軸承(chéng)在設備(bèi)中(zhōng)的應用相當(dāng)廣泛，軸(zhóu)承壽(shòu)命極其關(guān)鍵(jiàn)。據統計(jì)，旋轉(zhuǎn)機械的故障中(zhōng)軸承(chéng)的損(sǔn)壞故(gù)障約占30%，而(ér)這些根源(yuán)很簡單，例(lì)如貨物列車脫(tuō)軌事(shì)故，據調查(chá)發現(xiàn)軸箱(xiāng)中的(de)一個(gè)軸(zhóu)承過熱(rè)(如圖(tú)1)，導(dǎo)緻車軸斷(duàn)裂，造(zào)成車廂(xiāng)傾覆、交通中(zhōng)斷(duàn)數小時(shí)，事故損(sǔn)失巨大。

圖(tú)1 軸箱(xiāng)軸承(chéng)

軸承故障損(sǔn)傷根(gēn)源(yuán)分析(xī)：

軸承是大部分(fèn)設備的核(hé)心部(bù)件，一旦軸承失(shī)效，設備就會停(tíng)止，找(zhǎo)到根源以(yǐ)避免事故再次(cì)發生(shēng)就(jiù)顯(xiǎn)得尤為重要。實際上，軸承(chéng)一旦(dàn)受損，它就(jiù)會逐漸惡(è)化直(zhí)到無法工(gōng)作，那時故(gù)障發(fā)生的(de)所有證據(jù)可能(néng)都被破壞了。

如(rú)圖2 揭示了(le)損傷從小到大(dà)的整(zhěng)個過程，外(wài)部顆粒(污(wū)染物(wù))進入(rù)軸(zhóu)承，運動(dòng)中産生凹(āo)痕(污(wū)染物被壓入滾道)。凹痕邊緣會(huì)升高，所以凹痕(hén)看起來像個坑(kēng)。滾(gǔn)道局部幾何(hé)形狀發生(shēng)改變，使得這個區域(yù)無法(fǎ)形成良好油膜(mó)把(bǎ)接觸表面分(fèn)離開來，結果造成(chéng)材料(liào)疲(pí)勞。最初是表面出現(xiàn)裂(liè)縫，最後是受(shòu)損區(qū)域剝(bāo)落(luò)，随着(zhe)繼續運(yùn)轉，剝落不(bú)斷加劇。到後(hòu)來(lái)，受損(sǔn)區域變(biàn)得(dé)如此(cǐ)之大(dà)，最初的受(shòu)損(sǔn)點(diǎn)(即凹(āo)痕)完全消失。此時對(duì)受損軸承(chéng)進行(háng)檢查(chá)，已很難發(fā)現問題的根源(yuán):即可能由(yóu)于密(mì)封不(bú)好緻使(shǐ)污染物(wù)進入(rù)軸承(chéng)。

圖2 軸承(chéng)損傷的發展

每種故障(zhàng)都有(yǒu)其特有的(de)特性，通過觀察損傷狀況(kuàng)有可能确(què)定(dìng)故(gù)障根(gēn)源。下面相關軸(zhóu)承損傷(shāng)類型和(hé)軸承損(sǔn)傷的(de)根(gēn)源

1、磨(mó)損

磨損是(shì)滾動軸承最常(cháng)見的(de)故障(zhàng)之一(yī)，通常是(shì)由異物引起(qǐ)研(yán)磨損傷(shāng)、擦傷、槽痕、圓周線痕或(huò)碎屑污(wū)染，分磨耗磨損(sǔn)和(hé)粘滞(zhì)磨損兩(liǎng)大類(lèi)。

磨耗磨(mó)損是由于(yú)軸(zhóu)承内(nèi)部有微小異物，它們可(kě)能是來(lái)自外(wài)部(bù)或内部(bù)的污(wū)染顆粒，比(bǐ)如齒輪帶(dài)來的(de)金屬(shǔ)微粒或碳(tàn)化物(wù)。這些顆粒(lì)将磨損或研磨(mó)滾道和滾動體(tǐ)，在圓(yuán)錐滾(gǔn)子軸(zhóu)承中(zhōng)，滾子端面(miàn)和内(nèi)圈(quān)擋邊的(de)磨損程(chéng)度(dù)遠比滾道(dào)嚴重，這種磨損(sǔn)将造(zào)成軸(zhóu)向遊(yóu)隙或内部(bù)間隙(xì)擴大，進而降低軸承壽命(mìng)，導緻軸承偏心(xīn)。此外(wài)，磨損(sǔn)也會影響(xiǎng)軸承(chéng)所在(zài)機器(qì)的其他零件。污染物(wù)能進(jìn)入軸(zhóu)承内部，通(tōng)常是密封(fēng)圈嚴(yán)重磨損(sǔn)或失效(或沒有(yǒu))。潤滑劑分析可能(néng)會發(fā)現污染(rǎn)物(wù)的來(lái)源，從(cóng)而有(yǒu)助于(yú)找到解(jiě)決問題(tí)的方法(fǎ)。

粘滞磨(mó)損(sǔn)主要發生在輕負荷、潤滑不(bú)良、滾動體(tǐ)速度差較大從而産生滑動的接觸表(biǎo)面(miàn)。例(lì)如，滾動(dòng)體從無載(zǎi)區(qū)進(jìn)入承載區的過(guò)程，滾動(dòng)體(tǐ)在無(wú)載區(qū)失速(sù)，當重(zhòng)新(xīn)進入承載區(qū)時獲得加速(sù)。這(zhè)将導(dǎo)緻潤(rùn)滑膜撕破、滑動、發熱，導緻(zhì)材料(liào)可能從滾動體(tǐ)轉移(yí)到滾道或從滾道轉移到滾動(dòng)體上。早(zǎo)期(qī)階段，外觀是發光表(biǎo)面，但很(hěn)快(kuài)它就(jiù)變成(chéng)無光(guāng)表面(miàn)，或多或少帶有(yǒu)粘上的(de)材料。

2、疲勞

疲(pí)勞的表現形式(shì)是剝落，即(jí)軸承材料出現(xiàn)麻點(diǎn)或脫落，剝(bāo)落最初發(fā)生在滾道或滾(gǔn)動體(tǐ)上。

來(lái)自滾道表(biǎo)面下的(de)疲勞(láo)是(shì)材料惡化(huà)，是由(yóu)滾道(dào)表(biǎo)面下方(fāng)的交變應力引起，最終導(dǎo)緻材(cái)料衰變。最初是(shì)出現(xiàn)裂縫，裂縫(féng)随軸承工作慢慢發(fā)展，當裂縫(féng)發展(zhǎn)到(dào)表(biǎo)面時，就發(fā)生剝落。

來(lái)自表面的(de)疲勞(láo)通常(cháng)由潤(rùn)滑不(bú)足引起。潤滑劑的作用是建立(lì)油膜，把滾道與(yǔ)滾動體分(fèn)隔開(kāi)來。當潤(rùn)滑不良(liáng)時，會發(fā)生金屬(shǔ)與金屬的接觸(chù)。表面凸凹不平(píng)(突出部分)相互(hù)剪切，導緻表面(miàn)出現剪(jiǎn)切應力。由于材料疲勞(láo)，出現(xiàn)小裂縫(féng)，然(rán)後是(shì)微剝(bāo)落。最(zuì)初由于(yú)表面粗(cū)糙度(dù)降低了，所以表面可能很(hěn)明亮(liàng)光滑，但是如果(guǒ)持(chí)續發展下去(qù)，表(biǎo)面就會(huì)變得無光，表面破碎(suì)會越來越(yuè)多，出現麻(má)點。

3、機(jī)械腐蝕

浸蝕通(tōng)常是由于(yú)軸承(chéng)座内溫(wēn)度變化(huà)，内部空氣冷凝(níng)，水份不斷積聚而成。而濕(shī)氣或(huò)水時(shí)常從破損(sǔn)或不适當的密(mì)封圈進入軸承(chéng)，由于軸承滾道和滾(gǔn)動體(tǐ)表面(miàn)精度極高，極易(yì)受到濕(shī)氣與水(shuǐ)的腐蝕。相(xiàng)比其(qí)它損壞過程(chéng)，發(fā)生得較快，能發展到材料深處導緻(zhì)軸承嚴重(zhòng)損傷。空氣濕度(dù)過高或用手(shǒu)指(zhǐ)觸摸滾道，都能導緻這種類型的腐(fǔ)蝕。因(yīn)此做(zuò)好防護非常重(zhòng)要。潮(cháo)濕腐蝕通(tōng)常發生在(zài)靜止(zhǐ)狀态(tài)，處于深處(chù)的鏽會導緻軸(zhóu)承早期損(sǔn)壞。

摩(mó)擦腐蝕的根源是兩(liǎng)個承(chéng)載面(miàn)之間的微移動(dòng)。大多(duō)數情況下(xià)，這種摩擦(cā)腐蝕發生(shēng)在軸承外(wài)徑和軸承(chéng)座之間和(hé)軸承孔和軸之(zhī)間(jiān)，微移動(dòng)主要(yào)由(yóu)滾動體(tǐ)經過時産(chǎn)生(shēng)的(de)循環負(fù)荷(hé)引起(qǐ)。配合不(bú)好、軸彎曲或(huò)接觸面有(yǒu)缺(quē)陷，都(dōu)能導緻或加速摩擦腐(fǔ)蝕的發生。空氣(qì)能進(jìn)入(rù)沒(méi)有保(bǎo)護的(de)表面，加速(sù)腐蝕的發(fā)展。形(xíng)成的氧化(huà)鐵，體(tǐ)積要比純鋼大得多，造成(chéng)材料(liào)變大(dà)，應力升高，甚至對軸(zhóu)承滾(gǔn)道也(yě)是這樣，從(cóng)而導緻過早性(xìng)的表面(miàn)下疲勞。摩擦腐(fǔ)蝕容易造成(chéng)軸承(chéng)圈開(kāi)裂。

假(jiǎ)硬化(huà)也(yě)是(shì)一種(zhǒng)摩(mó)擦腐蝕，發生在(zài)滾動體(tǐ)和滾(gǔn)道(dào)間(jiān)的接(jiē)觸(chù)區域(yù)，是(shì)循環(huán)振動引起的塑性接觸面(miàn)微移(yí)動和回(huí)彈所緻(zhì)。由于(yú)它是(shì)發生(shēng)在軸承靜止和(hé)承載(zǎi)時，所(suǒ)以損(sǔn)傷出現在滾動(dòng)體節圓處。根據(jù)振動的強度、潤(rùn)滑條(tiáo)件和(hé)負荷(hé)，腐蝕和磨損可(kě)能同時發(fā)生，在(zài)滾道上形成淺(qiǎn)凹陷(xiàn)。通常，振動會導緻潤滑劑(jì)的局部缺失、金(jīn)屬與(yǔ)金屬接觸(chù)和磨耗磨損。凹(āo)陷處外觀通常(cháng)變得無光，經常(cháng)褪色，有時因(yīn)為(wéi)發生潮(cháo)濕腐蝕而略帶(dài)紅色。偶(ǒu)爾凹陷(xiàn)處(chù)呈現(xiàn)光(guāng)亮(liàng)表面，可能(néng)主要是因(yīn)為仍有潤滑(huá)劑，還沒(méi)有發(fā)生(shēng)磨耗磨(mó)損。假硬(yìng)化(huà)損壞(huài)能導緻球(qiú)軸承(chéng)的球面出現空洞，滾子軸(zhóu)承出(chū)現線條(tiáo)。

4、電腐蝕(shí)

當電流通過軸承時(shí)，将會通過(guò)滾動體在内、外(wài)圈間傳導，可能(néng)出現過高電壓(yā)造成(chéng)的損傷。接(jiē)觸表面發(fā)生的過程(chéng)與電弧焊(hàn)(小接觸面上的(de)高密度(dù)電流)類似，材(cái)料被加熱(rè)到(dào)回火至融化(huà)等不同程(chéng)度(dù)。在材料被回火、再(zài)硬化或融(róng)化的(de)地方(fāng)，外觀出現(xiàn)大小(xiǎo)不(bú)一(yī)的褪(tuì)色區(qū)。在材料融(róng)化的地方，形成(chéng)大約(yuē)0.1mm 至(zhì) 0.5mm 的坑。

同(tóng)樣，電流洩(xiè)漏也(yě)能造成損傷，電(diàn)流洩(xiè)漏來(lái)自通(tōng)過軸承的雜散(sàn)電流，而雜(zá)散電流通常是由頻率(lǜ)變化(huà)引(yǐn)起的(de)。主要(yào)的(de)可見損傷是凹槽(cáo)，形似(sì)洗衣(yī)闆圖案。這(zhè)些凹(āo)槽的形狀(zhuàng)，在球軸承呈接(jiē)觸橢圓，在(zài)滾子(zǐ)軸承(chéng)呈接觸線(xiàn)，滾動體通常出(chū)現均(jun1)勻(yún)的褪色(sè)。相比(bǐ)過高(gāo)電壓損傷(shāng)，在電流(liú)洩(xiè)漏中，電流(liú)通過(guò)的區域更大，結(jié)果電流密(mì)度變(biàn)小，損(sǔn)傷溫(wēn)度也(yě)較低(dī)。因(yīn)此主要(yào)的可(kě)見損壞是回火效應，即軸(zhóu)承表(biǎo)面變軟。當(dāng)用高(gāo)倍放(fàng)大鏡(jìng)觀察損傷部位(wèi)，通常(cháng)也能(néng)看到坑。

5、塑(sù)性(xìng)變形

靜(jìng)态負(fù)荷或沖擊負荷可産生過(guò)載，從而導緻塑(sù)性變形(xíng)，在滾道(dào)上形成(chéng)凹痕。通常安(ān)裝(zhuāng)不當是(shì)産生此問題的(de)根源(yuán)，即(jí)在軸承(chéng)圈上(shàng)用力(lì)不當(dāng)，從而(ér)在滾動體(tǐ)上産生沖(chòng)擊負荷。碎屑造成的(de)凹痕是(shì)因為外部顆粒(污染物(wù))進入軸承(chéng)，被滾(gǔn)動體壓入滾道(dào)。凹痕的大(dà)小和(hé)形狀取(qǔ)決于顆(kē)粒的(de)性質。凹痕處滾(gǔn)道的幾何(hé)形狀被(bèi)破壞，潤滑受(shòu)到影(yǐng)響。表(biǎo)面出現(xiàn)應(yīng)力，疲(pí)勞導緻表(biǎo)面過(guò)早剝落(luò)。

搬(bān)運造成的凹陷是由(yóu)于(yú)軸承表(biǎo)面被(bèi)硬的尖銳物體(tǐ)碰壞。由于軸承(chéng)表面精(jīng)度(dù)極高(gāo)，當局部(bù)過載，比(bǐ)如軸(zhóu)承掉(diào)落地(dì)上，就可能會在(zài)表面(miàn)磕出凹痕(hén)，從而(ér)讓軸(zhóu)承無(wú)法工(gōng)作。

6、破(pò)裂和(hé)開裂

受(shòu)壓(yā)破裂(liè)是因為局部過(guò)載或(huò)應力(lì)過高，造成應力集中超過了材料的(de)抗拉強度所緻(zhì)。常見是野(yě)蠻拆(chāi)裝軸承 (沖(chòng)擊)或(huò)圓錐座(zuò)或襯套擰得(dé)太緊。當用(yòng)榔頭(tóu)和硬鑿直(zhí)接敲(qiāo)打軸承圈(quān)，可能導緻(zhì)形成微小(xiǎo)的裂縫。當軸承投入(rù)使用時，軸承圈可能(néng)有小片脫(tuō)落。而(ér)安裝(zhuāng)時圓錐座(zuò)或襯套(tào)擰(nǐng)得太緊，結(jié)果(guǒ)軸承圈(quān)出(chū)現(xiàn)抗拉(lā)應力(lì)(圓周(zhōu)應力(lì))，當軸(zhóu)承投入使(shǐ)用時産生(shēng)裂縫。

疲勞破裂開始于彎(wān)曲(qǔ)狀态下應力(lì)超過疲(pí)勞(láo)強(qiáng)度時。最初(chū)出現一(yī)條裂(liè)縫，然(rán)後不斷增多，最後整(zhěng)個軸承圈(quān)或保持架(jià)開裂(liè)。當使用緊(jǐn)配合時可能出(chū)現(xiàn)疲勞破(pò)裂，因(yīn)為緊配合(hé)可能産生很高(gāo)的圓周(zhōu)應(yīng)力。然後交(jiāo)變應力和(hé)圓周應力(lì)共同(tóng)作用(yòng)，造(zào)成軸承(chéng)圈的過早(zǎo)疲勞(láo)，整個(gè)圈裂(liè)開。

熱(rè)開裂産生于兩個表(biǎo)面相互嚴(yán)重摩(mó)擦(cā)時，産生的摩擦熱(rè)導緻(zhì)裂縫，通常與滑(huá)動方(fāng)向成直角(jiǎo)。

很多(duō)軸(zhóu)承故障都可以避免。深入的軸承損傷根源分(fèn)析(xī)可以(yǐ)找到問題根源(yuán)，通過(guò)采(cǎi)取适當(dāng)的措(cuò)施，能(néng)提前避(bì)免故障再次(cì)發生，降低(dī)故(gù)障成本(běn)。