滚动轴承早期失效的原因浅析

挥之不去 · 发表于 2018-12-28 10:50

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　　为了确保主机可靠地、正常运转，防止事故发生，对轴承运转应进行必要的监控。为了在尽可能长的时间内保持轴承性能，对轴承要进行保养、维修。

　　轴承运转检测
　　对轴承运转的噪音、振动、温度和润滑情况，要按相应主机的要求加以检测，发现轴承有异常征兆，应采取相应措施。生产中可以用耳朵听或用轴承故障诊断仪器探测轴承振动的振幅、频率，进行轴承故障诊断轴承温度可用手触摸或半导体点温计测量。这样能监视轴承工作状况，发现异常征兆，应停机检查。对于大型设备的重要部位的轴承的预测，可以采用铁谱诊断技术分析润滑油中的磨损颗粒。

　　轴承的计划维修与保养
　　机械设备有加护维修、作业标准应定期进行，这是预防性维护、保养。要拆开检查并补充或更换润滑剂。由于轴承的使用寿命有一定的离散性，加护维修期限很难以准确保证运转的可靠性，比不上轴承运转时的监测准确。但目前大多数工厂执行的仍是预防维修方法。

　　轴承故障分析与对策
　　普通机械设备的轴承，如果正确使用，可以使用到轴承疲劳寿命期，但是实际许多轴承都没有达到疲劳就失效了，其原因大多由于安装、使用、维护不当、润滑不良或外部异物侵入造成轴承损伤所致。有时损伤原因是多方面，很难凭损伤后的轴承得知。如果知道轴承的使用机械、相关部位结构、工作条件、结合轴承损伤的状态，了解轴承损伤前后的情况，就能够比较准确分析轴承产生故障的原因，采取相应对策。

　　1、故障现象：运转时温升
　　原因分析：润滑油太多。
　　采取对策：排出过多的润滑油脂后再进行运转。

　　2、故障现象：正常运转时的温升
　　原因分析：
　　润滑剂的粘度太大;
　　润滑剂用量不足;
　　轴承内部游隙太小，内载荷太大;
　　安装误差;
　　密封部位摩擦;
　　配合部位的松动。

　　采取对策：
　　选用低粘度的润滑油或减少润滑剂的用量;
　　补充润滑剂用量;
　　对轴承内部游隙、预紧载荷和配合过盈量进行修正，对自由侧轴承的移动量进行调整，防止额外载荷的发生;
　　检查轴及轴承座形位误差及安装精度，并采用正确的安装方法;
　　改进密封形式，或适当减少密封接触处的贴合力;
　　修正配合等级，必要时应更换轴承，如配合部位松动时，可涂少量厌氧胶以增加结合力。

　　3、故障现象：发生在急加速时的振动或轴向跳动
　　原因分析：机械共振
　　采取对策：增大轴的刚性。

　　4、故障现象：转动时的振动
　　原因分析：
　　回转体的不平衡;
　　安装误差;
　　异物进入;
　　机械变形。

　　采取对策：
　　对回转体的动平衡进行修正;
　　提高轴承箱体的精度及安装方法的修正;
　　清洗轴承、提高密封效果，必要时更换润滑剂;
　　增大机械本身及支承部位刚性。

　　5、故障现象：低频的连续音响
　　原因分析：轴承滚道工作表面已出现伤痕，缺陷或润滑剂不清洁。
　　采取对策：清洗轴承，使用清洁的润滑剂，检查轴承的工作表面，必要時更换轴承。

　　6、故障现象：低频的不规则连续音响
　　原因分析：
　　游隙过大;
　　异物进入;
　　机械振动;
　　回转部位的松动;
　　滚动体工作表面已出现表面伤痕。

　　采取对策：
　　调整游隙、修正配合精度，加大预紧载荷;
　　清洗轴承，检查密封装置是否失效，原设计是否合理，必要时更换润滑剂或密封圈;
　　增强轴承箱体的强度，增大轴承的支承面积;
　　紧固轴承端盖;
　　更换轴承。

　　7、故障现象：高频的连续音响
　　原因分析：
　　轴承内部游隙太小，内载荷过大;
　　润滑不良;
　　安装误差;
　　回转件的相互接触和摩擦。

　　采取对策：
　　对轴承的内部游隙、预紧载荷及配合过盈量进行修正，对自由侧轴承的移动量进行调整，防止额外轴向载荷的产生;
　　一般情况下应增大润滑剂的粘度和润滑剂的用量;
　　检查轴承和轴承座壳的形位误差及安装误差，并采用正确的安装方法;
　　检查轴承本身或端盖密封件的接触情况，必要时可更换密封件。

　　轴承失效形式及产生原因分析
　　轴承失效或卡死不能转动，或虽然能继续转动，而因磨损、腐蚀、失去要求的回转精度，或润滑失效导致轴承温升过高等，这些失效形式大致分为接触疲劳失效，磨损失效，断裂失效、腐蚀失效、过热失效和振动、噪音、力矩失效等。轴承早期失效，可来自轴承的制造缺陷，材料不良，但更多的是来自轴承安装、使用不当、维护和润滑不良等。

　　1、滚动轴承疲劳剥落失效
　　滚动轴承疲劳剥落失效是不可能避免的，但是，如果轴承安装不够正确，润滑不良，外部介质侵入，环境温度过高，载荷过大等，都会大大缩短轴承寿命，轴承疲劳剥落时在外界交变应力的反复作用下，轴承工作表面下或表面上产生裂纹或工作表面损伤，并由于应力裂纹继续扩展而成。疲劳剥落失效与轴承工作表面状况和承受载荷大小密切相关，与润滑油膜关系也很大，在良好的(厚油膜、高清洁度)和恶劣的(薄油膜、有污垢)条件下的轴承寿命之比为400：1，再有弹性流体动力润滑对滚动轴承起重要作用，寿命和可靠性显著提高，油膜厚度为接触表面粗糙度值的3～4倍，轴承寿命可提高一倍以上。

　　2、轴承磨损失效
　　在滚动轴承内部，滚动体和套圈滚道之间，以及保持架与滚动体或套圈之间，均存在滑动，会引起轴承零件的磨损。当轴承中侵入硬颗粒、污垢、氧化物时，磨损更为剧烈，结果使轴承零件工作表面的表层质量恶化、旋转精度下降，游隙增大、振动噪音增加，最后导致轴承失效。

　　3、塑性压痕
　　滚动轴承在过重的载荷和冲击载荷时，在环境温度下轴承零件表面局部塑性流动或整体变形，这种塑性变形是在载荷瞬时作用下发生的，会使轴承运转时发生剧烈的振动，噪音和温度升高。选用轴承时，应按额定载荷计算，才能缓免这种轴承早期失效形式。

　　4、断裂失效
　　轴承载荷过载，轴承本身有缺陷或因疲劳引起的轴承断裂，往往造成突发性失效事故。过载可能来自于主机故障或安装不合理。轴承本身的缺陷可能来自轴承零件存在微裂纹，材料有大块夹杂物，磨削烧伤的套圈受到冲击或震动也可能断裂。工作表面有大块的疲劳剥落坑时受到冲击载荷时即从坑开始产生裂纹，使轴承套圈断裂。错误的装配，如果用锤子直接锤击内圈到轴上，也容易使轴承零件受损或破裂。

　　5、腐蚀失效
　　轴承零件金属表面锈斑和腐蚀凹坑麻点的产生，是由于环境介质发生化学和电化学反应，像空气、湿气、燃料和润滑油中的氧化物等。它包括电介质腐蚀，有机酸腐蚀、电流腐蚀等。硬脆松疏的氧化膜和腐蚀反应物在载荷作用下剥落，生成蚀坑或造成工作表面凹凸不平，形成腐蚀磨损或腐蚀疲劳剥落。

　　6、烧伤与润滑脂失效
　　滚动轴承运转时存在滑动摩擦的零件之间，若温度急剧升高，润滑剂失效，金属表层组织改变，严重时发生金属粘接、轴承卡死。典型的烧伤常发生在短圆柱滚子轴承套圈挡边和滚子端面之间，在脂润滑的轴承中，脂的性能老化，润滑脂干涸或脂的漏泄而造成润滑不良，摩擦温升急剧增加，工作表面产生烧伤，导致轴承失效。

　　轴承过早失效使其使用寿命大幅缩短，增加使用者的成本，同时也造成了浪费，对早期出现的失效原因分析，能在很大程度上提高轴承的使用寿命和周期，充分发挥其应有的性能。

风机出海 · 发表于 2019-1-14 22:09

对大型变转速大直径低速重载的圆锥滚子轴承，作者是否由经验？

设备医生 · 发表于 2019-1-23 21:45

怎么通过振动的分析轴承的故障呢？现在没有谁会听轴承故障了！

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[综合讨论] 滚动轴承早期失效的原因浅析

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