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滾動軸承的失效分析及預防方法
滾動軸承的失效分析及預防方法
滾動軸承是機械運轉必不可少的基本組成部分之一。盡管滾動軸承體積小且成本低,但是一旦滾動軸承失效,對運行機械和整個生產設備的損失是巨大的。隨著技術的飛速發展,企業對滾動軸承的質量提出了越來越高的要求。特別是自動化和連續生產企業對滾動軸承的可靠性有非常嚴格的要求。因此,如何提高滾動軸承的可靠性已經成為滾動軸承制造商和用戶迫切需要解決的主要問題之一。滾動軸承的可靠性與滾動軸承的失效模式密切相關。為了提高軸承的可靠性,有必要從軸承的失效模式入手,仔細分析滾動軸承的失效原因,找到解決失效的具體措施。
一.軸承失效機理
1.接觸疲勞破壞
接觸疲勞失效是指由于軸承工作表面上的交變應力導致的材料疲勞失效。
接觸疲勞失效的常見形式是接觸疲勞剝落。接觸疲勞剝落發生在軸承的工作表面上,并經常伴有疲勞裂紋。它首先從接觸表面下方的最大交變切應力處發生,然后擴展到表面以形成不同的剝落形狀,例如點蝕或點蝕剝落,其中小片狀稱為淺層剝落。由于剝離表面的逐漸擴大,它將緩慢膨脹至深層,形成深層剝離。深層剝落是接觸疲勞失效的疲勞根源。
2.磨損失效
磨損失效是指由于工作表面之間的相對滑動摩擦而導致金屬在工作表面上連續磨損而引起的失效。
持續的磨損會逐漸損壞軸承零件,并最終導致軸承尺寸精度的下降和其他問題。磨損失效是各種類型軸承的常見失效模式之一。按照磨損形式,可分為磨粒磨損和粘著磨損。
磨粒磨損是指由軸承的工作表面之間的外來硬顆?;蛴伯愇锘蚪饘俦砻婺p碎屑以及接觸表面的相對運動引起的磨損。它經常在軸承的工作表面上引起溝狀的刮擦。
粘附磨損是指由于摩擦表面上的微小突起或異物而導致的在摩擦表面上的不均勻力。當潤滑條件嚴重惡化時,局部摩擦會產生熱量,這很容易引起摩擦表面的局部變形和摩擦顯微焊接。此時,表面金屬可能會部分熔化,并且接觸表面上的力會撕裂基材上的局部摩擦焊接點,并增加塑性變形。
滾動軸承的失效分析及預防方法
3.斷裂失效
軸承斷裂失效的主要原因是缺陷和過載。當外部載荷超過材料的強度極限并且導致零件斷裂時,稱為過載斷裂。過載的主要原因是主機突然故障或安裝不正確。當沖擊過載或劇烈振動時,諸如微裂紋,縮孔,氣泡,大的異物,過熱的組織以及軸承零件的局部燒傷等缺陷也會導致缺陷處的斷裂,這稱為缺陷斷裂。需要指出的是,在軸承的制造過程中,可以對原材料進行復檢,鍛造和熱處理的質量控制以及加工過程的控制,以正確地分析上述缺陷是否存在。但是一般來說,大多數常見的軸承斷裂失效都是過載失效。
4.腐蝕失效
某些滾動軸承在實際運行中不可避免地暴露于水,水蒸氣和腐蝕性介質中,這些物質會導致滾動軸承生銹和腐蝕。另外,滾動軸承在運行過程中會受到微電流和靜電的影響,從而導致滾動軸承的電流腐蝕。
滾動軸承的銹蝕和腐蝕會在環和滾動體的表面上產生坑狀的銹蝕,梨皮狀的銹蝕,以及在滾動體之間間隔相同的凹坑狀的銹蝕,以及整體生銹和腐蝕。最終造成滾動軸承的故障。
5.游隙變化失效
在滾動軸承的工作過程中,由于外部或內部因素的影響,原來的配合間隙改變,精度降低,甚至引起“卡死”,這被稱為間隙改變失敗。外部因素,例如過盈量過大,安裝不當,溫度上升引起的膨脹,瞬時過載等;內部因素如殘余奧氏體和處于不穩定狀態的殘余應力等,這是間隙變化失敗的主要原因。
在正常情況下,如果可以正確使用軸承,則可以使用直到疲勞壽命。軸承的早期故障主要由制造精度,安裝質量,使用條件,潤滑效果,異物侵入,熱影響和主機突然故障等因素引起。

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