滚动轴承常见的失效形式及原因分析
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滚动轴承失效的四种形式
滚动轴承的失效主要有以下四种形式:
1、疲劳点蚀:滚动轴承在载荷作用下,滚动体与内、外滚道之间将产生接触应力。
轴承转动时,接触应力是循环变化的,当工作若干时间以后,滚动体或滚道的局部表层金属脱落,使轴承产生振动和噪声而失效。
2、塑性变形:当轴承的转速很低或间歇摆动时,轴承不会发生疲劳点蚀,此时轴承失效是因受过大的载荷(称为静载荷)或冲击载荷,使滚动体或内、外圈滚道上出现大的塑性变形,形成不均匀的凹坑,从而加大轴承的摩擦力矩,振动和噪声增加,运动精度降低。
3、磨料磨损:在轴承组合设计时,轴承处均设有密封装置。
但在多尘条件下的轴承,外界的尘土、杂质仍会侵入到轴承内,使滚动体与滚道表面产生磨粒磨损。
如果润滑不良,滚动轴承内有滑动的摩擦表面,还会产生粘着磨损,轴承转速越高,粘着磨损越严重。
经磨损后,轴承游隙加大,轴承游隙加大,运动精度降低,振动和噪声增加。
4、安装问题:安装不当也可能导致滚动轴承失效。
阐述滚动轴承主要失效形式。
滚动轴承是一种常见的机械元件,被广泛应用于各种机械设备中。
然而,由于长时间的使用或其他原因,滚动轴承会出现各种失效现象。
本文将阐述滚动轴承的主要失效形式。
1. 疲劳失效:滚动轴承长时间运转会受到周期性的载荷,这会导致轴承材料的疲劳破坏。
疲劳失效是滚动轴承最常见的一种失效形式。
在高速旋转或载荷较大的情况下,疲劳失效会更加严重。
2. 磨损失效:滚动轴承在工作时,滚动体与滚道、保持架之间会产生相对滑动,引起摩擦和磨损。
长时间的磨损会导致滚道和滚珠的形状变化,甚至出现凹坑和裂纹,从而影响轴承的正常运转。
3. 腐蚀失效:在潮湿、腐蚀性介质环境下,滚动轴承容易受到腐蚀,导致金属表面产生氧化、锈蚀等现象。
腐蚀会降低轴承的表面质量和硬度,进而影响其承载能力和使用寿命。
4. 偏磨失效:轴承在使用过程中,如果安装不当或者受到外力影响,可能会导致轴承的滚动体和滚道之间产生不均匀的接触压力,从而引起偏磨。
偏磨会导致滚动体表面形成凹坑,加剧磨损和摩擦,最终导致轴承失效。
5. 堵塞失效:滚动轴承在工作过程中,如果进入过多的灰尘、杂质等异物,会导致滚动体和滚道之间的接触变得不平滑,从而增加磨损和摩擦。
严重的堵塞会使轴承卡死,无法正常运转。
6. 热损失效:滚动轴承在高速旋转或载荷较大的情况下,会产生大量热量。
如果无法及时散热,轴承温度会升高,导致润滑油失效,进而影响轴承的润滑和运转。
过高的温度还会引起轴承材料的热膨胀,导致轴承失效。
7. 错位失效:滚动轴承在受到外力或安装不当等原因影响时,可能会出现滚动体和滚道之间的错位现象。
错位会导致滚动体和滚道之间的接触不均匀,增加了磨损和摩擦,最终导致轴承失效。
滚动轴承的主要失效形式包括疲劳失效、磨损失效、腐蚀失效、偏磨失效、堵塞失效、热损失效和错位失效。
了解这些失效形式,可以帮助我们更好地维护和保养滚动轴承,延长其使用寿命,提高机械设备的可靠性和性能。
同时,在设计和选择滚动轴承时,也应考虑其抗疲劳、抗磨损、抗腐蚀等性能,以满足实际工作条件的要求。
轴承的主要失效形式1、剥离损伤状态:轴承在承受旋转载荷时,内圈、外圈的滚道或滚动体面由于滚动疲劳而呈现鱼鳞状的剥离现象。
原因:载荷不当;安装不良(非直线性);力矩载荷;异物进入、进水;润滑不良、润滑剂不合适;轴承游隙不适当;轴承箱精度不好、轴承箱的刚性不均、轴的挠度大;生锈、侵蚀点、擦伤和压痕(表面变形现象)。
措施:检查载荷的大小;改善安装方法、改善密封装置、停机时防锈;使用适当粘度的润滑剂、改善润滑方法;检查轴和轴承箱的精度;检查游隙。
2、剥离损伤状态:呈现出带有轻微磨损的暗面,暗面上由表及里有多条深至5~10μm,的微小裂缝,并在大范围内发生微小脱落(微小剥离)。
原因:润滑剂不合适;异物进入了润滑剂内;润滑剂不良造成表面粗糙;配对滚动零件的表面质量不好。
措施:选择润滑剂;改善密封装置;改善配对滚动零件的表面粗糙度。
3、卡伤损伤状态:卡伤是指由于在滑动面的微小烧伤汇总而产生的表面损伤,表面为滑道面、滚道面圆周方向的线状伤痕。
滚子断面的摆线状伤痕靠近滚子端面的轴环面的卡伤。
原因:过大载荷、过大预压;润滑不良;异物咬入;内圈外圈的倾斜、轴的挠度;轴、轴承箱的精度。
4、擦伤损伤状态:所谓擦伤,是在滚道面和滚动面上,由随着滚动的打滑和油膜热裂产生的微小烧伤汇总而成的表面损伤。
原因:高速轻载荷;急加减速;润滑剂不适当;水的进入。
措施:改善预压;改善轴承游隙;使用油膜性好的润滑剂;改善润滑防震;改善密封装置。
5、断裂损伤状态:由于对滚道的挡边或滚子角的局部施加冲击或过大载荷,而使其一小部分断裂。
原因:安装时受到了打击;载荷过大;跌落等;使用不良。
措施:改善安装方法(采用热装、使用适当的工具夹);改善载荷条件;轴承安装到位,使挡边受支承。
6、裂纹、裂缝损伤状态:滚道轮或滚动体有事会产生裂纹损伤。
如果继续使用,裂纹将发展为裂缝。
原因:过大过盈量;过大载荷、冲击载荷;剥落有所发展;由于滚道轮或安装构件的接触而产生的发热和微震磨损;蠕变造成的发热;锥轴的锥角不良;轴的圆柱度不良;轴台阶的圆角半径比轴承倒角大而造成与轴承倒角的干扰。
铁路货车滚动轴承常见故障分析及外检判定方法的探讨摘要:铁路货车滚动轴承作为铁路货车走行部的关键部件,防止车辆轴承故障引发的燃轴、切轴事故,是保证铁路运行安全面临的重大安全课题。
本文简要分析了轴承常见故障发生的原因及外检识别判定方法。
关键词:滚动轴承故障分析识别判定1概述滚动轴承是铁路货车上重要的并且是可互换的部件,其技术状态的好坏直接影响车辆运行安全。
滚动轴承故障具有较强的隐蔽性,铁路货车段修时,轴承内部质量故障未能及时发现将带有安全隐患的轮对(轴)装车使用,是导致燃轴、切轴事故的直接原因。
而滚动轴承外观质量检查是确认轴承及其零部件的外观及内部质量是整个检修过程中最重要的工序之一,它是轴承检修中最关键的环节,也是轴承检修中故障最难判定的工序。
外检是检查轴承的内部故障,不能直观所见,只能凭感觉,凭经验,是只可意会不可言传的,所以要求外检的工作者必须经验丰富、责任心强,要具有内科大夫看病的本领。
2货车滚动轴承常见故障及原因货车滚动轴承在运转(行)过程中可能会由于各种原因引起损坏,如装配不当、润滑不良、水分和异物侵入、腐蚀和过载等都可能会导致轴承过早损坏。
即使在安装、润滑和使用维护都正常的情况下,经过一段时间运转,轴承也会出现疲劳剥落和磨损现象。
另外轮对踏面擦伤、剥离、缺损、局部凹陷等超过限度时,对轴承的危害是非常大的。
总之,滚动轴承的故障原因是十分复杂的。
车辆段修时滚动轴承常见故障形式如下:2.1外观故障2.1.1前盖、后档(挡)、外圈有裂纹、碰伤、松动、变形或其他异状。
轴承在运用中受到非正常的外力作用造成的,如由于车辆脱线造成轴承外圈裂损、前盖、后档(挡)碰伤、车辆行走(走行)时带起的飞石或其它外力造成轴承外圈裂损。
另外轴承在检修过程中操作不当也会造成轴承故障缺陷,如磕碰伤、划伤、拉伤等。
2.1.2密封罩、密封组成裂纹、碰伤、松动、变形。
密封罩、密封组成裂纹、碰伤、变形主要是外力所致,而密封罩松动是密封装置最常见也是危害最大的,其主要原因是轴承一般检修或大修时,外圈牙口与密封罩配合过(过盈量)小,密封罩在车辆运行中受到离心力及转动力矩作用,导致密封罩中的密封圈与密封座摩擦加剧从而带动密封罩一起转动,使得密封罩松动脱出,过盈量过大在密封罩组装过程中容易破坏甚至切掉凸台,而且会使密封罩受力产生变形,在受到振动或冲击力时容易瞬间脱出。
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。
滚动轴承主要失效形式及其形成原因介绍滚动轴承是机械设备中支撑和保证轴类零件正常运转的重要零件,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,一旦出现失效就会影响机械设备的正常运转。
因此,正确认识和了解滚动轴承的失效形式及形成原因,对于提高轴承使用寿命、提高劳动生产效率和设备使用率以及保证安全生产,都是十分必要的。
滚动轴承在实际生产中,虽然滚动轴承的结构形式各式各样,承受载荷方向不同、大小不一,工作环境和使用条件千差万别,但其失效形式主要有以下几种:①内、外圈或滚动体剥落;②内、外圈或滚动体有压坑:③内、外圈或滚动体磨损;④内、外圈或滚动体裂纹;⑤内、外圈或滚动体点腐蚀;⑥内、外圈或滚动体烧伤;⑦内、外圈或滚动体变色。
现就其主要失效形式及其形成原因做一简单介绍:一、内、外圈或滚动体剥落对于滚动轴承来说零件工作表面承受周期性交变载荷或冲击载荷的作用,由于零件间接触面积很小,因此会产生极高的接触应力。
滚动轴承套圈及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。
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。
通常呈现疲劳扩展特征的海滩状纹路.产生部位主要出现在套圈和滚动体的滚动表面。
二、内、外圈或滚动体有压坑压坑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的现象。
它属于材料的局部表面塑性变形,其产生的部位主要在零件的工作表面上,形状和大小不一,有一定深度,压坑边缘有轻微凸起,边缘较光滑。
其形成的原因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。
预防压坑的措施主要有: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。
三、内、外圈或滚动体磨损滚动轴承在工作时滚动体和内外圈相互接触的金属表面相对运动产生摩擦,从而引起金属消耗或产生残余变形,使其表面的形状、尺寸、组织或性能发生改变即产生磨损。
阐述滚动轴承主要失效形式。
滚动轴承是一种常见的机械元件,广泛应用于各种设备和机械系统中。
它们承载着旋转部件的重量和力,并通过滚动方式减少摩擦,使设备运转更加平稳高效。
然而,由于各种因素的影响,滚动轴承也会出现各种失效形式,影响其正常工作。
下面将对滚动轴承的主要失效形式进行阐述。
1. 疲劳失效:疲劳失效是滚动轴承最常见的失效形式之一。
当轴承在长时间的运行中,由于负荷和转速的作用,滚动体和轨道之间会产生周期性的应力和变形,导致轴承材料逐渐疲劳开裂,最终引发轴承失效。
疲劳失效通常表现为滚道和滚珠或滚子表面出现裂纹、剥落或断裂。
2. 磨损失效:磨损失效是指滚动轴承在工作过程中,由于摩擦和磨擦力的作用,导致滚动体和轨道之间的材料逐渐磨损。
磨损失效通常表现为滚道和滚珠或滚子表面出现磨损和磨痕,严重时甚至会导致轴承间隙增大或轴承失效。
3. 过载失效:过载失效是指滚动轴承在工作过程中,承受超过其额定负荷的力或瞬时冲击载荷,导致轴承损坏或失效。
过载失效通常表现为滚道和滚珠或滚子出现塑性变形、断裂或剥落等现象。
4. 腐蚀失效:腐蚀失效是指滚动轴承在特殊环境下,如高温、高湿度、腐蚀性介质等条件下,轴承材料发生化学反应而导致的失效。
腐蚀失效通常表现为滚道和滚珠或滚子表面出现腐蚀、氧化或锈蚀等现象,严重时会导致轴承尺寸变化和失效。
5. 渗透失效:渗透失效是指滚动轴承在工作过程中,由于外界介质、润滑剂或污染物的渗入,导致轴承内部受到污染或润滑不良而引发的失效。
渗透失效通常表现为轴承内部出现异物、污染物或润滑剂失效,从而影响轴承的正常工作。
总结起来,滚动轴承的主要失效形式包括疲劳失效、磨损失效、过载失效、腐蚀失效和渗透失效。
在实际应用中,我们应该根据具体的工作环境和要求,选择适当的轴承材料、润滑方式和维护方法,以延长滚动轴承的使用寿命,提高设备的可靠性和效率。
滚动轴承常见的失效形式及原因分析+浪逐风尖
2008-11-05 10:55
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2。
5 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。