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標(biāo)題: 軸承失效淺析 [打印本頁(yè)]

作者: 海上孤舟 時(shí)間: 2009-6-30 10:31
標(biāo)題: 軸承失效淺析
本帖最后由海上孤舟于 2009-6-30 10:34 編輯

軸承是精密的機(jī)械基礎(chǔ)件。由于科技進(jìn)步的迅速發(fā)展，客戶對(duì)軸承產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來(lái)越高。制造廠提供符合標(biāo)準(zhǔn)、滿足主機(jī)使用性能的高質(zhì)量的產(chǎn)品固然重要，但正確使用軸承更為重要。筆者在近幾年從事摩托車專用軸承的技術(shù)工作中，經(jīng)常碰到這樣的問(wèn)題，即軸承經(jīng)檢測(cè)是合格的，但裝機(jī)后軸承出現(xiàn)卡滯或使用時(shí)的早期止轉(zhuǎn)失效。主要表現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)卡滯感、工作面嚴(yán)重剝落，保持架嚴(yán)重磨損乃至扭曲與斷裂。經(jīng)失效結(jié)果分析表明，屬于軸承本身質(zhì)量問(wèn)題并不多，多數(shù)是由于安裝使用不當(dāng)所造成。為此，筆者認(rèn)為有必要就軸承常見(jiàn)的失效模式與機(jī)理作些膚淺的綜述，以期起到一個(gè)拋磚引玉的作用。
　　一、軸承的失效機(jī)理1.接觸疲勞失效
　　接觸疲勞失效系指軸承工作表面受到交變應(yīng)力的作用而產(chǎn)生失效。接觸疲勞剝落發(fā)生在軸承工作表面，往往也伴隨著疲勞裂紋，首先從接觸表面以下最大交變切應(yīng)力處產(chǎn)生，然后擴(kuò)展到表面形成不同的剝落形狀，如點(diǎn)狀為點(diǎn)蝕或麻點(diǎn)剝落，剝落成小片狀的稱淺層剝落。由于剝落面的逐漸擴(kuò)大，而往往向深層擴(kuò)展，{TodayHot}形成深層剝落。深層剝落是接觸疲勞失效的疲勞源。2.磨損失效
　　磨損失效系指表面之間的相對(duì)滑動(dòng)摩擦導(dǎo)致其工作表面金屬不斷磨損而產(chǎn)生的失效。持續(xù)的磨損將引起軸承零件逐漸損壞，并最終導(dǎo)致軸承尺寸精度喪失及其它相關(guān)問(wèn)題。磨損可能影響到形狀變化，配合間隙增大及工作表面形貌變化，可能影響到潤(rùn)滑劑或使其污染達(dá)到一定程度而造成潤(rùn)滑功能完全喪失，因而使軸承喪失旋轉(zhuǎn)精度乃至不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。磨損失效是各類軸承常見(jiàn)的失效模式之一，按磨損形式通常可分為最常見(jiàn)的磨粒磨損和粘著磨損。
　　磨粒磨損系指軸承工作表面之間擠入外來(lái)堅(jiān)硬粒子或硬質(zhì)異物或金屬表面的磨屑且接觸表面相對(duì)移動(dòng)而引起的磨損，常在軸承工作表面造成犁溝狀的擦傷。硬質(zhì)粒子或異物可能來(lái)自主機(jī)內(nèi)部或來(lái)自主機(jī)系統(tǒng)其它相鄰零件由潤(rùn)滑介質(zhì)送進(jìn)軸承內(nèi)部。粘著磨損系指由于摩擦表面的顯微凸起或異物使摩擦面受力不均，在潤(rùn)滑條件嚴(yán)重惡化時(shí)，因局部摩擦生熱，易造成摩擦面局部變形和摩擦顯微焊合現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)表面金屬可能局部熔化，接觸面上作用力將局部摩擦焊接點(diǎn)從基體上撕裂而增大塑性變形。這種粘著——撕裂——粘著的循環(huán)過(guò)程構(gòu)成了粘著磨損，一般而言，輕微的粘著磨損稱為擦傷，嚴(yán)重的粘著磨損稱為咬合。3.斷裂失效
　　軸承斷裂失效主要原因是缺陷與過(guò)載兩大因素。當(dāng)外加載荷超過(guò)材料強(qiáng)度極限而造成零件斷裂稱為過(guò)載斷裂。過(guò)載原因主要是主機(jī)突發(fā)故障或安裝不當(dāng)。軸承零件的微裂紋、縮孔、氣泡、大塊外來(lái)雜物、過(guò)熱組織及局部燒傷等缺陷在沖擊過(guò)載或劇烈振動(dòng)時(shí)也會(huì)在缺陷處引起斷裂，稱為缺陷斷裂。應(yīng)當(dāng)指出，軸承在制造過(guò)程中，對(duì)原材料的入廠復(fù)驗(yàn)、鍛造和熱處理質(zhì)量控制、加工過(guò)程控制中可通過(guò)儀器正確分析上述缺陷是否存在，今后仍必須加強(qiáng)控制。但一般來(lái)說(shuō)，通常出現(xiàn)的軸承斷裂失效大多數(shù)為過(guò)載失效。

作者: 海上孤舟 時(shí)間: 2009-6-30 10:34
4.游隙變化失效

　　軸承在工作中，由于外界或內(nèi)在因素的影響，使原有配合間隙改變，精度降低，乃至造成“咬死”稱為游隙變化失效。外界因素如過(guò)盈量過(guò)大，安裝不到位，溫升引起的膨脹量、瞬時(shí)過(guò)載等，內(nèi)在因素如殘余奧氏體和殘余應(yīng)力處于不穩(wěn)定狀態(tài)等均是造成游隙變化失效的主要原因。

　　二、軸承常見(jiàn)失效模式及對(duì)策1.溝道單側(cè)極限位置剝落

　　溝道單側(cè)極限位置剝落主要表現(xiàn)在溝道與擋邊交界處有嚴(yán)重的剝落環(huán)帶。產(chǎn)生原因是軸承安裝不到位或運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中突發(fā)軸向過(guò)載。采取對(duì)策是確保軸承安裝到位或?qū)⒆杂蓚?cè)軸承外圈配合改為間隙配合，以期軸承過(guò)載時(shí)使軸承得到補(bǔ)償。

　　2.溝道在圓周方向呈對(duì)稱位置剝落

　　對(duì)稱位置剝落表現(xiàn)在內(nèi)圈為周圍環(huán)帶剝落，而外圈呈周向?qū)ΨQ位置剝落(即橢圓的短軸方向)，其產(chǎn)生原因主要是因?yàn)橥鈿た讬E圓過(guò)大或兩半分離式外殼孔結(jié)構(gòu)，這在摩托車用凸輪軸軸承中表現(xiàn)尤為明顯。當(dāng)軸承壓入橢圓偏大的外殼孔中或兩半分離式外殼固緊時(shí)，使軸承外圈產(chǎn)生橢圓，在短軸方向的游隙明顯減少甚至負(fù)游隙。軸承在載荷的作用下，內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生周向剝落痕跡，外圈只在短軸方向的對(duì)稱位置產(chǎn)生剝落痕跡。這是該軸承早期失效的主要原因，經(jīng)對(duì)該軸承失效件檢驗(yàn)表明，該軸承外徑圓度已從原工藝控制的0.8μm變?yōu)?7μm。此值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于徑向游隙值。因此，可以肯定該軸承是在嚴(yán)重變形及負(fù)游隙下工作的，工作面上易早期形成異常的急劇磨損與剝落。采取的對(duì)策是提高外殼孔加工精度或盡可能不采用外殼孔兩半分離結(jié)構(gòu)。

　　3.滾道傾斜剝落

　　在軸承工作面上呈傾斜剝落環(huán)帶，說(shuō)明軸承是在傾斜狀態(tài)下工作的，當(dāng)傾斜角達(dá)到或超過(guò)臨界狀態(tài)時(shí)，易早期形成異常的急劇磨損與剝落。產(chǎn)生的原因主要是因?yàn)榘惭b不良，軸有撓度、軸頸與外殼孔精度低等，采取對(duì)策為確保軸承安裝質(zhì)量與提高軸肩、孔肩的軸向跳動(dòng)精度。

　　4.套圈斷裂

　　套圈斷裂失效一般較少見(jiàn)，往往是突發(fā)性過(guò)載造成。產(chǎn)生原因較為復(fù)雜，如軸承的原材料缺陷(氣泡、縮孔)、鍛造缺陷(過(guò)燒)、熱處理缺陷(過(guò)熱)、加工缺陷(局部燒傷或表面微裂紋)、主機(jī)缺陷(安裝不良、潤(rùn)滑貧乏、瞬時(shí)過(guò)載)等，一旦受過(guò)載沖擊負(fù)荷或劇烈振動(dòng)均有可能使套圈斷裂。采取對(duì)策為避免過(guò)載沖擊載荷、選擇適當(dāng)?shù)倪^(guò)盈量、提高安裝精度、改善使用條件及加強(qiáng)軸承制造過(guò)程中的質(zhì)量控制。

作者: 海上孤舟 時(shí)間: 2009-6-30 10:37
5.保持架斷裂

　　保持架斷裂屬于偶發(fā)性非正常失效模式。其產(chǎn)生原因主要有以下五個(gè)方面：

　　　a.保持架異常載荷。如安裝不到位、傾斜、過(guò)盈量過(guò)大等易造成游隙減少，加劇摩擦生熱，表面軟化，過(guò)早出現(xiàn)異常剝落，隨著剝落的擴(kuò)展，剝落異物進(jìn)入保持架兜孔中，導(dǎo)致保持架運(yùn)轉(zhuǎn)阻滯并產(chǎn)生附加載荷，加劇了保持架的磨損，如此惡化的循環(huán)作用，便可能造成保持架斷裂。

　　　b.潤(rùn)滑不良主要指軸承運(yùn)轉(zhuǎn)處于貧油狀態(tài)，易形成粘著磨損，使工作表面狀態(tài)惡化，粘著磨損產(chǎn)生的撕裂物易進(jìn)入保持架，使保持架產(chǎn)生異常載荷，有可能造成保持架斷裂。

　　　c.外來(lái)異物的侵入是造成保持架斷裂失效的常見(jiàn)模式。由于外來(lái)硬質(zhì)異物的侵入，加劇了保持架的磨損與產(chǎn)生異常附加載荷，也有可能導(dǎo)致保持架斷裂。

　　　d.蠕變現(xiàn)象也是造成保持架斷裂的原因之一。所謂蠕變多指套圈的滑動(dòng)現(xiàn)象，在配合面過(guò)盈量不足的情況下，由于滑動(dòng)而使載荷點(diǎn)向周圍方向移動(dòng)，產(chǎn)生套圈相對(duì)軸或外殼向圓周方向位置偏離的現(xiàn)象。蠕變一旦產(chǎn)生，配合面顯著磨損，磨損粉末有可能進(jìn)入軸承內(nèi)部，形成異常磨損——滾道剝落——保持架磨損及附加載荷的過(guò)程，以至可能造成保持架斷裂。

　　　e.保持架材料缺陷(如裂紋、大塊異金屬夾雜物、縮孔、氣泡)及鉚合缺陷(缺釘、墊釘或兩半保持架結(jié)合面空隙，嚴(yán)重鉚傷)等均可能造成保持架斷裂。采取對(duì)策為在制造過(guò)程中加以嚴(yán)格控制。

　　三、結(jié)論

　　綜上所述，從軸承常見(jiàn)失效機(jī)理與失效模式可知，盡管滾動(dòng)軸承是精密而可靠的機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)體，但使用不當(dāng)也會(huì)引起早期失效。一般情況下，如果能正確使用軸承，可使用至疲勞壽命為止。軸承的早期失效多起于主機(jī)配合部位的制造精度、安裝質(zhì)量、使用條件、潤(rùn)滑效果、外部異物侵入、熱影響及主機(jī)突發(fā)故障等方面的因素。因此，正確合理地使用軸承是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，在軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造和裝機(jī)過(guò)程中，針對(duì)產(chǎn)生早期失效的環(huán)節(jié)，采取相應(yīng)的措施，可有效地提高軸承及主機(jī)的使用壽命，這是制造廠和客戶應(yīng)負(fù)有的共同責(zé)任。

作者: 向偉65034418 時(shí)間: 2009-6-30 14:01
謝謝樓主的對(duì)軸承的分析，在工作中很有用的。頂一下。

作者: 草原蒙狼 時(shí)間: 2009-7-2 19:39
頂一下

辛苦了

作者: 機(jī)械師888 時(shí)間: 2009-7-27 21:40
學(xué)習(xí)了，謝謝辛苦

作者: fagskf2008 時(shí)間: 2009-10-25 10:14
辛苦了哦

謝謝分享啊

學(xué)習(xí)了哦

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