軸承失效淺析

海上孤舟 · 發(fā)表于 2009-6-30 10:31:34

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(hù)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(mǎn)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(chē)專(zhuān)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?chē)?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(chēng)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(lèi)軸承常見(jiàn)的失效模式之一，按磨損形式通�,？煞譃樽畛Ｒ�(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(chēng)為擦傷，嚴(yán)重的粘著磨損稱(chēng)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(chēng)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(chēng)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,。

海上孤舟 · 發(fā)表于 2009-6-30 10:34:13

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(chēng)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(chēng)位置剝落

　　對(duì)稱(chēng)位置剝落表現(xiàn)在內(nèi)圈為周?chē)h(huán)帶剝落，而外圈呈周向?qū)ΨQ(chēng)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(chē)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(chēng)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,。

海上孤舟 · 發(fā)表于 2009-6-30 10:37:51

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?chē)较蛞苿?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(hù)應(yīng)負(fù)有的共同責(zé)任,。

向偉65034418 · 發(fā)表于 2009-6-30 14:01:50

謝謝樓主的對(duì)軸承的分析,，在工作中很有用的。頂一下,。

草原蒙狼 · 發(fā)表于 2009-7-2 19:39:36

頂一下

辛苦了

機(jī)械師888 · 發(fā)表于 2009-7-27 21:40:45

學(xué)習(xí)了,，謝謝辛苦

fagskf2008 · 發(fā)表于 2009-10-25 10:14:07

辛苦了哦

謝謝分享啊

學(xué)習(xí)了哦

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