轴承损坏原因及分析
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轴承常见的损坏现象及原因一、前言轴承是机械设备中的重要组成部分,其作用是支撑旋转的轴和减少摩擦。
然而,在长时间使用中,轴承会出现各种损坏现象,这些损坏现象会影响机器的正常运转,甚至导致机器停工。
因此,了解轴承常见的损坏现象及原因对于保护机器的安全运行具有重要意义。
二、常见的轴承损坏现象1. 疲劳裂纹疲劳裂纹是轴承最常见的故障之一。
它通常出现在滚道表面或滚珠上,并且与负荷、转速和润滑状态等因素有关。
疲劳裂纹会导致轴承失效并产生噪声。
2. 轨迹异常当轴承受到不适当的负荷或运行条件时,可能会出现轨迹异常。
这种情况下,滚道表面会变形或磨损,并且可能导致滚珠失去正确位置。
如果不及时处理,将导致更严重的故障。
3. 磨损轴承在长时间使用中会出现磨损现象,通常是由于摩擦和磨损引起的。
轴承的磨损会导致失效、噪声和振动等问题。
4. 锈蚀轴承在长时间使用中,如果没有得到良好的润滑和保护,就会出现锈蚀。
这种情况下,轴承表面会产生腐蚀或氧化,并且可能导致轴承失效。
5. 粘着当润滑不足或使用不当时,轴承可能会出现粘着现象。
这种情况下,滚珠和滚道之间的摩擦力增加,导致轴承失效。
三、常见的轴承损坏原因1. 载荷过大或不均匀当载荷过大或不均匀时,会导致轴承受到过度压力或负荷。
这种情况下,轴承容易出现裂纹、变形、磨损等问题。
2. 转速过高或过低当转速过高或过低时,都会对轴承造成影响。
转速过高可能导致润滑不足、温度升高等问题;转速过低则可能导致轴承失去润滑和冷却。
3. 润滑不良或污染润滑不良或污染是轴承损坏的主要原因之一。
如果轴承没有得到足够的润滑,就会导致磨损、摩擦、粘着等问题。
而污染物则会影响润滑油的性能,导致轴承失效。
4. 安装不当安装不当也是轴承损坏的原因之一。
如果安装时对轴承施加过大的力或者安装位置偏差过大,都会对轴承产生影响。
5. 环境因素环境因素也可能对轴承造成影响。
例如温度变化、湿度变化、腐蚀性气体等都可能导致轴承失效。
轴承故障原因分析及处理方法[摘要]:本文介绍了轴承常见故障和处理办法,总结了避免故障发生的几种办法,保证生产的连续性。
[关键字]:轴承;故障率高;处理措施;一、前言:轴承是生产线设备上常用的支撑轴零件,它可以引导轴的旋转,也可以承受轴上空转的零件,由于其使用量大,生产过程中经常出现故障,给车间生产的连续性和产品质量的保障带来严重影响。
因此,迅速判断故障产生的原因,采取得当的解决措施,保证设备的连续运行是确保产品质量的重要基础和保证。
二、轴承故障原因分析:导致轴承故障率升高的常见原因:1、润滑不良,如润滑不足或过分润滑,润滑油质量不符合要求,变质或有杂物。
2、轴承异常,如轴承损坏,轴承装配工艺差,轴承各部位间隙调整不符合要求。
3、振动大,如联轴器找正工艺差不符合要求,转子存在动、静不平衡,基础刚性差、地脚空虚以及旋转失衡,喘振。
三、轴承发生故障时的处理方法:轴承出现故障时,应从以下几个方面解决问题1、加油不恰当,润滑油加的过多或过少。
应当按工作的的要求定期给轴承加油。
轴承加油后有时也会出现温度高的情况,这主要是加油过多。
2、轴承所加油脂不符号要求或被污染。
润滑油脂选用不合适,不易形成均匀的润滑油膜。
无法减少轴承内部的摩擦和磨损,润滑不足,轴承温度升高。
当不同型号的油脂混合时可能发生化学反应,造成油脂变质,结块,降低润滑效果。
加注油脂的过程中落入灰尘,造成油脂污染,会导致油脂劣化破坏轴承润滑,进而使轴承损坏。
因此应选用合适的油脂,检修中对轴承清洗,对加油油嘴进行检查疏通,不同型号的油脂不能混合使用,若更换其他型号的油脂时,应先将原来的油脂清理干净;运行维护中定期加油,油脂应妥善保管做好防潮防尘措施。
3、确认不存在上面的问题后再检查联轴器找正情况和轴承质量。
联轴器的找正要符合工艺标准。
在设备维修检查时看轴承有无咬坏和磨损;检查轴承的内外圈,滚动体,保持架其表面光洁度以及有无裂痕和锈蚀,凹坑,过热变色等现象。
轴承损伤的16种基本原因轴承的润滑剂不合适、过大载荷、过大预压、过大过盈量、金属粉末等的异物咬入等等情况都会造成轴承的损坏,在轴承损坏之后要充分了解轴承的使用情况,弄清楚事故发生的状况,在结合轴承损伤情况和多种原因进行考察,就可以防止再次发生。
下面就来介绍轴承损伤原因以及补救措施。
轴承损伤的16种基本原因是有:1.轴承剥离轴承再承受载荷旋转时,内圈、外圈的滚道面或滚动体面由于滚动疲劳而呈现鱼鳞状的剥离现象。
2.轴承卡伤所谓卡伤是由于在滑动面伤产生的部分的微小烧伤汇总而产生的表面损伤。
滑道面、滚动面圆周方向的线状伤痕。
滚子端面的摆线状伤痕靠近滚子端面的轴环面的卡伤。
3.轴承裂纹、裂缝所谓裂纹是指滚道轮或滚动体产生裂纹损伤。
如果继续使用的话,也将包括裂纹发展的裂缝。
4.轴承梨皮状点蚀在滚道面上产生的弱光泽的暗色梨皮状点蚀。
5.轴承微振磨损由于两个接触面间相对反复微小滑动而产生的磨损在滚道面和滚动体的接触部分上产生。
由于发生红褐色和黑色磨损粉末,因而也称微振磨损腐蚀。
6.轴承蠕变所谓蠕变是指在轴承的配合面上产生间隙时,在配合面之间相对发生滑动而言,发生蠕变的配合面呈现出镜面光亮或暗面,有时页带有卡伤磨损产生。
7.轴承电蚀所谓电蚀是指电流在循环转重的轴承滚道轮和滚动体的接触部分流动时、通过薄薄的润滑油膜发出火花、其表面出现局部的地熔融和凹凸现象。
8.轴承安装伤痕在安装和拆卸时等使用时给滚道面及滚动面上造成的轴向线状伤痕.9.轴承剥皮呈现出带有轻微磨损的暗面,暗面上由表面往里有多条深至5-10m的微小裂缝,并在大范围内发生微小脱落(微小剥离)10.轴承断裂所谓断裂是指由于对滚道轮的挡边或滚子角的局部部分施加乐冲击或过大载荷而一小部分断裂。
11.轴承压痕咬入了金属小粉末,异物等的时候,在滚道面或转动面上产生的凹痕。
由于安装等时受到冲击,在滚动体的间距间隔上形成了凹面(布氏硬度压痕)。
12.轴承磨损所谓磨损是由于摩擦而造成滚道面或滚动面,滚子端面,轴环面及保持架的凹面等磨损。
分析轴承故障的原因及解决方案轴承的失效原因很多除了正常的疲劳剥落以外象失效的密封、过紧配合导致的过小轴承间隙或润滑不良等因素都能留下特殊的失效痕迹和失效形式.因此检查失效的轴承在大多数时候可以发现导致轴承失效的原因从而及时采取对策.一般来讲轴承的失效有1/3是因为轴承已经到了疲劳剥落期属于正常失效;1/3 因为润滑不良导致提前失效1/3 因为污染物进入轴承或安装不正确而造成轴承提前失效. 一般来讲轴承运转不正常时有如下七种常见症状:轴承过热、轴承噪音过大、轴承寿命过低、振动大、达不到机器性能要求、轴承在轴上松动、轴转动困难.形成七种常见症状典型原因:润滑脂、润滑油过期失效或选型错误; 润滑脂太满或油位太高; 轴承游隙过小; 轴承箱内孔不圆、轴承箱扭曲变形、支撑面不平、轴承箱孔内径过小;接触油封过盈量太大或弹簧太紧;一根轴上有两个被固定轴承,由于轴膨胀导致轴承间隙变小;紧定套筒过分锁紧;轴承箱孔太大、受力不平衡;两个或多个轴承同轴度不好;防松卡环接触到轴承;接触油封磨损严重,导致润滑油泄露;轴的直径过大.导致轴承内圈膨胀严重,减少了轴承游隙;由于箱孔的材料材质太软,受力后孔径变大,致使外圈在箱孔内打滑; 油位太低、轴承箱内润滑脂不足;杂物、砂粒、炭粉或其它污染物进入轴承箱内;水、酸、油漆或其它污染物进入轴承箱内;安装轴承前轴承箱内的碎片等杂物没有清除干净;轴径太小、紧定套筒锁紧不够;由于打滑作用(由于急速启动)致使滚动体上有擦痕;由于轴肩尺寸不合理致使轴弯曲;轴肩摩擦到轴承密封盖;轴肩在轴承箱内接处面积过小致使轴承外环扭曲;轴承密封盖发生扭曲;轴和轴承内套扭曲; 轴和轴承外套扭曲; 不正确的安装方式,用锤子直接敲击轴承; 机器中的转动件与静止件接触; 接触油封磨损严重,导致润滑油泄漏;轴承游隙过大致使轴发生振动.1. 轴承的滚动声4. 润滑剂2. 轴承的振动通常轴承的温度随着运转开始慢慢升高1 至2小时后达到稳定状态.轴承的正常温度因机器的热容量、散热量、转速和负载而不同.如果润滑、安装不合适则轴承温度会急骤上升会出现异常高温这时必须停机并采取必要的防范措施.滚动轴承噪音一种是轴承本身产生的,即轴承固有的噪声;另一种是轴承装机后才产生的噪声,与轴承本身的噪声无关.通过听声音可以分析出一些问题.a )固有噪声:滚道声『各种轴承和滚动摩擦声(圆柱滚子轴承)是滚动轴承固有的声音.』滚道声是由滚动体与滚道接触时的弹性特性产生的,当轴承旋转时,滚动体在滚道上滚动而发出的一种连续而圆滑的声音;不正常的滚动摩擦声可发出“咯吱、咯吱”之类不舒服的金属摩擦异常声音,润滑良好时不会发出这样的声音.所以在一般情况下不成问题,只有噪声增大之后才需注意.b)与轴承制造有关的噪声:这里包括保持架噪声和颤音,保持架噪声主要发生在球轴承和圆锥滚子轴承中,当轴承旋转时由于保持架的振动以及保持架与滚动体发生撞击会发出声音.这种声音具有周期性.颤音(各种轴承)是有一定频率的声音,是由于滚道面上有较大的波纹度引起的振动而产生的.c)使用不当引起的噪声:对于各种轴承均存在.当轴承滚道表面或滚动体表面受到碰伤、压坑、锈蚀,那么就会产生有一定周期的噪声和振动.当轴承在运转中有尘埃侵入时就会产生污物噪声.这种噪声是非周期性的同样也伴有振动其声音大小不固定,时有时无.轴承的振动对轴承的失效影响很明显.例如:剥落、压痕、锈蚀、裂纹、磨损等都会在轴承振动检测中反映出来所以通过采用特殊的轴承振动测量装置(频率分析器和振动仪等)可测量出振动的大小通过频率分布可推断出异常振动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定标准.润滑对滚动轴承的疲劳寿命和摩擦、磨损、温升、振动等有重要影响没有正常的润滑轴承就不能工作.分析轴承的损坏原因表明40%左右的轴承损坏都与润滑不良有关.因此轴承的良好润滑是减小轴承摩擦和磨损的有效措施.除此之外轴承的润滑还对散热、防锈、密封、缓和冲击等起作用.要保证润滑剂不能过期失效选型要正确.收割机轴承的润滑分油润滑和脂润滑两种大机型齿轮箱油润滑选择用GL-5 80W90齿轮油; 脂润滑一般用二硫化钼锂基润滑脂润滑增扭器无级变速下部装置必须用美孚XHP222或更好的脂润滑.3. 轴承的温度滚动轴承在使用过程中由于本身质量和外部条件的原因,其承载能力、旋转精度和耐磨性能等会发生变化.当轴承的性能指标低于使用要求而不能正常工作时,轴承就发生了故障甚至失效,轴承一旦发生失效等意外情况后,机器、设备将会停转,出现功能丧失等各种异常现象,因此需要在短期内查出发生的原因,并采取相应的措施.为使轴承在良好的条件下能够保持应有的性能并长期使用.必须对轴承进行检查和保养,检查与保养对预防故障是很重要的,在运转中要重点检查轴承的滚动声、振动、温度和润滑剂.。
滚动轴承常见故障的原因分析滚动轴承是一种重要的机械传动元件,常见于各种机械设备中。
然而,滚动轴承也常遭遇各种故障,包括磨损、过热、锈蚀、裂纹、脱落等。
下面是一些常见滚动轴承故障的原因分析。
1.磨损:磨损是最常见的滚动轴承故障类型之一、磨损通常是由于轴承受到高负荷、不正确的润滑条件、使用不当或杂质进入轴承内部等原因引起的。
高负荷和不正确的润滑会导致轴承摩擦增加,从而加剧磨损。
轴承使用不当(如过载或不均匀受力)会导致轴承表面不均匀磨损,从而造成轴承缩短寿命。
2.过热:滚动轴承在工作过程中,可能会出现过热的情况。
过热通常是由于摩擦、润滑不良、过载、不正常工作条件等原因引起的。
摩擦产生的热量会导致轴承温度升高,如果润滑不良,会加剧摩擦和热量的产生,进而使得轴承过热。
过载和不正常工作条件也会导致摩擦增加,从而引起轴承过热。
过热会使轴承材料的硬度降低,使其承载能力下降,甚至引起轴承损坏。
3.锈蚀:滚动轴承通常需要在潮湿、有腐蚀性气体或液体的环境中工作。
如果轴承未正确防护或未适时更换润滑剂,就会容易受到腐蚀和锈蚀。
锈蚀会损坏轴承的表面,导致轴承的工作性能下降,甚至发生损坏。
4.裂纹:滚动轴承在使用中,可能会出现裂纹。
裂纹通常是由于载荷过大、冲击负荷、疲劳载荷、材料缺陷等原因引起的。
当轴承承受过大的载荷或冲击负荷时,可能会超过材料的强度极限,导致轴承表面出现裂纹。
疲劳载荷是由长时间的往复运动引起的,经过多次往复运动后,轴承表面产生裂纹,最终导致轴承损坏。
5.脱落:脱落通常是由于轴承的装配不当、润滑不良、轴承材料缺陷等原因引起的。
如果轴承装配不当,例如装配时用力过大,可能会导致轴承的外圈或内圈脱落。
润滑不良会导致轴承的表面磨损加剧,最终导致轴承脱落。
轴承材料缺陷也会影响轴承的使用寿命和可靠性。
以上是常见的滚动轴承故障原因分析,不同类型的滚动轴承可能存在不同的故障原因。
为了避免滚动轴承故障的发生,需要合理选择轴承型号、正确装配和润滑轴承、定期检查和维护轴承等。
轴承负载过大,出现疲劳现象轴承缺失润滑轴承钢材质不达标轴承沾火过硬等原因在材质没有问题的情况下:内圈淬火过硬有很大的可能造成自现象大型初轧厂的热钢坯输送辊道采用长轴集中驱动、双列球面滚子轴承的支承。
在使用过程中发生轴承的外圈全部破碎及内圈断裂的恶性事故。
损坏轴承的安装部位见图2—11。
轴颈部位采用喷水冷却。
轴承型号是23144W33C3(相当于中国3G3003744Y),工作转速115r/min,使用硫磷型极压锂基脂N02进行集中给脂润滑。
损坏轴承所处的A14辊道已接近轧钢机,工作时冲击负荷很大,所输送的钢坯的最大质量约28000kg。
对轴承损坏情况进行检查:(1)轴承外圈全部破碎,内圈磨损十分严重,轴向已开裂,保持架断裂变形,圆锥滚动体严重扭曲;(2)轴承部位集中给脂系统工作正常,给脂管道畅通,该轴承总共运行6个月。
对其进行材料成分分析发现符合JISG4805轴承钢标准;对其进行宏观硬度检查表明轴承正常部位的硬度符合标准,而损伤严重的部位硬度下降;对其进行了损坏面表层材料分析,结果,表层边缘是一层白壳层,该区由淬火细小结晶状马氏体和粒状碳化物及少量残余奥氏体组成。
在白亮层下面是一层颜色较深的过渡区,它由回火屈氏体、粒状碳化物和少量残余奥氏体组成。
过渡区下面是回火隐晶马氏体、颗粒状碳化物和少量残余奥氏体,但也有少量回火屈氏体。
经显微硬度和扫描电镜高倍检验,表面是高温回火组织。
外圈有大量的表面龟裂,微裂纹是从表面淬火层开始,有的微裂纹已穿过过渡区,并汇合成一条较大的裂纹,显而易见,这种二次淬火裂纹是断裂的起源。
二次淬硬层厚度不均匀,大约从0.05~0.2mm,说明表面受热不均,二次淬硬层质脆,在冲击负荷和高接触应力下容易剥落。
经检查在外滚道中部的非负荷区发现材料表面有类似疲劳剥落的凹坑,在该区并不会发生滑动和滚动的摩擦,不存在金属的疲劳剥落,进一步检查,在这些凹坑中有氯离子和金属钠离子,根据现场使用条件判断,是属冷却水进入轴颈部位而形成的腐蚀孔。
轴承损坏原因及解决的方法轴承损坏原因及解决的方法造成轴承损坏五大原因:润滑不良;游隙不适当;出现生锈、擦伤影响轴承的精度;表面变形;轴承载荷过大。
那么有什么办法可以解决吗?下面和大家一起剖析轴承损坏的六大原因及解决方法。
根据有关数据显示,轴承因为润滑不良而损坏占轴承损坏总数的百分之四十,所以一定要选择合适的润滑油,紧记不要让异物进入了润滑油内。
如果发现轴承箱的刚性不均的时候就一定要检查轴和轴承箱的精度,不要出现因为游隙不适当造成轴承损坏。
轴承出现生锈或擦伤都会造成轴承损坏,防止轴承生锈要涂润滑油,防止擦伤就要小心安装的不当。
轴承的表面变形是因为使用不良,载荷过大的轴承没特别小心,造成安装到位而损坏轴承。
轴承在安装的时候不小心进水或异物侵入,也会造成安装到位而损坏轴承,这时候就要改善密封装置。
想提高轴承的效益,那么就要做到轴承的润滑适当;轴承没有游隙;轴承不出现生锈或擦伤;对载荷过大的轴承安装时要特别小心;不要损坏轴承善密封装置。
轴承疲劳损坏的原因及解决办法2017-03-22 20:05 | #2楼一、轴承疲劳损坏的现象分析:1、轴承从开始使用导第一个材料疲劳的现象出现的这个期间长短是和轴承的转速,负载的大小,润滑干净度有关系的。
2、疲劳是负载表面下剪应力周期性出现所形成的结果,经过一段时间后,这些剪应力便引发细小的裂颅,然后渐渐延伸到表面,当滚动件经过这些裂颅后,便有些裂块脱落,形成所谓“剥皮现象”,然后随着剥皮的情况继续扩大,轴承即损坏不堪使用。
3、以上是轴承疲劳的描述,它最初是发生在表面以下的,虽然最初的剥皮情况通常非常轻微,但是随着应力的增加和裂块的增多,导致剥皮面积的蔓延,这种破坏形势通常维持很长一段时间,其明显可见的阶段是在噪音及震动增加的时候。
4、自行车轴承在损坏的最初级阶段,可能仅是转动时难以感觉的,而后期发现转动时有麻点感,而一但出现麻点感,轴承并不是不能使用,只是在每次前进珠子和轴碗和轴档都发生更大的磨损和更严重的损坏,由于自行车是一种低速高极压类型的轴承方式,所以即使表面剥皮现象严重,也不是不堪使用的,而是无形无声中消耗你的动力,而你的感觉可能仅是觉得车子不知道为什么不好骑不顺了。
滚动轴承故障机理分析滚动轴承是一种常用的机械零件,广泛应用于各种设备和机械系统中。
它的基本结构包括内圈、外圈、滚动体和保持架。
滚动轴承的主要作用是在轴上承受径向和轴向载荷,并使轴能够转动。
然而,滚动轴承在使用过程中有时会发生故障,导致设备停机和损坏。
这些故障可能是由多种原因引起的,其中包括材料疲劳、润滑不良、污染物进入和不当使用等。
首先,材料疲劳是滚动轴承故障的主要原因之一、滚动轴承通常由金属材料制成,例如钢或铝合金。
在使用过程中,由于承受重载或频繁启停等原因,轴承的内、外圈以及滚动体可能会发生应力集中,从而导致材料疲劳。
当材料疲劳达到一定程度时,轴承可能会发生裂缝或断裂故障。
其次,润滑不良也是导致滚动轴承故障的重要原因。
良好的润滑对于滚动轴承的正常运转至关重要。
在运行中,轴承内的滚动体和内、外圈需要通过润滑剂来减少摩擦和磨损。
如果润滑剂不足或失效,轴承表面间的摩擦会增加,导致磨损加剧,最终使轴承故障。
此外,污染物进入也会导致滚动轴承故障。
在工作环境中,空气中可能存在灰尘、沙粒或颗粒等杂质,如果这些污染物进入到滚动轴承内部,它们会磨损轴承表面,导致摩擦增加和轴承故障。
最后,不当使用也可能引起滚动轴承故障。
这包括错误的装配、过载、轴向或径向间隙不符合要求等。
不当使用会给滚动轴承带来超负荷或不均匀载荷,导致轴承变形或损坏。
总之,滚动轴承故障的机理是多方面的。
材料疲劳、润滑不良、污染物进入和不当使用都可能导致滚动轴承故障。
因此,在使用和维护滚动轴承时,我们应该注意保持良好的润滑、避免污染物进入、正确安装和使用,并定期检查轴承的状态,及时发现并处理潜在的故障问题,以确保设备的正常运转。
轴承的主要失效形式和处理方法滚动轴承在使用过程中由于本身质量和外部条件的原因,其承载能力,旋转精度和减摩能性能等会发生变化,当轴承的性能指标低于使用要求而不能正常工作时,就称为轴承损坏或失效,轴承一旦发生损坏等意外情况时,将会出现其机器、设备停转,功能受到损伤等各种异常现象。
轴承坏了,要先分析出坏的原因,然后再找到解决办法。
因此需要在短期内查处发生的原因,并采取相应措施。
一、轴承的损坏的原因轴承是损耗型的零件,只要一用就肯定会损,只是要积累到一定的程度才表现出来,也就是要到一定的量才坏。
当然,滚动轴承损坏的情况比一般机械零件的损坏要复杂得多,滚动轴承损坏的特点是表现形式多,原因复杂,轴承的损坏除了轴承设计和制造的内在因素外,大部分是由于使用不当,例如:选型不适合、支承设计不合理,安装不当,润滑不良,密封不好等外部因素引起的。
1、发生金属锈蚀。
如果缺少润滑的话,很容易被空气氧化,生锈。
防止轴承的锈蚀,不要用水泡。
轴承是精钢做的,但也怕水。
用手拿取轴承时,要充分洗去手上的汗液,并涂以优质矿物油后再进行操作,在雨季和夏季尤其要注意防锈。
轴承自然锈蚀磨损的具体原因主要有以下几种:①氧化磨损。
其摩擦外表上的微小峰谷互相挤压,使脆性表层逐渐脱落而磨损。
轴承相对运动外表上的微小峰谷与空气中的氧化合成而生成与基体金属接合不牢的脆性氧化物,该氧化物在摩擦中极易脱落,发生的磨损称为氧化磨损。
②摩擦生热磨损。
当轴承在高速重负荷和润滑不良的情况下工作时,外表峰谷处由于摩擦而产生高温、接触点硬度及耐磨性下降,甚至发生粘连、撕裂现象。
这种磨损称为摩擦生热磨损。
③硬粒磨损。
如果轴承作相对运动时。
轴承运动外表组织不匀,存在硬颗粒,或轴承的运动外表间落入沙粒、摩屑、切屑等杂质,轴承在相对运动中,硬粒或杂质会使轴承外表擦伤甚至形成沟槽,这种磨损称为硬粒磨损。
汽车轴承④点蚀磨损。
齿轮、轴承等滚动接触外表,相对过程中周期性地受到很大的接触压力,长时间作用,金属外表发生疲劳现象,使得轴承外表上发生微小裂纹和剥蚀,这种磨损称为点蚀磨损。
轴承损坏的形式轴承是精密的机械基础件。
由于科技进步的迅速发展,客户对轴承产品质量的要求越来越高。
制造厂提供符合标准、满足主机使用性能的高质量的产品固然重要,但正确使用轴承更为重要。
笔者在近儿年从事摩托车专用轴承的技术工作中,经常碰到这样的问题,即轴承经检测是合格的,但装机后轴承出现卡滞或使用时的早期止转失效。
主要表现转动卡滞感、工作面严重剥落,保持架严重磨损乃至扭曲与断裂。
经失效结果分析表明,属于轴承本身质量问题并不多,多数是由于安装使用不当所造成。
为此,笔者认为有必要就轴承常见的失效模式与机理作些肤浅的综述,以期起到一个抛砖引玉的作用。
一、轴承的失效机理1.接触疲劳失效接触疲劳失效系指轴承工作表面受到交变应力的作用而产生失效。
接触疲劳剥落发生在轴承工作表面,往往也伴随着疲劳裂纹,首先从接触表面以下最大交变切应力处产生,然后扩展到表面形成不同的剥落形状,如点状为点蚀或麻点剥落,剥落成小片状的称浅层剥落。
由于剥落面的逐渐扩大,而往往向深层扩展,形成深层剥落。
深层剥落是接触疲劳失效的疲劳源。
2.磨损失效磨损失效系指表面之间的相对滑动摩擦导致其工作表面金属不断磨损而产生的失效。
持续的磨损将引起轴承零件逐渐损坏,并最终导致轴承尺寸精度丧失及其它相关问题。
磨损可能影响到形状变化,配合间隙增大及工作表面形貌变化,可能影响到润滑剂或使其污染达到一定程度而造成润滑功能完全丧失,因而使轴承丧失旋转精度乃至不能正常运转。
磨损失效是各类轴承常见的失效模式之一,按磨损形式通常可分为最常见的磨粒磨损和粘着磨损。
磨粒磨损系指轴承工作表面之间挤入外来坚硬粒子或硬质异物或金属表面的磨屑且接触表面相对移动而引起的磨损,常在轴承工作表面造成犁沟状的擦伤。
硬质粒子或异物可能来自主机内部或来自主机系统其它相邻零件由润滑介质送进轴承内部。
粘着磨损系指山于摩擦表面的显微凸起或异物使摩擦面受力不均,在润滑条件严重恶化时,因局部摩擦生热,易造成摩擦面局部变形和摩擦显微焊合现象,严重时表面金属可能局部熔化,接触面上作用力将局部摩擦焊接点从基体上撕裂而增大塑性变形。
滚动轴承常见的失效形式及原因分析滚动轴承在使用过程中由于很多原因造成其性能指标达不到使用要求时就产生了失效或损坏.常见的失效形式有疲劳剥落、磨损、塑性变形、腐蚀、烧伤、电腐蚀、保持架损坏等;一,疲劳剥落疲劳有许多类型,对于滚动轴承来说主要是指接触疲劳;滚动轴承套圈各滚动体表面在接触应力的反复作用下,其滚动表面金属从金属基体呈点状或片状剥落下来的现象称为疲劳剥落;点蚀也是由于材料疲劳引起一种疲劳现象,但形状尺寸很小,点蚀扩展后将形成疲劳剥落;疲劳剥落的形态特征一般具有一定的深度和面积,使滚动表面呈凹凸不平的鳞状,有尖锐的沟角.通常呈显疲劳扩展特征的海滩装纹路.产生部位主要出现在套圈和滚动体的滚动表面.轴承疲劳失效的机理很复杂,也出现了多种分析理论,如最大静态剪应力理论、最大动态剪应力理论、切向力理论、表面微小裂纹理论、油膜剥落理论、沟道表面弯曲理论、热应力理论等;这些理论中没有一个理论能够全面解释疲劳的各种现象,只能对其中的部分现象作出解释;目前对疲劳失效机理比较统一的观点有:1、次表面起源型次表面起源型认为轴承在滚动接触部位形成油膜的条件下运转时,滚动表面是以内部次表面为起源产生的疲劳剥落;2、表面起源型表面起源型认为轴承在滚动接触部位未形成油膜或在边界润滑状态下运转时,滚动表面是以表面为起源产生的疲劳剥落;3、工程模型工程模型认为在一般工作条件下,轴承的疲劳是次表面起源型和表面起源型共同作用的结果;疲劳产生的原因错综复杂,影响因素也很多,有与轴承制造有关的因素,如产品设计、材料选用、制造工艺和制造质量等;也有与轴承使用有关的因素,如轴承选型、安装、配合、润滑、密封、维护等;具体因素如下:A、制造因素1、产品结构设计的影响:产品的结构设计是根据使用性能目标值来确定的,这些目标值如载荷容量、寿命、精度、可靠性、振动、磨损、摩擦力矩等;在设计时,由于各种原因,会造成产品设计与使用的不适用或脱节,甚至偏离了目标值,这种情况很容易造成产品的早期失效;2、材料品质的影响:轴承工作时,零件滚动表面承受周期性交变载荷或冲击载荷;由于零件之间的接触面积很小,因此,会产生极高的接触应力;在接触应力反复作用下,零件工作表面将产生接触疲劳而导致金属剥落;就材料本身的品质来讲,其表面缺陷有裂纹、表面夹渣、折叠、结疤、氧化皮和毛刺等,内部缺陷有严重偏析和疏松、显微孔隙、缩孔、气泡、白点、过烧等,这些缺陷都是造成轴承早期疲劳剥落的主要原因;在材料品质中,另一个主要影响轴承疲劳性能的因素是材料的纯洁度,其具体表现为钢中含氧量的多少及夹杂物的数量多少、大小和分布上;3、热处理质量的影响:轴承热处理包括正火、退火、渗碳、淬火、回火、附加回火等;其质量直接关系到后续的加工质量及产品的使用性能;4、加工质量的影响:首先是钢材金属流线的影响;钢材在轧制或锻造过程中,其晶粒沿主变形方向被拉长,形成了所谓的钢材流线纤维组织;试验表明,该流线方向平行于套圈工作表面的与垂直的相比,其疲劳寿命可相差倍;其次是磨削变质层;磨削变质层对轴承的疲劳寿命与磨损寿命有很大的影响;变质层的产生使材料表面层的组织结构和应力分布发生变化,导致表面层的硬度下降、烧伤,甚至微裂纹,从而对轴承疲劳寿命产生影响; 受冷热加工条件及质量控制的影响,产品在加工过程中会出现质量不稳定或加工误差,如热加工的材料淬、回火组织达不到工艺要求、硬度不均匀和降低,冷加工的几何精度超差、工作表面的烧伤、机械伤、锈蚀、清洁底低等,会造成轴承零件接触不良、应力集中或承载能力下降,从而对轴承疲劳寿命产生不同程度的影响;B、使用因素使用因素主要包括轴承选型、安装、配合、润滑、密封、维护等; 不正确的安装方法很容易造成成轴承损坏或零件局部受力产生应力集中,引起疲劳;过大的配合过盈量容易造成内圈滚道面张力增加及零件抗疲劳能力下降,甚至出现断裂; 润滑不良会引起不正常的摩擦磨损,并产生大量的热量,影响材料组织和润滑剂性能;如果润滑不当,即便选用再好的材料制造,加工精度再高,也起不到提高轴承寿命的效果; 密封不良容易使杂质进入轴承内部,既影响零件之间的正常接触形成疲劳源,又影响润滑或污染润滑剂; 根据疲劳产生的机理和主要影响因素,可以有针对性地提出预防措施;如对表面起源损伤引起的疲劳,可以通过对零件表面进行表面强化处理,对次表面起源型疲劳可以通过改善材料品质等措施;而提高零件加工质量尤其是零件表面质量、提高使用质量、控制杂质流入轴承内部、保证润滑质量等措施对预防和延缓疲劳都有十分重要的意义;二、表面塑性变形表面塑性变形主要是指零件表面由于压力作用形成的机械损伤;在接触表面上,当滑动速度比滚动速度小得多的时候会产生表面塑性变形; 表面塑性变形分为一般表面塑性变形和局部表面塑性变形两类;A、一般表面塑性变形:是由于粗糙表面互相滚动和滑动,同时,使粗糙表面不断产生塑性碰撞所造成,其结果形成了冷轧表面,从外观上看,这种冷轧表面已被辗光,但是,如果辗光现象比较严重,在冷轧表面上容易形成大量浅裂纹,浅裂纹进一步发展可能在粗糙表面区域区导致显微剥落,但这种剥落很浅,只有几个微米,它能够覆盖很宽的接触表面;根据弹性流体动压润滑理论,一般表面塑性变形产生的原因是由于两个粗糙表面直接接触,其间没有形成承载的弹性流体动压润滑膜.因此,当油膜润滑参数小于一定值时,将产生的一般表面塑性变形.一般油膜润滑参数值越小表面塑性变形越严重.B、局部表面塑性变形:局部表面塑性变形是发生在摩擦表面的原有缺陷附近;最常见的原有缺陷,如压坑痕、磕碰伤、擦伤、划伤等;1、压坑痕:压坑痕是由于在压力作用下硬质固体物侵入零件表面产生的凹坑痕现象; 压坑痕的形态特征是:形状和大小不一,有一定深度,压坑痕边缘有轻微凸起,边缘较光滑;硬质固体特的来源是轴承零件在运转中产生的金属颗粒、密封不良造成轴承外部杂质侵入;压坑痕产生的部位主要在零件的工作表面上; 预防压坑痕的措施主要有:提高零件的加工精度和轴承的清洁度、改善润滑、提高密封质量等;2、磕碰伤:磕碰伤是由于两个硬质特体相互撞击形成的凹坑现象;磕碰伤的形态特征视两物体形状和相互撞击力的不同其形状和大小不一,但有一定深度,在其边缘处常有突起;磕碰伤主要是操作不当引起的;产生部位可以在零件的所有表面上;预防磕碰伤的措施主要有:提高操作者的责任心、规范操作、改进产品容器的结构和增加零件的保护措施等;3、擦伤:擦伤是两个相互接触的运动零件,在较大压力作用下因滑动摩擦产生的金属迁移现象;严重时可能伴随烧伤的出现;擦伤的形状不确定,有一定长底和宽度,深度一般较浅,并沿滑动或运动方向由深而浅;擦伤可以在产品制造过程中产生也可以在使用过程中产生; 轴承制造成过程中的擦伤预防措施与磕碰伤的预防措施相同;使用中的擦伤预防措施主要是从防止“打滑”方面考虑,改进产品内部结构、提高过盈配合量、调整游隙、改善润滑、保证良好接触状态等;4、划拉伤划拉伤是指硬质和尖锐物体在压力作用下侵入零件表面并产生相对移动后形成的痕迹; 划伤一般呈线型状,有一定深度,宽度比擦伤窄,划伤的伤痕方向是任意的,长度不定;产生部位主要在零件的工作表面和配合表面上;而拉伤只发生在轴承内径过盈配合面上,伤痕方向一般与轴线平行,有一定长度、宽度和深度,并成组出现;划伤可以在轴承制造过程中产生也可在使用中产生;而拉伤只发生在轴承安装拆卸过程中; 预防轴承制造过程中的划伤与预防磕碰伤的措施相同;预防使用中划伤与预防压坑痕的措施基本相同; 预防拉伤的措施是严格安装拆卸规程、保证配合面的清洁、安装时在配合面上适当润滑等;综上所述,预防表面塑性变形的措施是要正确选用轴承、增强材料的耐磨性,保证润滑的有效性、注意安装方法、提高轴承密封装臵的密封性等;三、磨损:在力的作用下,两个相互接触的金属表面相对运动产生摩擦,形成摩擦副;磨擦引起金属消耗或产生残余变形,使金属表面的形状、尺寸、组织或性能发生改变的现象称为磨损;磨损过程包含有两物体的相互作用、黏着、擦伤、塑性变形、化学反应等几个阶段;其中物体相互作用的程度对磨损的产生和发展起着重要的作用; 磨损的基本形工有:疲劳磨损、黏着磨损、磨料粒磨损、微动磨损和腐蚀磨损等; 产生磨损的主要原因: A、异物通过了密封不良的装臵或密封圈进入了轴承内部;B、润滑不当;如润滑油中的杂质未过滤干净、润滑方式不良、润滑剂选用不当、润滑剂变质等; C、零件接触面上的材料颗粒脱离,D、锈蚀;如,由于轴承使用温度变化产生的冷凝水、润滑剂中添加剂的腐蚀性特质等原因形成的锈蚀; 实际中多数磨损属于综合性磨损,预防对策应根据磨损的形式和机理分别采取措施;对于微动磨损,可以采用小游隙或过盈配合来减少使用过程中的微动磨损;可在套圈与滚动体之间采用稀润滑剂润滑或分别包装来减少运输过程的微动磨损;另外,轴承应放在无振动环境下保管,或将轴承内外圈隔离存放可以防止保管过程中产生的微动磨损; 对于黏着磨损可以采取提高加工精度、增强润滑效果等措施来解决; 对于磨料粒磨损,可以采用表面强化处理、表面润滑处理如渗硫、磷化、表面软金属膜涂层等、改善轴承密封结构、提高零件加工精度、保证润滑油过滤质量、减少制造和使用过程中对表面的损伤等方法来解决; 对于腐蚀磨损,应减少轴承使用环境中腐蚀物质的侵入、对零件表面进行耐腐蚀处理或采用耐腐蚀材料制造产品等手段来解决;另外,还可以从产品结构设计和制造的角度进行改进,如提高零件的加工精度、减少磨削加工中产生的变质层、保证弹性流体动压润滑膜等实现预防磨损的目的;四、腐蚀:金属与其所处环境中的物质发生化学反应或电化学反应变化所引起的消耗称为腐蚀;金属腐蚀的形式多种多样,就金属与周围介质作用的性质来分可以分为化学腐蚀和电化学腐蚀两类 ;化学腐蚀是由于金属与周围介质之间的纯化学作用引起的;其过程中没有电流产生,但有腐蚀物质产生;这种物质一般都覆盖在金属表面上形成一层疏松膜.化学反应形成的腐蚀机理比较简单,主要是物体之间通过接触产生了化学反应,如金属在大气中与水产生的化学反应形成的腐蚀又称为锈蚀电化学腐蚀是由于金属与周围介质之间产生电化学作用引起的;其基本特点是在腐蚀的同时又有电流产生;电化学反应的腐蚀机理主要是微电池效应; 就滚动轴承而言,产生腐蚀的主要原因有: A、轴承内部或润滑剂中含有水、碱、酸等腐蚀物质 B、轴承在使用中的热量没有及时释放,冷却后形成水分 C、密封装臵失效 D、轴承使用环境湿度大 E、清洗、组装、存放不当腐蚀产生部位:零件各表面都会有;按程度有腐蚀斑点或腐蚀坑洞,斑点和蚀坑一般呈零星或密集分布,形状不规则,深度不定,颜色有浅灰色、红褐色、灰褐色、黑色; 对于金属材料来说,消除腐蚀是比较困难的,但可以减缓腐蚀的发生,防止轴承与腐蚀物质接触,可以通过合金化,表面改性等方法提高耐腐蚀能力,使得金属表面形成一层稳定致密与基体结合牢固的钝化膜;五、蠕动:受旋转载荷的轴承套圈,如果选用间隙配合,在配合表面上会发生圆周方向的相对运动,使配合面上产生磨擦、磨损、发热、变形,造成轴承不正常损坏;这种配合面周向的微小滑动称为蠕动或爬行; 蠕动形成的机理是当内圈与轴配合过盈量不足时,在内圈与轴之间的配合面上因受力产生弹性变形而出现微小的间隙,造成内圈与轴旋转时在圆周方向上的不同步、打滑,严重时在压力作用下发生金属滑移;在外圈与壳体也同样会出理类似的情况; 蠕动形貌特征在一些方面具有腐蚀磨损和微动磨损的某些特征;蠕变在形成过程中也有一些非常细小的磨损颗粒脱落并立即局部氧化,生成一种类似铁锈的腐蚀物;其区别主要根据它们的位臵和分布来判断,如果零件没有受到腐蚀又出现了褐色锈斑,锈斑的周围常常围绕着一圈碾光区,出现的部位又在轴承的配合表面上,那么可能就是蠕动;发生蠕动的配合面上,或出现镜面状的光亮色,或暗淡色,或咬合状,蠕动部位与零件原表面有明显区别; 在轴承的端面由于轴向压紧力不足;或悬臂轴频繁挠曲,运转一定时间后也会出现蠕动的特征;产生蠕动的主要原因是内,外圈与轴或轴承座的配合过盈量不足,或载荷方向发生了变化; 预防的措施:采用过盈配合并适当提高过盈量,在采用间隙配合的场合的场合可用黏结剂将两个配合面固定或沿轴或轴承座的轴向方向将轴承紧固;六烧伤:轴承零件在使用中受到异常高温的影响,又得不到及时冷却,使零件表面组织产生高温回火或二次淬火的现象称为烧伤; 烧伤产生的主要原因是润滑不良、预载荷过大、游隙选择不当、轴承配臵不当、滚道表面接触不良、应力过大等因素所致;如: A、在轴向游动轴承中,如果外圈配合的过紧,不能在外壳孔中移动;B、轴承工作中运转温度升高,轴的热膨胀引起很大的轴向力,而轴承又无法轴向移动时; C、由于润滑不充分,或润滑剂选用不合理、质量问题、老化和变质等; D、内外圈运转温度差大,加上游隙选择不当,外圈膨胀小内圈大呈过盈导致轴承温度急剧升高;E、轴承承受的载荷过大和载荷分布均匀,形成应力集中; F、零件表面加工粗糙,造成接触不良或油膜形成困难; 烧伤的形貌特征可以根据零件表面的颜色不同来判断;轴承在使用中由于润滑剂、温度、腐蚀等原因;零件表面会发生变化,颜色主要有淡黄色、黄色、棕红色、紫蓝色及蓝黑色等,其中淡黄色、黄色、棕红色属于变色,若出现紫蓝色或蓝黑色的为烧伤;烧伤容易造成零件表面硬度下降或出现微裂纹; 烧伤产生的部位主要发生在零件的各接触表面上,如圆锥滚子轴承的挡边工作面、滚子端面、应力集中的滚表面等;烧伤的预防可根据烧伤产生的原因有针对性地采取措施;如正确选用轴承结构和配臵、避免轴了砂承受过大的载荷、安装时采用正确的安装方式防止应力集中、保证润滑效果等;七、电蚀:电蚀是由电流放电引起,致使轴承零件表面出现电击的伤痕,此种损伤称为电蚀;在两零件接触面间一般存在一层油膜,该油膜一定有的绝缘作用,当有电流通过轴承内部时,在两面三刀零件接触表面形成电压差,当电压差高到足以击穿绝缘层时就会在两零件接触表面处产生火区放电,击穿油膜放电,产生高温,造成局部表面的熔融,形成弧凹状或沟蚀;受到电蚀的零件,其金属表面被局部加热和熔化,在放大镜下观察损伤区域一般呈现斑点、凹坑、密集的小坑,有金属熔融现象,电蚀坑呈现火山喷口状;电蚀会使零件的材料硬度下降,并加快磨损发生速度,也会诱发疲劳剥落; 预防电蚀的措施是在焊接或其他带电体与轴承接触时加强轴承的绝缘或接地保护,防止电荷的聚集并形成高的电位差,避免放电现象产生;防止电流与轴承接触;八、裂纹和缺损:当轴承零件所承受的应力超出材料的断裂极限应力时,其内部或表面便发生断裂和局部断裂,这种使材料出现不连续或断裂的现象称为裂纹; 在材料表面或表层下有一种貌似毛发的细微裂纹称为发纹;当发纹扩展到一定程度,使得部分材料完全脱离零件基体的现象称为断裂; 裂纹一般呈线状,方向不定,有一定长度和深宽度,有尖锐的根部和边缘;裂纹有内部裂纹和表面裂纹之分,也有肉眼可见和不可见两种形式,对于肉眼不可见裂纹需要采用无损检测的方法进行观察;发纹一般呈细线状,方;向沿钢材轧制方向断续分布,有一定长度和深度,有时单条有时数条出现; 裂纹产生的原因较为复杂,影响因素很多,如原材料、锻造、冲压折叠、热处理、磨削、局部过大的应力等;发纹形成的原因是钢材在冶炼过程中产生的气泡或夹杂,经轧制变形后存在于材料表层;对于肉眼不可见裂纹需要采用无损检测的方法进行观察; 裂纹的预防措施主要有,在制造方面应控制原材料缺陷如非金属夹杂、表面夹渣、折叠、显微孔隙、缩孔、气泡等;控制加工应力如热处理淬火时产生的内应力热应力和组织应力、磨削应力、冲压应力等;在使用方面注意轴承安装过程中的非正常敲撞击以及安装不良造成的局部应力过大等;另外,还要保证润滑,增强密封效果,控制外部杂质流入,避免轴承与腐蚀性物质接触等;九、保持架损坏:当滚动体进入或离开承载区域时,保持架将受到带有一定冲击性质的拉压应力作用,尤其是滚子轴承的滚子产生倾斜时所受到的应力会更大;在这种应力的反复作用下,保持架的兜孔、过梁、铆钉会出现变形、磨损、疲劳,甚至断裂现象;另外,不正确的安装方式也会损坏保持架;保持架相对套圈的强度一般较弱尤其是冲压保持架,如果安装不得当,将安装力直接施加在保持架上,很容易造成保持架变形;冲压保持架制造过程中产生的应力过大也是造成保持架损坏的原因之一; 防止保持架损坏的措施可以从设计、制造、安装方面考虑;保持架在运转中受到的拉压应力是无法避免的;但提高保持架的强度可通过适当增加保持架过梁铆钉强度来解决;滚子产生倾斜可以通过提高制造和安装质量来解决;改善润滑条件有助于减少磨损;对冲压保持架制造过程中产生的应力可采用振动光饰等方法支除或减少应力;十、尺寸变化:轴承运转一定时间以后,会出现游隙减小或增大的现象;通过对零件尺寸检测可以发现轴承内、外圈或滚动体直径方向的尺寸发生了变化增大或减小,影响轴承的正常旋转精度;若没有了游隙,会出现摩擦磨损加剧、工作温度上升、甚至“卡死”等现象;若游隙变大,会出现振动或噪声增大、旋转精度降低、应力集中等情况;轴承内径增大还很可能出现“甩圈”现象;轴承零件在热处理过程中,保留了一定数量的残佘奥氏体,而奥氏体是一种不稳定相,随着时间或温度的变化,奥氏体将逐步转变为较稳定的马氏体组织,由于马氏体组织的体积大于奥氏体组织,因此,在转变过程中零件的体积将发生涨大;而马氏体组织自身也会产生分解,马氏体分解的结果会出现尺寸收缩的现象;轴承工作温度高对奥氏体的转变和马氏体的分解有促进作用;还有一种情况,零件在内应力释放过程中也会引起尺寸的改变;从预防或控制零件尺寸稳定性的角度考虑,可以在轴承零件热处理时对不稳定的残余奥氏体组织进行稳定化处理;另外,在使用中应保证轴承的使用温度低于轴承允许的工作温度,以防止尺寸出现较大的变化;十一、使用不当引起的损坏:轴承使用不当引起的损坏在轴承失效中占有很大的比例;轴承使用不当涉及轴承选型、轴承配臵、轴承支承结构、配合、安装、润滑、密封、维护保养等诸多方面;轴承失效与使用不当密不可分;十二、其他损伤:A、变色变色是由于轴承在运转过程中因发热引起的表面颜色变化;另外,在温度作用下润滑剂中的部分化学物质、磨损的金属粉末等杂质会黏附在零件表面上也会引起轴承零件颜色变化,这种变色又称污斑;表面颜色一般呈淡黄色、黄色、茶色、棕红色、紫蓝色及蓝黑色等,发热引起的变色一般没有深度;对于使用中的轴承若出现深度变色如紫蓝色或蓝黑色的则有可能形成了烧伤;零件腐蚀也会引起变色,但这类变色有一定深度;轴承零件在运转过程中,因摩擦会产生大量的热,若润滑不充分或散热条件差,热量得不到及时的冷却或扩散,热量的聚积使轴承温度很快升高,温度升高会使附着在轴承零件表面的油膜产生氧化现象,形成一种浅褐色的氧化制,沉积附着在轴承的表面上;但这种变色并不影响轴承的使用,所以允许存生;当轴承因安装不当如安装倾斜或润滑不良等原因使轴承处于一种极不正常的工作状态,引起温度的急速上升,此时轴承的局部温度有可能超过轴承零件的回火温度,甚至更高,并产生严重的变色如蓝黑色。