滾動軸承的失效分析及預(yù)防方法

滾動軸承是機械運轉(zhuǎn)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(chǎn)設(shè)備的損失是巨大的。隨著技術(shù)的飛速發(fā)展，企業(yè)對滾動軸承的質(zhì)量提出了越來越高的要求。特別是自動化和連續(xù)生產(chǎn)企業(yè)對滾動軸承的可靠性有非常嚴(yán)格的要求。因此，如何提高滾動軸承的可靠性已經(jīng)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(guān)。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(yīng)力導(dǎo)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(fā)生在軸承的工作表面上，并經(jīng)常伴有疲勞裂紋。它首先從接觸表面下方的最大交變切應(yīng)力處發(fā)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(dǎo)致金屬在工作表面上連續(xù)磨損而引起的失效。

持續(xù)的磨損會逐漸損壞軸承零件，并最終導(dǎo)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(jīng)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(dǎo)致的在摩擦表面上的不均勻力。當(dāng)潤滑條件嚴(yán)重惡化時，局部摩擦?xí)a(chǎn)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。

3.斷裂失效

軸承斷裂失效的主要原因是缺陷和過載。當(dāng)外部載荷超過材料的強度極限并且導(dǎo)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(dāng)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(dǎo)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(fù)檢，鍛造和熱處理的質(zhì)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(shù)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(zhì)中，這些物質(zhì)會導(dǎo)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(dǎo)致滾動軸承的電流腐蝕。

滾動軸承的銹蝕和腐蝕會在環(huán)和滾動體的表面上產(chǎn)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(nèi)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(dāng)，溫度上升引起的膨脹，瞬時過載等；內(nèi)部因素如殘余奧氏體和處于不穩(wěn)定狀態(tài)的殘余應(yīng)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(zhì)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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