(duàn)，外觀是發(fā)光表(biǎo)面，但很快(kuài)它就(jiù)變成無光(guāng)表面，或多(duō)或少帶有(yǒu)粘上的(de)材(cái)料。

2、疲勞

疲勞的(de)表現(xiàn)形式(shì)是剝落，即(jí)軸承材料出現麻點(diǎn)或脫落，剝(bāo)落最初發生在滾道或滾動體(tǐ)上。

來自滾(gǔn)道表(biǎo)面下(xià)的疲勞是(shì)材料惡化，是由(yóu)滾道(dào)表面下方(fāng)的交(jiāo)變應力引起，最終導緻材(cái)料衰變。最(zuì)初(chū)是(shì)出現裂縫，裂縫(féng)随軸(zhóu)承工作慢(màn)慢發(fā)展，當裂縫(féng)發(fā)展(zhǎn)到(dào)表面時(shí)，就發生剝落。

來(lái)自表(biǎo)面(miàn)的疲勞(láo)通常由(yóu)潤滑不(bú)足引起(qǐ)。潤滑劑(jì)的作用是建立(lì)油膜，把滾道與(yǔ)滾動體分隔開(kāi)來。當潤(rùn)滑(huá)不良(liáng)時，會(huì)發生金屬(shǔ)與金屬的(de)接觸(chù)。表面凸(tū)凹(āo)不平(píng)(突出部分(fèn))相互剪切，導緻表面(miàn)出現剪切應力(lì)。由(yóu)于材(cái)料疲勞(láo)，出現(xiàn)小(xiǎo)裂縫，然(rán)後是(shì)微剝落。最初由于(yú)表(biǎo)面粗(cū)糙度降低了，所以表面可能很明亮(liàng)光滑，但是如果持續發展(zhǎn)下去(qù)，表面就會(huì)變得無光(guāng)，表面(miàn)破碎會越來越(yuè)多，出(chū)現麻點(diǎn)。

3、機(jī)械腐(fǔ)蝕(shí)

浸(jìn)蝕通(tōng)常是(shì)由(yóu)于軸承(chéng)座内(nèi)溫度變化(huà)，内部空(kōng)氣(qì)冷凝(níng)，水份(fèn)不斷積聚(jù)而成。而濕氣或(huò)水時(shí)常從(cóng)破損(sǔn)或不(bú)适當(dāng)的密封圈進入軸承(chéng)，由于軸承滾道和滾(gǔn)動(dòng)體表面精度極(jí)高，極易受到濕(shī)氣(qì)與水(shuǐ)的(de)腐蝕。相比其(qí)它損壞過程(chéng)，發生得較快，能發(fā)展到(dào)材(cái)料深處(chù)導緻(zhì)軸承嚴重損傷。空(kōng)氣濕度(dù)過高或用手指觸摸(mō)滾道(dào)，都能導緻這種(zhǒng)類型(xíng)的腐蝕。因此做(zuò)好防(fáng)護非(fēi)常重(zhòng)要。潮濕腐蝕通(tōng)常發生在(zài)靜止狀态，處于深處(chù)的鏽會導(dǎo)緻軸(zhóu)承(chéng)早期損壞。

摩(mó)擦腐蝕的根源(yuán)是兩個承載面(miàn)之間(jiān)的微移動。大多數情(qíng)況下(xià)，這種摩擦腐蝕(shí)發生(shēng)在軸承外(wài)徑和軸承(chéng)座之間和(hé)軸(zhóu)承孔和(hé)軸之間，微移動主要(yào)由滾動體(tǐ)經過時産(chǎn)生的循環負荷引起(qǐ)。配合(hé)不(bú)好(hǎo)、軸彎曲或(huò)接觸面有(yǒu)缺陷(xiàn)，都能(néng)導緻或加(jiā)速摩擦(cā)腐(fǔ)蝕的發生(shēng)。空氣(qì)能進(jìn)入(rù)沒有保(bǎo)護的(de)表面，加速腐蝕的發展。形(xíng)成的氧(yǎng)化(huà)鐵，體(tǐ)積要比(bǐ)純鋼大(dà)得多，造(zào)成(chéng)材料變大，應(yīng)力(lì)升高(gāo)，甚至對(duì)軸承滾(gǔn)道也(yě)是這樣，從而導緻過(guò)早性的表面下疲勞(láo)。摩擦(cā)腐蝕(shí)容易(yì)造成軸承圈開(kāi)裂。

假硬化(huà)也是一種摩(mó)擦(cā)腐蝕，發生在滾動體(tǐ)和滾道間的接觸(chù)區域(yù)，是(shì)循環振動(dòng)引起的塑(sù)性接(jiē)觸(chù)面(miàn)微移動和回彈所緻。由于它是發生(shēng)在軸承(chéng)靜止和(hé)承載時(shí)，所以損(sǔn)傷出(chū)現(xiàn)在滾動(dòng)體節圓(yuán)處。根據(jù)振動的強度、潤(rùn)滑條件和(hé)負荷(hé)，腐蝕和磨損可(kě)能同(tóng)時發生，在(zài)滾道上(shàng)形成淺(qiǎn)凹陷。通常，振動(dòng)會導(dǎo)緻(zhì)潤(rùn)滑劑(jì)的局部缺(quē)失、金(jīn)屬與金屬接觸(chù)和磨(mó)耗磨(mó)損。凹(āo)陷處(chù)外觀(guān)通常(cháng)變得無光(guāng)，經常(cháng)褪色，有時因(yīn)為(wéi)發生(shēng)潮(cháo)濕(shī)腐蝕(shí)而略帶(dài)紅(hóng)色。偶(ǒu)爾凹(āo)陷處(chù)呈現(xiàn)光亮(liàng)表面，可能(néng)主要(yào)是(shì)因為(wéi)仍(réng)有潤滑劑，還沒(méi)有發生磨(mó)耗磨(mó)損。假硬化損壞能導(dǎo)緻球軸承的球面出現空(kōng)洞，滾子軸(zhóu)承出(chū)現線(xiàn)條。

4、電腐蝕(shí)

當電(diàn)流通過軸(zhóu)承時，将會通過(guò)滾動(dòng)體在内(nèi)、外(wài)圈間傳導(dǎo)，可能(néng)出現過高(gāo)電壓造成(chéng)的損傷。接(jiē)觸(chù)表面發(fā)生的(de)過程與電弧焊(hàn)(小接觸(chù)面(miàn)上的高密(mì)度電流)類(lèi)似，材料被加熱(rè)到(dào)回火至融化(huà)等不同(tóng)程(chéng)度。在材料被回火、再(zài)硬化或(huò)融化的(de)地方(fāng)，外觀出現(xiàn)大小不一(yī)的褪(tuì)色區(qū)。在材料融(róng)化的地方，形成大約0.1mm 至 0.5mm 的坑。

同(tóng)樣，電(diàn)流洩(xiè)漏也能造成(chéng)損(sǔn)傷，電(diàn)流洩漏(lòu)來自通過軸承(chéng)的雜散電流(liú)，而雜(zá)散電流通常是由頻(pín)率變(biàn)化引起的(de)。主要(yào)的可見損(sǔn)傷是凹槽(cáo)，形似洗衣闆(pǎn)圖案。這些凹(āo)槽的形狀，在球軸承呈接(jiē)觸橢圓(yuán)，在滾子軸承呈接(jiē)觸線(xiàn)，滾動體通常出(chū)現均勻的褪色(sè)。相比過高電壓損傷(shāng)，在電(diàn)流(liú)洩(xiè)漏中，電流(liú)通過(guò)的區域更(gèng)大，結(jié)果電(diàn)流(liú)密(mì)度變(biàn)小，損傷溫度也(yě)較低。因此(cǐ)主(zhǔ)要的可見損壞是(shì)回火效(xiào)應(yīng)，即軸承表(biǎo)面變軟。當用高倍放大鏡觀察(chá)損傷(shāng)部位(wèi)，通常也能看到(dào)坑。

5、塑(sù)性變形

靜态負荷或(huò)沖擊負(fù)荷(hé)可産生過(guò)載，從(cóng)而導緻塑(sù)性變形(xíng)，在(zài)滾道(dào)上形成凹痕。通常安裝不當是(shì)産生此問題的(de)根源，即在軸承(chéng)圈上(shàng)用力(lì)不當(dāng)，從而在(zài)滾(gǔn)動體(tǐ)上産(chǎn)生沖擊負(fù)荷(hé)。碎屑造成的(de)凹痕(hén)是(shì)因(yīn)為外部顆粒(污染物(wù))進入軸(zhóu)承，被滾動體(tǐ)壓入滾道(dào)。凹痕的(de)大小和(hé)形狀取決于(yú)顆(kē)粒的性質。凹痕(hén)處滾道的幾何(hé)形狀(zhuàng)被破(pò)壞，潤(rùn)滑受(shòu)到影響。表(biǎo)面出現應力，疲勞導緻表面過早剝落。

搬運造(zào)成的凹(āo)陷是由(yóu)于軸承(chéng)表(biǎo)面被(bèi)硬的尖銳物體(tǐ)碰壞(huài)。由于軸承表面精度極高(gāo)，當局部過(guò)載，比(bǐ)如軸(zhóu)承掉落地(dì)上，就可能會在(zài)表面(miàn)磕(kē)出(chū)凹痕，從而讓(ràng)軸承無(wú)法工(gōng)作。

6、破裂和(hé)開裂

受壓破裂是因(yīn)為局(jú)部過(guò)載或應力(lì)過高(gāo)，造成應力集中超過(guò)了材料的(de)抗拉強度所緻(zhì)。常見是野蠻(mán)拆(chāi)裝軸承 (沖擊)或圓錐座或襯套(tào)擰得(dé)太緊。當用(yòng)榔頭和(hé)硬鑿直(zhí)接敲(qiāo)打軸承圈(quān)，可能導緻(zhì)形成(chéng)微小的裂縫。當(dāng)軸承(chéng)投入(rù)使用(yòng)時，軸承圈可能(néng)有小片(piàn)脫(tuō)落。而(ér)安裝時圓(yuán)錐座(zuò)或襯套擰得太緊，結(jié)果軸(zhóu)承圈出現抗拉應力(lì)(圓周應力)，當軸承投(tóu)入使(shǐ)用時産生裂縫(féng)。

疲勞(láo)破裂開始(shǐ)于彎曲狀(zhuàng)态下應力(lì)超過疲勞強度(dù)時。最初出(chū)現一(yī)條裂(liè)縫(féng)，然後不(bú)斷增多(duō)，最後整(zhěng)個軸承(chéng)圈或保(bǎo)持架開裂。當(dāng)使(shǐ)用緊配合(hé)時可(kě)能出現(xiàn)疲勞破(pò)裂，因為(wéi)緊配合可能産(chǎn)生很高(gāo)的圓周應力。然(rán)後交變應(yīng)力和圓周(zhōu)應力(lì)共同作用(yòng)，造成軸承(chéng)圈的過早疲勞(láo)，整個圈(quān)裂開。

熱(rè)開裂産(chǎn)生(shēng)于兩(liǎng)個表(biǎo)面相互嚴(yán)重摩(mó)擦時，産生(shēng)的摩(mó)擦熱導緻(zhì)裂縫，通常與滑動方向成直角(jiǎo)。

很多軸承(chéng)故障(zhàng)都可以避免。深(shēn)入的軸(zhóu)承損傷(shāng)根源分析可以找到問題(tí)根源(yuán)，通過(guò)采(cǎi)取适當(dāng)的措施，能提前(qián)避免故障再次(cì)發生，降低故障成本。