滚动轴承失效和破坏形式

轴承钢具有高的耐磨性、高的接触疲劳强度、高的弹性极限、适宜的硬度、良好的工艺性能、良好的防锈性能、一定的冲击韧性和良好的尺寸稳定性等八大基本性能。

一、高的耐磨性。

滚动轴承正常工作时不但发生滚动摩擦外，还伴有滑动摩擦。

发生滑动摩擦的主要部位是滚动体与滚道之间的接触面、滚动体和保持架兜孔之间的接触面、保持架和套圈引导挡边之间以及滚子端面与套圈引导挡边之间等。

如果轴承钢的耐磨性差，滚动轴承便会因磨损而过早地丧失精度或因旋转精度下降而使轴承振动增加、寿命降低。

二、高的接触疲劳强度。

接触疲劳破坏是轴承正常破坏的主要形式。

滚动轴承运转时滚动体在轴承内、外圈的滚道间滚动，其接触部分承受周期性交变载荷，多者每分钟可达数十万次，在周期性交变应力的反复作用下，接触表面出现疲劳剥落。

滚动轴承开始出现剥落后便会引起轴承振动、噪音增大工作温度急剧上升，致使轴承最终损坏，这种破坏形式称为接触疲劳破坏。

三、高的弹性极限。

滚动轴承工作时由于滚动体与套圈滚道之间接触面积很小，轴承在承受载荷时，特别是在承受较大载荷的情况下接触表面的接触压力很大。

为了防止在高接触应力下发生过大的塑性变形，使轴承精度丧失或发生表面裂纹，因此要求轴承钢应具有高的弹性极限。

四、适宜的硬度。

硬度是滚动轴承的重要指标之一。

它与材料接触疲劳强度、耐磨性、弹性极限有着密切的关系，直接影响着滚动轴承的寿命，轴承的硬度通常要根据轴承承受载荷的方式和大小、轴承尺寸和壁厚的总体情况来决定。

滚动轴承用钢的硬度要适宜，过大或过小都将影响轴承使用寿命。

众所周知，滚动轴承的主要失效形式是接触疲劳破坏，以及由于耐磨性差或尺寸不稳定而使轴承精度丧失；轴承零件如果缺乏一定的韧性，在承受较大冲击载荷时又会由于发生脆断而导致轴承的破坏。

所以，一定要根据轴承的具体情况和破坏的方式来确定轴承的硬度。

对于由于疲劳剥落或耐磨性差使轴承精度丧失的情况，轴承零件应选用较高的硬度；对于承受较大冲击载荷的轴承(例如轧机：轴承、铁路轴承和一些汽车轴承等)，应适当降低硬度以提高轴承的韧性是十分必要的。

！第十六章滚动轴承重要基本概念1．滚动体和内、外圈所受的载荷和应力在滚动轴承正常工作时，滚动体和内外圈滚道均受变载荷和变应力。

其中，滚动体和转动套圈承受周期性非稳定脉动循环的变载荷（变接触应力），固定套圈则承受稳定的脉动循环的变载荷（接触应力）。

2．滚动轴承的失效形式滚动轴承的主要失效形式（又称正常失效形式）是滚动体或内外圈滚道上发生疲劳点蚀。

当轴承转速很低(n≤10r/min)或只慢慢摆动，且静载荷很大时，其失效形式是滚动体或内外圈滚道表面发生塑性变形。

3．滚动轴承的设计准则对于正常转动工作的轴承，进行针对疲劳点蚀的寿命计算。

对于转速很低(n≤10r/min)或只慢慢摆动的轴承，进行静强度计算。

…4．滚动轴承的基本额定寿命基本额定寿命：一批相同的轴承在相同的条件下运转，当其中10%的轴承发生疲劳点蚀破坏（90%的轴承没有发生点蚀）时，轴承转过的总转数L10（单位为106转），或在一定转速下工作的小时数L10h （单位为小时）。

5．滚动轴承的基本额定动载荷C是指轴承寿命L10恰好为1（106转）时，轴承所能承受的载荷。

表示轴承的承载能力。

对于向心轴承：C 是纯径向载荷；对于推力轴承：C 是纯轴向载荷；在使用中要注意C 的3条含义：90%可靠度、基本额定寿命106 转、C 的方向。

精选例题与解析例16-1 一根装有两个斜齿轮的轴由一对代号为7210AC的滚动轴承支承。

已知两轮上的轴向力分别为F a1 = 3000 N，F a2 = 5000 N，方向如图。

轴承所受径向力R1= 8000 N，R2 = 12000 N。

冲击载荷系数f d = 1，其它参数见附表。

求两轴承的当量动载荷P1、P2。

&例11-1图1解：1．求内部派生轴向力S 1、S 2的大小方向S 1 = = ×8000 = 5440 NS 2 = = ×12000 = 8160 N ，方向如图所示。

< 2．求外部轴向合力F AF A = F a2－F a1 = 5000－3000 = 2000 N ，方向与F a2的方向相同，如图所示。

滚动轴承常见的失效形式及原因分析滚动轴承是一种用于支撑和减少摩擦的常用机械元件。

它们广泛应用于各种机械设备和领域，如汽车、风力发电、机械制造等。

然而，由于工作环境的恶劣条件或长期运行等原因，滚动轴承可能会出现各种故障和失效。

以下是滚动轴承常见的失效形式及其原因分析。

1.疲劳失效：疲劳失效是滚动轴承最常见的失效形式之一、它通常在长时间高速运转或载荷较大的情况下发生。

轴承在不断重复的载荷下产生微小的裂纹，最终导致轴承出现断裂。

这种失效通常与以下原因有关：-动载荷过大：轴承在长时间内承受过大的动载荷，超出了其额定负荷能力。

-轴承安装不当：安装不当会使轴向载荷分布不均匀，导致局部载荷过大。

-润滑不良：缺乏或过多的润滑剂都会导致轴承摩擦增加，使得轴承易于疲劳失效。

2.磨损失效：磨损是轴承常见的失效形式之一、它通常发生在轴承和周围部件之间的摩擦表面上。

常见的磨损形式包括：-磨粒磨损：当粉尘、金属碎屑等进入轴承内部时，会使滚动体、保持架等部件发生磨损。

-粘着磨损：当润滑不良时，摩擦表面出现直接接触，轴承可能会发生粘着磨损。

-磨料磨损：当轴承受污染物质时，如沙尘、水等，会导致轴承表面产生磨料磨损。

3.返现失效：轴承返现是指滚动体和滚道之间的剥离、严重滚道表面损伤或磨擦减小所引起的失效。

返现失效的原因主要有：-轴承清洗不当：清洗过程中使用的溶剂或清洁剂残留在轴承内部，导致润滑性能下降，滚动体容易返现。

-轴承热胀冷缩：当轴承受到温度变化时，轴承和轴承座之间的配合间隙有可能发生变化，导致轴承返现。

-润滑不良：缺乏或过多的润滑剂会导致轴承受到不均匀的载荷分布，容易引起轴承返现。

4.偏磨失效：偏磨是指轴承滚动体在滚道上发生偏磨，导致滚道表面形变或表面破坏。

-不均匀载荷：长期承受不均匀载荷会导致滚动体在滚道上的位置发生偏移，从而引起偏磨失效。

-润滑不良：过多或过少的润滑剂会导致轴承滚动体和滚道之间的摩擦增加，从而引起偏磨。

航空发动机主轴轴承失效模式分析摘要：经济的发展推动了航空业的发展，但与此同时，我国航空发动机出现的故障中，轴承失效导致的事故在不断增加。

但当前对轴承失效的分析工作，常常以某一套飞行事故发动机轴承的失效研究为主，而因其他原因造成的航空发动机滚动轴承的早期失效模式，受条件制约，未进行系统分类和深一步的研究。

航空发动机主轴轴承的主要损伤模式为剥落、微粒损伤、压延印痕、夹杂物损伤、打滑蹭伤、磨损、接触腐蚀、断裂和变色。

这些失效模式分类对于滚动轴承的设计、制造工作具有一定的指导意义，但分类后的失效模式缺乏相关失效案例和实验数据，实际现场中此类失效模式可能不太适用，因此采用多种实验手段对轴承失效模式分析就显得极为重要。

关键词：航空发动机；主轴轴承；失效模式引言航空发动机主轴钢质轴承的主要失效模式包括疲劳失效，磨损失效，过热，塑性变形以及蹭伤等。

航空发动机圆柱滚子轴承常规失效模式主要为滚子轻载打滑及保持架断裂等。

而某航空发动机主轴圆柱滚子轴承出现有异于常规失效模式的滚子端面严重磨损的非典型失效模式。

目前对航空发动机主轴圆柱滚子轴承失效机理分析一般都采用定性分析，很少从轴承动力学特性进行失效机理定量分析。

1圆柱滚子轴承非典型失效表征圆柱滚子轴承非典型失效表征主要体现在以下方面：某航空发动机主轴圆柱滚子轴承使用过程中出现的失效模式表现为滚子的端面与工作表面严重磨损，内圈的挡边与滚道表面和保持架的兜孔横梁存在严重的磨损变色。

经初步分析，滚子倒角在磨削加工中产生的动不平衡量较大以及内圈挡边轴向游隙超差导致滚子歪斜过大是引起该轴承失效的主要原因。

本文从圆柱滚子轴承动力学特性理论方面加以研究此失效机理。

2航空发动机主轴轴承失效模式分析明确各种失效模式间的转变，首先就要确定各种失效模式各自的具体表现形式，失效机理及描述轴承运转状态的参数。

(1)疲劳失效。

表现形式及失效机理：疲劳失效主要分为次表面初始疲劳和表面疲劳。

疲劳失效常表现为滚动体或滚道接触表面上由最初的不规则的剥落坑逐渐延伸，直至发展为大片剥落。

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。

滚动轴承磨损分析滚动轴承在机械设备中起着至关重要的作用，但由于长期使用，滚动轴承会遭受各种形式的磨损。

磨损不仅会降低设备的性能和效率，还可能导致设备故障甚至损坏。

因此，对滚动轴承磨损进行分析是非常重要的。

一、磨损类型滚动轴承的磨损类型主要有疲劳磨损、磨粒磨损和微伤磨损。

疲劳磨损是由于轴承长期承受载荷而引起的，主要表现为颗粒状漏损和卡粒状损伤。

磨粒磨损则是杂质、尘埃等颗粒物进入轴承内部引起的，这些颗粒物会与润滑油混合，形成磨粒，与轴承表面产生摩擦和磨损。

微伤磨损主要是由于轴承表面微小凹陷、螺纹等缺陷导致的。

二、磨损原因滚动轴承的磨损原因有多种，其中最主要的有润滑不良、过载、振动和高温。

润滑不良是导致滚动轴承磨损的常见原因之一，当润滑油不足或质量不合格时，会导致轴承表面的润滑层破坏，进而引发磨损。

过载是指轴承承受超过其额定负荷的载荷，这会导致轴承滚珠与内外环接触过度，产生较大的摩擦磨损。

振动则会加剧滚动轴承的磨损，特别是在高速旋转时，振动会引起轴承表面的微小颗粒相互碰撞，进而导致磨粒磨损。

高温也会导致滚动轴承磨损，因为高温会破坏轴承的润滑膜，使得摩擦增加并加速磨损的发生。

三、磨损诊断方法为了及早发现滚动轴承的磨损问题，需要采用一些诊断方法进行检测。

常用的磨损诊断方法有声振、温升和油质分析。

声振检测是通过检测轴承发出的声音来判断轴承的磨损程度。

当轴承磨损严重时，会产生噪音和振动，从而可以判断轴承的健康状况。

温升检测是通过测量轴承的温度来判断轴承的磨损情况，当轴承磨损过度时，会产生过多的摩擦热，使得轴承温度升高。

油质分析是通过对轴承润滑油进行化学分析，判断其中的杂质和金属屑等指标来预测轴承的磨损情况。

四、磨损预防措施为了避免滚动轴承的磨损，需要采取一些预防措施。

首先，要选择合适的润滑油，并根据设备的使用情况定期更换润滑油，保证润滑的良好性能。

其次，合理设计轴承的负荷，避免超过其额定负荷，这可以通过合理设计设备结构和控制设备运行时的工作负荷来实现。

轴承故障原因分析轴承失效是由于材料、设计、制造、安装、操作、维护等多方面因素造成的，因此，确定深沟球轴承失效的主要成因，是工程技术领域的瓶颈问题。

有关轴承安装与维护的历史记录以及对实际运转情况的了解都至关重要，然而工程实际中，相关技术人员往往将这些内容忽略，甚至违背轴承的基本操作要求。

轴承失效，总体来看，包括3个方面：轴承设计、轴承制造、维护使用。

滚动轴承故障形式比较多，主要是磨损失效，点腐蚀，疲劳剥离，压痕，断裂和胶合等，其中更为典型的损伤是疲劳剥离。

细分为以下几点：1.安装不当（塑性变形）、运输1)轴承内外圈防锈油清洗、内外盖的清洗。

2)轴承的装配，冷压和热套。

感应加热。

这种加热方法的缺点是容易使轴承内圈被磁化。

一旦轴承内圈被磁化, 由于剩磁的作用,轴承内就会吸附周围的尘埃、铁屑。

这些被吸附的污染颗粒有可能造成轴承的提早失效。

因此,在电磁加热结束后, 要对轴承进行去磁处理, 以消除轴承剩磁。

建议电机制造厂家使用带有去磁功能的电磁加热器, 以防止轴承剩磁。

3)圆柱轴承安装时不要直接推入，慢慢旋着推入。

4)运输时，防护、防震。

2.不对中、同心度、圆度、油隙原因图1径向负荷轨迹图2轴向负荷轨迹图3 轴径向负荷轨迹图4偏心负荷轨迹图5 异常的负荷痕迹图6 轴承油隙过小痕迹如果发现图4所示的负荷轨迹, 应该立即查找轴承室与电机端盖止口的同心度, 轴承室与基座的同轴度, 以及两端端盖安装好之后的轴承室相对同轴度。

如果电机与其所带负荷出现不对中, 也会在轴承上出现这样的负荷轨迹。

轴承室的形位公差超差将影响轴承内部负荷的分布, 从而造成异常的负荷痕迹, 如图5所示。

图5中的负荷痕迹表明轴承室可能圆度超差, 从而造成非负荷区的球同样承受到负荷, 这样轴承内部经过运行, 会出现发热和噪声。

如果拆卸轴承发现图5的负荷轨迹, 就需要对轴承室的圆度进行调整。

但图5仅仅是形位公差圆度超差的情况。

还有诸如圆柱度超差的情况, 它也可以从负荷轨迹中看到。