第儿卷第ｌ期 ２００２年２月 淮 册 工学院学报 Ｊｃ￣ｒｎａｌ ｏｆ Ｈｕａｉｙｉｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏｌ １１ Ｎｏ．１ Ｆ ．２００２
文章编号：１００９—７９６１（２００２）０１—００５６—０２
轴承早期失效的原因分析及控制
陈明华，包海涛
（淮阴工学院交通工程系．江苏淮安２２３００１）
摘要：本文主要从轴承早期失效的特点、原因及其影响因素等三个方面进行分析．提出防止轴承早期失效的具体措施．为轴承的
设计、制造、使用提供一定的参考。
关键词：失效；特性；原因：措施
中圈分娄号：Ｇ５１２： 文献标识码：Ａ
轴承在机器中被广泛使用，尤其在高速、高精度、重
载、结构上要求剖分等场台．显示出它的优异性能。轴承
的主要功用是支承轴及轴上零件，保持轴的旋转精度和
减少转轴与支承之间的摩擦与磨损 由于使用、维护和
装配不当等。轴承早期失效现象越来越普遍．直接影响轴
承的使用寿命和可靠性。
ｌ轴承早期失效的特点及原因
１＿１机械损伤
轴承机械损伤是指轴承台金表现出不同程度的沟
痕．严重时接触面产生金属剥离以及杂乱无章的大面积
划伤。接触面损伤与烧蚀现象往往同时存在。造成轴承
机械损伤的主要原因是轴承表面难以形成油膜或油膜被
破坏。其主要影响因素是轴颈上的油孔边缘未倒角．油
道被堵塞，润滑油压力不足或污染严重，新机或大修后磨
台期运转不足等。
１ ２穴蚀
轴承在冲击载荷反复作用下，表面层发生塑性变性
和硬化，局部丧失变形能力，逐步形成裂纹．并不断扩展。
随着剥屑的脱落．在受载表面层留下空穴．发生穴蚀时，
一般先出现陷坑．然后这种陷坑引起台金层界面的开裂。
裂纹沿界面平行方向扩展，直到剥落为止。轴承发生空
穴的主要原因是畦Ｉ于油糟、油孔等结构的横截面突然改
变引起油液强烈紊乱．在油液紊乱的真空区容易形成气
泡，随后由于压力升高，气泡溃灭产生穴蚀。穴蚀一般发
生在轴承高载区，即轴承的下轴瓦。主要影响因素有轴
2023年 第47卷 第3期Journal of Mechanical Transmission谐波减速器柔轮与柔性轴承断裂失效分析穆晓彪1 邵洙浩2 郝春辉1 高明艳1 张朝磊2（1 北京中技克美谐波传动股份有限公司， 北京 101300）（2 北京科技大学 材料科学与工程学院， 北京 100083）摘要 通过观察显微组织、测定力学性能以及观察断口形貌，对比分析国产失效谐波减速器和日本谐波减速器关重件柔轮和柔性轴承的显微组织和力学性能，并分析了国产谐波减速器过早失效的原因。结果表明，失效谐波减速器柔轮显微组织与日本相同，均为回火屈氏体，失效柔轮平均晶粒尺寸为8.2 μm，比日本柔轮平均晶粒尺寸高了1.5 μm；失效柔性轴承和日本柔性轴承显微组织均为回火马氏体，失效柔性轴承平均晶粒尺寸为13.1 μm，比日本柔性轴承平均晶粒尺寸高出6.9 μm。失效谐波减速器柔轮断口呈脆性断裂，无明显裂纹源，但失效的柔性轴承断口存在明显断裂走向，在裂纹源中有大尺寸、聚集性分布的夹杂物。失效轴承钢质洁净度差，存在大尺寸夹杂物，且显微组织晶粒粗大，阻碍裂纹扩展的能力差，导致国产谐波减速器过早失效。关键词 柔轮 柔性轴承 晶粒尺寸 夹杂物Fracture Analysis on Flexspline and Flexible Bearing of the Harmonic ReducerMu Xiaobiao1 Shao Zhuhao2 Hao Chunhui1 Gao Mingyan1 Zhang Chaolei2(1 Beijing CTKM Harmonic Drive Co., Ltd., Beijing 101300, China)(2 School of Materials Science and Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China)Abstract Microstructure and mechanical properties of the failure flexspline and the Japanese flexspline for harmonic reducers and fracture reason are analyzed by quantitative of microstructure, determination of me⁃chanical properties and fracture analysis. The result shows that the microstructure of the flexspline of the failed harmonic reducer is the same as that of Japan, both of which are tempered troostite. The average grain size of the failure flexspline is 8.2 μm, which is 1.5 μm higher than that of the Japanese flexspline. The microstructure of the failure and Japanese flexible bearings is tempered martensite. The average grain size of failure flexible bearings is 13.1 μm, which is 6.9 μm higher than that of the Japanese flexible bearings. The fracture morpholo⁃gy of the flexspline presents brittle fracture characteristics without obvious crack source. The fracture of flexible bearings shows obvious fracture trend. There are obvious crack trends in the fracture of flexible bearing. The crack source is pinpointed at the region where large agglomerative inclusions are observed. The poor purity of flexible bearing and the coarse microstructure with poor ability to hinder crack propagation are the main causes of premature failures of domestic harmonic reducers.Key words Flexspline Flexible bearing Grain size Inclusion0 引言谐波减速器由柔轮、刚轮、柔性轴承和凸轮轴组成，是基于弹性薄壳弹性变形理论、应用金属挠性和弹性力学原理发展起来的一种减速器。在智能制造转型升级的大背景下，工业机器人市场蓬勃发展，这给予了谐波减速器广阔的应用前景[1-2]。但国产谐波减速器同国外垄断巨头如哈默纳科、纳博特斯克的产品相比，往往受制于疲劳寿命。疲劳寿命不仅与啮合原理、齿形设计、结构优化等相关，还与谐波减速器原材料、成形工艺、热处理工艺等因素相关[3-5]。前期研究表明[6]，国产柔轮晶粒尺寸为22.5 μm，比日本相同型号柔轮高了15.9 μm，晶粒度相差3级，且钢质的纯净度与日本HD仍有差距。文章编号：1004-2539（2023）03-0100-05DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2023.03.014100
( 安全管理 )
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轴承失效原因及改善方法(新版)
Safety management is an important part of enterprise production management. The object is the
state management and control of all people, objects and environments in production. 机械安全 | Mechanical Safety
机械安全
第 1 页 轴承失效原因及改善方法(新版)
随着当今以工业生产为主的社会市场经济的飞速发展，相关的工业也暴露出了一系列潜在的问题，其中就包括了大量机械设备零部件使用不当造成资源浪费。本文选择零部件中最具代表的轴承为例，分多方面详细阐述了轴承各种失效的可能原因，并对不同的失效方法提出了不同针对性的改善方法，希望能对相关的工业技术操作人员带来一定的参考价值，进而能更好地使用轴承，减少社会资源的浪费，让机械设备上的每一个零部件都能够创造出更大的价值。
轴承是机械设备上的最常用零件，是机械设备运转的核心保证，同样也是机械设备中极易失效的零部件之一。在当今工厂的机械设备中，大型机械设备的零部件多采用滚动摩擦轴承，一方面由于其相对于滑动摩擦轴承较小的摩擦阻力，另一方面也是由于其结构的说明：安全管理是企业生产管理的重要组成部分，是一门综合性的系统科学。安全管理的对象是生产中一切人、物、环境的状态管理与控制，安全管理是一种动态管理。可以下载修改后或直接打印使用（使用前请详细阅读内容是否合适）。 机械安全 | Mechanical Safety
为了尽可能长时间地以良好状态维持轴承本来的性能，必须保养、检测、检修、以求防事故于未然，确保运转的可靠性，提高生产性、经济性。对长期运行中的设备来讲，平时的检测跟踪尤为重要，检测项目包括轴承的旋转音、振动、温度、润滑剂的状态等，根据检测结果，设备维护人员可以准确地判断设备的问题点，提早作出预防和解决方案。
一、异常旋转音分析诊断
异常旋转音检测分析是采用听诊法对轴承工作状态进行监测的分析方法，常用工具是木柄长螺钉旋具，也可以使用外径为20mm左右的硬塑料管。相对而言，使用电子听诊器进行监测，更有利于提高监测的可靠性。轴承处于正常工作状态时，运转平稳、轻快，无停滞现象，发生的声响和谐而无杂音，可听到均匀而连续的“哗哗”声，或者较低的“轰轰”声。
异常声响所反映的轴承故障如下：
1、 轴承发出均匀而连续的“咝咝”声，这种声音由滚动体在内外圈中旋转而产生，包含有与转速无关的不规则的金属振动声响。一般表现为轴承内加脂量不足，应进行补充。若设备停机时间过长，特别是在冬季的低温情况下，轴承运转中有时会发出“咝咝沙沙”的声音，这与轴承径向间隙变小、润滑脂工作针入度变小有关。应适当调整轴承间隙，更换针入度大一点的新润滑脂。
2、 轴承在连续的“哗哗”声中发出均匀的周期性“嗬罗”声，这种声音是由于滚动体和内外圈滚道出现伤痕、沟槽、锈蚀斑而引起的。声响的周期与轴承的转速成正比。应对轴承进行更换。 3、
轴承发出不规律、不均匀的“嚓嚓”声，这种声音是由于轴承内落入铁屑、砂粒等杂质而引起的。声响强度较小，与转数没有联系。应对轴承进行清洗，重新加脂或换油。
4、 轴承发出连续而不规则的“沙沙”声，这种声音一般与轴承的内圈与轴配合过松或者外圈与轴承孔配合过松有关系。声响强度较大时，应对轴承的配合关系进行检查，发现问题及时修理。
二、振动信号分析诊断
轴承振动对轴承的损伤很敏感，例如剥落、压痕、锈蚀、裂纹、磨损等都会在轴承及振动测量中反映出来。所以，通过采用特殊的轴承振动测量器（频率分析器等）可测量出振动的大小，通过频率分布可推断出异常的具体情况。测得的数值因轴承的使用条件或传感器安装位置等而不同，因此需要事先对每台机器的测量值进行分析比较后确定判断标准。
