滚动轴承早期失效分析
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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。
滚动轴承常见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:(1)制造因素a.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。
工业电机滚动轴承失效分析与防治措施摘要:在工业电机中,滚动轴承是不可缺少的基础部件之一,也是最易造成损坏的一种机械零件,因此分析滚动轴承的失效原因及找到有效的防治措施就变得尤为重要。
关键词:滚动轴承失效分析防治措施1 前言滚动轴承是旋转机械中的重要零件,它具有摩擦系数低、运动精度高、成本低廉、互换性好及对润滑剂黏度敏感性低等优点,但它同时也具有承受冲击能力差、滚动体上载荷分布不均匀等缺点。
因此在工业电机运行中常会出现轴承发热、产生噪声,甚至整个轴承烧毁等现象,这将直接影响到企业的生产工作,因此分析滚动轴承的失效原因及找到有效的防治措施就变得尤为重要。
2 滚动轴承的失效分析2.1 轴承的疲劳剥落轴承的内外滚道和滚动体表面在正常工作状态下既承受载荷又产生相对滚动,在周期性的交变载荷的作用下,产生交变应力,随着轴承使用的时间延长,这个应力的循环次数越来越多,达到一定的数值后,这些受力体就会出现疲劳小裂纹,继续下去,由于应力作用和润滑油的侵蚀,裂纹逐渐扩展,进而使表层发生剥落坑。
如图1所示。
疲劳剥落是轴承失效的主要形式,通常也是用滚动轴承的疲劳寿命表示轴承寿命。
当出现疲劳失效后会造成轴承运转时冲击载荷、振动和噪声的加剧。
2.2 轴承的磨损失效轴承的滚道和滚动体之间相对运动产生摩擦导致其工作表面金属不断磨损而形成的失效。
电机中常见的磨损形式有磨粒磨损和粘着磨损两种。
磨粒磨损是由于轴承封闭不严,致使滚道和滚动体之间侵入了尘埃或其它硬质异物,它们充当了磨粒的角色,而在轴承工作表面形成犁沟状的擦伤。
这时会造成轴承游隙增大、表面粗糙度增加。
粘着磨损是由于润滑不良,局部摩擦生热,尤其是在频繁起动的电机中,电机的频繁起停大大增加了内外滚道和滚动体之间的滑动摩擦,造成局部变形和显微焊合现象,严重时表面金属可能局部熔化,接触面上作用力将局部焊接点从基体上撕裂而产生剥落区,从而使轴承运转精度降低,振动和噪声增大,甚至造成轴承报废。
滚动轴承故障诊断的频谱分析滚动轴承在机电设备中的应用非常广泛,滚动轴承状态的好坏直接关系到旋转设备的运行状态,因此在实际生产过程中作好滚动轴承的状态监测与故障诊断是搞好设备维修与管理的重要环节。
滚动轴承在其使用过程中表现出很强的规律性,并且重复性强。
正常优质轴承在开始使用时振动和噪声均比较小,但频谱有些散乱,幅值比较小。
运动一段时间后,振动和噪声保持在一定水平,频谱比较单一,仅出现一,二倍频,极少出现三倍工频以上频谱,轴承状态非常平稳,进入稳定工作期。
持续运行后进入使用后期,轴承振动和噪声开始增大,有时出现异音,但振动增大的变化比较缓慢,此时,轴承峭度值开始突然到达一定值。
可以认为此时轴承出现了初期故障。
这时就要对轴承进行严密监测,密切注意其变化。
此后轴承峭度值又开始快速下降,并接近正常值,而振动和噪声开始显著增大,其增大幅度开始加快,其振动超过标准时(ISO2372),其轴承峭度值也开始快速增大,当轴承超过振动标准,峭度值也超过正常值时,可认为轴承已进入晚期故障,需要及时检修设备,更换滚动轴承。
1、滚动轴承故障诊断方式振动分析是对滚动轴承进行状态监测和故障诊断的常用方法。
一般方式为:利用数据采集器在设备现场采集滚动轴承振动信号并储存,传送到计算机,利用振动分析软件进行深入分析,从而得到滚动轴承各种振动参数的准确数值,进而判断这些滚动轴承是否存在故障。
采用恩递替公司的Indus3振动测量分析系统进行大中型电机滚动轴承的状态监测和故障诊断,经过近几年实际使用,其效果令人非常满意。
要想真实准确反映滚动轴承振动状态,必须注意采集信号的准确真实,因此要在离轴承最近的地方安排测点。
2、滚动轴承正常运行特点与诊断技巧滚动轴承的运转状态在其使用过程中有一定的规律性,并且重复性非常好。
例如,正常优质轴承在开始使用时,振动幅值和噪声均比较小,但频谱有些散乱(图1)这可能是由于制造过程中的一些缺陷,如表面毛刺等所致。
不同的轴承故障类型对应的轴承振动的特征是不同的。
轴承的运动部件的使用寿命取决于运动部件接触面材料的疲劳和磨损。
轴承的早期故障产生的原因很多,最常见的因素包括:疲劳、磨损、塑性变形、腐蚀、局部硬化、润滑不良、装配缺陷和设计缺陷。
通常情况轴承的失效是由于多个因素共同作用的结果,或者起初一种因素,随着故障的加重逐渐导致出现多种故障。
在分析轴承失效的过程中,往往会碰到许多错综复杂的现象,各种实验结果可能是相互矛盾或者主次不清,这就需要经过反复实验、论证,以获得足够的证据或反证。
只有运用正确的分析方法、程序、步骤,才能找到引发失效的真正原因。
下面给大家讲解一下一般情况下轴承失效分析大体可分为以下三个步骤:失效实物和背景资料的收集、对失效实物的宏观检查和微观分析。
关于失效原因请点击查看㊙80%的轴承提早失效是因为没有正确的安装(附视频)1.失效实物和背景材料的收集尽可能地收集到失效事物的各个零件和残片。
充分了解失效轴承的工作条件、使用过程和制造质量等。
具体内容包括:(1)主机的载荷、转速、工作状况等轴承的设计工作条件。
(2)轴承及其相关部位其他零件的失效情况,轴承失效的类型。
(3)轴承的安装运转记录。
运转使用过程中有无不正常操作。
(4)轴承工作中所承受的实际载荷是否符合原设计。
(5)轴承工作的实际转速及不同转速出现的频率。
(6)失效时是否有温度的急剧增加或冒烟,是否有噪声及振动。
(7)工作环境中有无腐蚀性介质,轴承与轴颈间有无特殊的表面氧化色或其他沾污色。
(8)轴承的安装记录(包括安装前轴承尺寸公差的复验情况),轴承原始间隙、装配和对中情况,轴承座和机座刚性如何,安装是否有异常。
(9)轴承运转是否有热膨胀及动力传递变化。
(10)轴承的润滑情况,包括润滑剂的牌号、成分、颜色、粘度、杂质含量、过滤、更换及供给情况等,并收集其沉淀物。
(11)轴承的选材是否正确,用材质量是否符合有关标准或图样要求。
(12)轴承的制造工艺过程是否正常,表面是否有塑性变形,有没有表面磨削烧伤。
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。
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。
滚动轴承使用过程中常见故障及原因分析1、滚动轴承的主要失效形式(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、粘着磨损: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。
2、影响轴承使用寿命的因素1)温度:滚动轴承工作温度和轴承使用寿命的关系,主要体现在轴承额定动负荷的降低。
轴承动负荷是在工作温度低于120℃的情况下确定的轴承负荷能力,工作温度是指轴承外圈测量处的温度。
因此如果工作温度超过120℃,则滚动体与滚道接触处温度将超过轴承元件的回火温度,使轴承元件丧失原有的尺寸稳定性和工作表面硬度。
(2)游隙:滚动轴承的游隙是重要的使用特性,游隙的大小,对轴承的疲劳寿命、振动、噪声、温升和机械运转精度等影响很大,选择轴承,即要决定轴承的结构尺寸,又要选择轴承的游隙。
(3)硬度:滚动轴承元件(内、外套圈及滚动体)的材料硬度一般为HRC58~64,额定动负荷和额定静负荷是在此硬度范围内确定的。
如果轴承元件的实际硬度低于上述范围,则额定动负荷和额定静负荷应降低。
3、轴承的损坏主要有五个原因:①材料疲劳;②润滑不良;③污染;④安装问题;⑤处理不当。
大体上讲,有三分之一的轴承损坏原因是材料疲劳;有三分之一是润滑不良;另外三分之一是污染物进入轴承或安装处理不当。
1 轴承失效的基本模式轴承失效一般可分为止转失效和丧精失效两种。
止转失效就是轴承因失去工作能力而终止转动。
例如卡死、断裂等;丧精失效就是轴承因几何尺寸变化了配合间隙,失去了原设计要求的设计精度,虽尚能继续转动,但属非正常运转。
例如磨损、腐蚀等。
按损伤机理大致可分为:接触疲劳失效;磨擦磨损失效;断裂失效;变形失效;腐蚀失效、和游隙变化失效等几种基本模式。
1.1接触疲劳失效接触疲劳失效是各类轴承表面最常见的失效模式之一,是轴承表面受到交变应力的作用而产生的失效。
接触疲劳剥落在轴承表面也有疲劳裂纹的萌生、扩展和断裂的过程。
初始的接触疲劳裂纹首先从接触表面以下最大正交切应力处产生,然后扩展到表面形成剥落,如麻点状的称为点蚀或麻点剥落;剥落成小片状的称浅层剥落。
初始裂纹在硬化层与心部交界区产生,造成硬化层的早期剥落则称为硬化层剥落。
1.2 磨损失效轴承零件之间相对滑动摩擦导致其表面金属不断损失的现象称为磨损。
持续的磨损使零件尺寸和形状变化,轴承配合间隙增大,工作表面形貌变坏从而丧失旋转精度,使轴承不能正常工作,称为轴承的磨损失效。
磨损失效也是各类轴承表面最常见的模式之一,按其磨损形式可分为磨粒磨损、粘着磨损、腐蚀磨损、微动磨损和疲劳磨损等。
其中最常见的为磨粒磨损和粘着磨损。
轴承零件的摩擦面之间挤入外来硬颗粒或金属表面的磨屑,引起摩擦面磨损的现象称为磨粒磨损。
它常在轴承表面造成凿削式或犁沟式的擦伤。
外来硬颗粒常常来自于空气中的灰尘或润滑剂中的杂质。
粘着磨损主要是由于摩擦表面的显微突起或摩擦异物使摩擦面受力不均,局部摩擦热有可能使摩擦面形成显微焊合。
摩擦表面温升高,会造成润滑油膜破裂,严重时表面层金属将会局部熔化,接触点产生粘着、撕脱、再粘着的循环过程,构成粘着磨损。
严重的粘着磨损会造成摩擦面的焊合和卡死。
1.3 断裂失效轴承零件断裂将会造成突发性失效事故。
轴承断裂的主要原因是过载和缺陷两大因素。
由于外加载荷超过轴承零件材料的强度极限,造成轴承零件断裂就称过载断裂。
滚动轴承常见故障及其原因分析一、滚动轴承:是将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦,从而减少摩擦损失的一种精密的机械元件。
滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成,内圈的作用是与轴相配合并与轴一起旋转;外圈作用是与轴承座相配合,起支撑作用;滚动体是借助于保持架均匀的将滚动体分布在内圈和外圈之间,其形状大小和数量直接影响着滚动轴承的使用性能和寿命;保持架能使滚动体均匀分布,防止滚动体脱落,引导滚动体旋转起润滑作用。
二、作用:支承转动的轴及轴上零件,并保持轴的正常工作位置和旋转精度,滚动轴承使用维护方便,工作可靠,起动性能好,在中等速度下承载能力较高。
与滑动轴承比较,滚动轴承的径向尺寸较大,减振能力较差,高速时寿命低,声响较大。
三、优点:1、摩擦阻力小,功率消耗小,机械效率高,易起动。
2、尺寸标准化,具有互换性,便于安装拆卸,维修方便。
3、结构紧凑,重量轻,轴向尺寸更为缩小。
4、精度高,转速高,磨损小,使用寿命长。
5、部分轴承具有自动调心的性能。
6、适用于大批量生产,质量稳定可靠,生产效率高。
7、传动摩擦力矩比流体动压轴承低得多,因此摩擦温升与功耗较低。
8、起动摩擦力矩仅略高于转动摩擦力矩。
9、轴承变形对载荷变化的敏感性小于流体动压轴承。
10、只需要少量的润滑剂便能正常运行,运行时能够长时间提供润滑剂。
11、轴向尺寸小于传统流体动压轴承。
12、可以同时承受径向和推力组合载荷。
13、在很大的载荷-速度范围内,独特的设计可以获得优良的性能。
14、轴承性能对载荷、速度和运行速度的波动相对不敏感。
四、缺点:1、噪音大。
2、轴承座的结构比较复杂。
3、成本较高。
4、即使轴承润滑良好,安装正确,防尘防潮严密,运转正常,它们最终也会因为滚动接触表面的疲劳而失效。
五、故障形式:1、轴承转动困难、发热。
2、轴承运转有异声。
3、轴承产生振动。
4、内座圈剥落、开裂。
5、外座圈波落、开裂。
6、轴承滚道和滚动体产生压痕。
滚动轴承常见故障及原因分析滚动轴承是一种常用于工业机械和设备中的关键零部件,用于支撑和转动轴承载负荷。
然而,由于工作条件的复杂性和长时间的运行,滚动轴承容易发生故障。
在以下文章中,将介绍一些常见的滚动轴承故障及其原因分析。
1.疲劳破坏:滚动轴承在长时间的负荷工作下容易发生疲劳破坏。
这种破坏通常表现为轴承外圈和内圈的裂纹、剥落或产生大量的磨粒。
这种故障通常是由过大的载荷、不良的润滑、轴承材料缺陷或过高的运转速度引起的。
2.轴承外圈和内圈的磨损:滚动轴承由于工作条件的原因,比如污染物、磨粒、过载和不良的润滑条件,容易导致外圈和内圈的磨损。
油膜的破坏、润滑剂品质差或不足以及灰尘和杂质的进入都可能导致磨损故障。
3.轴承卡死:滚动轴承在运行时,如果存在外部振动、过高的温度或轴承内部润滑剂的缺失,容易造成轴承卡死。
轴承卡死会导致轴承停止旋转,进而引起设备停机。
4.轴承失效:滚动轴承的失效通常表现为轴承运行不稳定、产生噪音和振动、热量过高等症状。
这种失效通常由过高或不足的润滑、轴承受到过大的冲击负荷、轴承材料的缺陷或不当的安装等因素引起。
5.环磨损:滚动轴承环磨损主要是由于边缘载荷不均匀、润滑不良、封盖效果不好等因素引起。
环磨损会导致滚动体与轴承环之间的间隙增大,从而降低轴承的运行精度和寿命。
总结起来,滚动轴承常见的故障有疲劳破坏、轴承磨损、滚动体卡死、轴承失效和环磨损。
这些故障的原因包括过大或不足的载荷、不良的润滑、杂质和污染物的进入、振动和温度过高等因素。
为了避免这些故障的发生,应该选择优质的轴承材料、正确安装轴承、保持良好的润滑和清洁以及定期检查和维护轴承。
滚动轴承常见故障及其原因分析
滚动轴承的常见故障可以分为以下几类:疲劳断裂、润滑不良、过度磨损和数值计算错误。
接下来我们逐一进行分析。
1. 疲劳断裂
疲劳断裂是滚动轴承最常见的故障之一。
其主要原因是轴承的
使用寿命已经达到,力学应力集中作用于轴承滚动路径的表面,导
致金属的疲劳断裂。
这种故障的表现是滚动轴承表面的小裂纹开始
出现,若不及时修理,则最终导致滚动轴承的失效。
2. 润滑不良
轴承在工作时需要充分的润滑,否则会产生润滑不良的故障。
这种情况通常出现在润滑脂或润滑油的添加不足或质量不好的情况下。
润滑不良会导致滚动轴承磨损加剧,最终导致滚珠或滚道表面
的磨损或划痕,加速滚动轴承的失效。
3. 过度磨损
过度磨损是因为轴承的质量不佳或使用条件恶劣而引起的。
在
这种情况下,滚动轴承的表面会磨损加剧,从而大大降低滚动轴承
的寿命。
过度磨损通常是由于轴承没有充分的润滑或者轴承的承载
力超过了轴承的设计载荷而导致的。
4. 数值计算错误
在轴承设计和模拟中,数值计算错误也是导致轴承故障的原因
之一。
在轴承设计和模拟时,如果使用的数值计算方法不正确,则
很容易导致轴承失效。
例如,当计算滚珠轴承的承载能力时,如果
数值计算方法不准确,则最终计算出的承载能力与实际承载能力不匹配,导致轴承失效。
综上所述,滚动轴承的故障主要表现为疲劳断裂、润滑不良、过度磨损和数值计算错误。
为了避免轴承故障的发生,在设计和选择轴承时,应选择适当的材料和润滑方式,并遵循正确的设计和模拟方法,以确保轴承稳定可靠的工作。
滚动轴承轴承失效的原因分析滚动轴承是一种常用的机械元件,用于支撑旋转或摆动的轴,以减小摩擦和支撑负荷。
然而,由于各种原因,滚动轴承可能会出现失效的情况。
本文将就滚动轴承失效的原因进行分析。
1.疲劳失效:疲劳失效是滚动轴承最常见的失效类型之一、由于长期使用和负荷的变化,滚动轴承内部的应力会不断积累,从而导致失效。
这种失效通常表现为轴承的裂纹、变形或断裂。
2.磨损失效:由于外部污染物(如灰尘、金属碎屑等)的进入或润滑不良,轴承表面可能会发生磨损。
当磨损过度时,轴承的摩擦系数会增加,从而导致轴承失效。
3.轮辋间隙过大:轮辋间隙过大是滚动轴承失效的一个重要原因。
当轮辋间隙过大时,轴承无法正常支撑负荷,从而导致失效。
4.温度过高:高温会导致轴承的材料变形和润滑油的降解,从而降低轴承的工作效率。
当温度过高时,轴承内部可能会出现润滑不良和疲劳失效。
5.润滑不良:滚动轴承需要适量的润滑油或润滑脂来减小摩擦和磨损。
当润滑不良时,轴承可能会发生过度磨损、卡死或疲劳失效。
6.负荷过大:如果滚动轴承所承受的负荷超过了其承载能力,轴承可能会变形、磨损或疲劳失效。
7.安装误差:滚动轴承的安装误差也是轴承失效的一个重要原因。
当轴承安装不平衡、偏斜或受到不良的外力作用时,轴承可能会变形或断裂。
8.振动和冲击:强烈的振动和冲击也会导致滚动轴承失效。
这些外部力量可能会导致轴承断裂、变形或磨损。
综上所述,滚动轴承失效的原因有很多,包括疲劳失效、磨损失效、轮辋间隙过大、温度过高、润滑不良、负荷过大、安装误差、振动和冲击等。
为了延长滚动轴承的使用寿命,需要注意轴承的润滑、安装和使用条件,并及时检测和处理问题。
滚动轴承早期失效分析
拾益跃,胡 栋
(瓦房店轴承集团有限责任公司 技术中心,辽宁 瓦房店 116300)
摘要:结合两个实例,对两种形式的滚动轴承早期失效进行了分析,找出了造成轴承早期失效的原因,并提出了整改措施。
关键词:滚动轴承;套圈;滚道;早期失效;网状碳化物;磨削烧伤;金相检验
中图分类号:T H133.33+1;TG113.25+5 文献标志码:B 文章编号:1000-3762(2008)02-0031-02
滚动轴承是重要的机械基础件,对主机的运转精度和工作效率起着至关重要的作用。
轴承的早期失效降低了轴承的使用寿命和可靠性,进而严重影响了主机的工作效率并加大了生产成本。
因此,在轴承的生产过程中必须提高轴承质量,避免轴承的早期失效。
在这里对轴承的早期失效进行分析,找出了失效的原因,提出了相应的整改措施。
1 网状碳化物超标导致的轴承早期失效
1.1 失效轴承的检查
由某厂生产的352011X2D1T N1-2RS轴承,试验至98h时轴承损坏。
拆套后检查轴承内圈、滚子、保持架均完好无损,外圈滚道有大面积剥落,见图1。
1.2 金相检验
对外圈滚道剥落处进行取样,在金相显微镜下观察发现网状碳化物为3级,按JB/T1255-2001标准为不合格。
同时对一套未试的轴承外圈
收稿日期:2007-05-15;修回日期:2007-10-29也进行金相检验,结果一样,见图2。
图1 外圈滚道失效状态
图2 网状碳化物(500×)
改变了材料内部的组成成分,阻止水分子吸附,从而避免微量尺寸的变化。
多孔胶木是一种复合材料,其内部的结构也不是完全相同的,它在轴向上的密度大和刚性强,尺寸变化率较低,保持架宽度及兜孔直径的尺寸变化相对较小,一般不会超出设计公差值,在加工时按其上偏差来考虑即可以使它的尺寸达到要求范围。
4 结束语
多孔胶木保持架内、外径尺寸缩小产生在清洗和高真空浸油工艺过程,其中清洗过程尺寸的缩小占总变化量的75%~95%,总的尺寸变化率为0.5%左右。
采用二次清洗浸油的工艺,很好地稳定了保持架的尺寸,可以把保持架内、外径尺寸稳定在设计公差范围内。
浸油后的保持架尺寸稳定性较好,在室内长期存放不会引起明显尺寸变化。
(编辑:温朝杰)
I SS N1000-3762 CN41-1148/TH
轴承 2008年2期
Bearing2008,No.2
31-32
1.3 失效分析
网状碳化物的存在,大大地削弱了基体晶粒间的联系,使轴承的接触疲劳强度显著降低,同时也降低了该轴承滚道的许用接触应力。
因此当轴承的滚动体与滚道之间的循环应力超过因网状碳化物超标而降低的疲劳极限时,滚道处便产生裂纹[1]。
随着裂纹的不断扩展便导致剥落,极大地缩短了滚动轴承的接触疲劳寿命。
依据上述分析可知,网状碳化物超标是造成
该轴承早期疲劳失效的主要原因。
1.4 改进措施
网状碳化物超标主要是由于轴承套圈在锻造加工过程中,终锻温度过高或冷却速度过慢产生的。
因此,应在锻造工艺上采取有效的措施,严格控制锻造的加热温度并在锻后采用尽量快的速度进行冷却。
另外对网状碳化物超标,可以通过正火处理加以减轻或消除。
2 磨削烧伤造成的轴承早期失效
2.1 失效轴承的检查
某厂生产的3211AT N1/V1轴承,试验至86h 时轴承损坏,经拆套后发现轴承内圈偏离沟道中心处圆周方向表面剥落,且沟道有因缺乏润滑油而导致的温升着色痕迹(图3);轴承外圈、钢球、保持架完好无损。
图3 内圈沟道失效状态
2.2 金相分析
对失效的轴承内圈进行常规的金相检验及分析,各项指标均符合标准规定。
为此,做进一步的冷酸洗检验,结果发现内圈沟道边缘处有局部磨削烧伤,同时对未试验的轴承内圈也进行酸洗检验,结果偏离滚道中心处也有磨削烧伤(图4)。
2.3 失效分析
首先对该厂生产的此类轴承内圈沟道的车、
图4 沟道偏离中心处磨削烧伤
磨加工过程加以分析:轴承内圈沟道半径R
i
值,
磨加工技术要求为(6.54±0.02)mm;车加工技术要求为(6.41±0.02)mm,滚道半径相差0.13 mm。
这在正常加工条件下是不足以导致磨削烧伤的。
轴承内圈沟道的粗磨量约占整个沟道磨量的三分之二,粗磨量较大,由于砂轮过硬、磨削进给量太大等原因,可使磨削区域的局部瞬时温度过高。
若此大量的磨削热不能及时被冷却液冷却,将会使轴承内圈沟道磨削表面层的组织发生
变化,磨削区域温度低于轴承钢的相变点Ac
1
时,将使沟道表面层造成高温回火烧伤。
还有磨加工沟道半径大于车加工沟道半径,这样使沟道边沿处在粗磨过程中先接触砂轮,因而导致沟道边沿处烧伤严重,且在后续加工过程中烧伤层没有被磨去。
磨削烧伤破坏了原金相组织结构,从而导致轴承沟道表面的弹性、韧性、强度大大降低,也使其表面形成了残余的拉应力,易引起疲劳裂纹,随着裂纹的不断扩展进而导致剥落。
磨削烧伤极大地降低了滚动轴承的接触疲劳寿命[2]。
2.4 改进措施
磨削烧伤主要是由于砂轮过硬、磨削进给量太大等原因造成的。
因此,在粗磨轴承沟道过程中应采取有效的措施,严格按照工艺操作规程进行加工,严禁砂轮过硬和粗磨进给量过大。
可相应增加砂轮的修磨频次等来防止磨削烧伤。
参考文献:
[1] 雷建中,杨晓蔚.滚动轴承零件废品分析及图谱
[M].洛阳:洛阳轴承研究所.
[2] Harris T A.滚动轴承分析[M].罗继伟,译.北京:机
械工业出版社,1997.
(编辑:温朝杰)
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3
・《轴承》2008.№.2。