(2016.6月)轴承失效分析讲解

1TWB轴承失效原因分析（上）2内容介绍一.什么是轴承失效二.失效分析的意义三.轴承失效的主要形式四.轴承运转是否正常的判别方法五.轴承的噪声与振动六.轴承故障和损坏原因及对策七.滚动轴承在使用中的故障与排除3一、什么是轴承的失效滚动轴承在使用过程中由于本身质量和外部条件的原因，其承载能力，旋转精度和减磨性能等会发生变化，当轴承的性能指标低于使用要求而不能正常工作时，就称为轴承损坏和失效，TWB4二、失效分析的意义失效分析可以找出机械故障部位、失效原因和机理，从而提供产品改进方向和防止问题发生的意见，它为设计者、生产者、使用者找出故障原因和预防措施。是提高产品质量的重要手段，是一门跨学科的综合性技术。失效分析结果需反馈到设计和生产中去，这样是为了保证产品可靠性和提高产品质量的一种重要手段。ISO9002TWB5三、轴承失效的主要形式TWB1.疲劳损坏(正常损坏)2.存储、运输损坏3.安装不当4.润滑失效5.杂质、摩擦、腐蚀损坏ISO9002下面将详细介绍其产生的原因6TWB1.疲劳损坏(正常损坏)在交变接触应力下,钢材内的杂质先发生破裂，形成微小裂缝。裂缝不断扩展，导致金属剥落。在滚道和滚动体表面形成麻点。ISO90027演示疲劳剥落的原理8A.从周期性滚子挤压滚道的形式9B.原始夹杂物碎片10C.碎片延升到表面11D.碎片扩散12E.波浪般的痕迹13F.逐步蔓延14G.典型的放射蔓延15疲劳剥落TWBISO9002疲劳剥落是轴承正常失效的形式。本图所示是典型失效的内圈，粗糙的表面与润滑失效有明显的差别。另外，可见受力情况也很好，两条滚道上的剥落区一样长。16疲劳剥落典型的外圈疲劳剥落TWBISO900217TWB2。存储不当产生锈蚀A.防锈油失效B.存放环境潮湿C.包装破损ISO900218锈蚀轴承外圈存储不当TWBISO9002轴承因受到湿气、酸、碱、盐类等物质的腐蚀而生锈19滚道与滚子接触区域的锈蚀特别明显。存储不当TWBISO900220存储不当内外圈滚道、滚子在潮湿空气中存储产生有深度的锈斑。TWBISO900221运输损伤运输中的振动引起的磨损。TWBISO900222TWB3.安装不当造成损坏A.错误的安装方法B.轴承与轴或孔的配合错误ISO900223正确的轴承安装可以防止60%的轴承提前失效。正确选用合适的润滑脂可以防止36%的轴承提前失效。轴承和润滑脂受到污染侵入和其它占14%。TWBISO900224野蛮安装，使两个挡边被打破，滚子有伤痕。安装不当TWBISO900225敲击使内圈端面破裂。同时使外圈滚道和滚子受损安装不当TWBISO900226轴承内外圈断裂由于安装时，轴上夹杂有灰尘或毛刺会使内圈壁面应力增大，当轴承受到很大的冲击交变载荷时，局部过载现象出现而断裂。轴承座内表面有部分凸面，当轴承受到很大的突发冲击载荷时，凸面处受力，使外圈断裂。TWB27配合不当轴与内圈配合不当锥套的锥度不当TWBISO900228内圈与轴的配合过松，套圈端面与轴肩的“爬行”，产生热裂纹。配合不当TWBISO900229TWB4。润滑失效与杂质损坏由于润滑的不良和杂质进入轴承而造成的损坏ISO900230滑润失效润滑不当，产生很深的沟槽。TWBISO900231润滑失效TWBISO9002图示是一套轴承的内圈和滚子，滚道产生很深沟槽，滚子严重磨损，产生瓶颈的形状，在这种失效形式中，滚道和滚子一般有暗黑色污点，与正常失效相比，这种剥落模式有精细的花纹。32润滑失效滚子两端剥落，中部还是完好的。TWBISO900233润滑失效小部分剥落区域，象剥了皮的苹果TWBISO900234润滑失效保持架对润滑很敏感，磨损很快TWBISO900235润滑失效挡边端面和滚子端面摩擦痕迹明显TWBISO900236杂质磨损因污染物而磨损TWBISO900237杂质磨损内圈挡边和滚子端面磨损明显TWBISO900238外圈剖面图形成了很深的滚子轮廓。杂质磨损TWB外圈滚道面ISO900239杂质磨损滚子端面磨损TWBISO900240磨擦腐蚀内圈与轴配合过盈量不足，会发生“爬行”现象，导致磨擦腐蚀，产生氧化物，作为一种磨料，加速轴和内孔的磨损，产生的热量引起表面裂缝，导致轴承内圈断裂失效。另一种是酸或碱类物质直接对轴承钢材进行腐蚀（轴承表面生长出腐蚀后的细毛）。41避免摩擦腐蚀的方法：A.排除振动源。B.施加一轻推力载荷以锁紧轴承。C.周期性地运转静止设备，使其所有表面保持润滑。D.只要轴承工作良好，可减小其内部游隙。E.降低润滑剂粘度，使润滑剂湿润，更好地将接触表面分开。F.另外，也可采用慢慢转动主轴来防止轴承振动损伤及发生摩擦腐蚀。42轴承常见的失效形式有：1.疲劳剥落2.存储、运输损坏3.安装不当4.润滑失效5.杂质与腐蚀磨损等非正常失效正常失效43四、轴承运转是否正常的判别方法一般是三部曲倾听:耳听机械设备在旋转时是否发出异常响声，（轰隆隆和尖叫声）是不正常的声音，轻快而无节奏为正常。触摸:运转时用手感觉机械的振动和升温。观察:查看环境、机械的联接、安装是否牢固、润滑是否良好、有无泄露现象。44五、轴承的噪声与振动噪音——指轴承在转动中发出很不正常的音响，它以强度分贝值为测量单位。振动——指轴承在转动中自身固有的颤动，用振动加速度级来衡量。451）轴承构成噪音的几种来源分析滚道声：滚动体在滚道上滚动时一种滑溜的轻声，是轴承的基本声。但声音大小与滚动轴承结构有关，球轴承小，滚子轴承大；轻系列轴承小，重系列轴承大；球多比球少的声音小；精密轴承比普通级轴承声音小。保持架声：滚动体与保持架有间隙的摩擦声（高频的连续音响）。伤痕声：工作表面伤痕在转动时碰击声。尘埃声：各种污物、尘埃混入滚动表面产生摩擦声（低频的不规则的音响）。462）噪音与振动的关系两者密切相关，伴随轴承转动共同发生，但又有区别，噪声和振动不一定同步。47六、轴承故障和损坏的原因及对策发生故障的现象原因对策音响高频的连续音响轴承内部游隙太小，内载荷过大对轴承的内部游隙、预紧载荷及过盈量进行修整，对自由侧轴承的移动量进行调整，防止额外轴向载荷的产生。润滑不良一般情况下应增大润滑剂的粘度和润滑剂的用量安装误差检验轴和轴承座壳的形位误差及安装精度，并采用正确的安装方法回转件的相互的接触和摩擦检验轴承本身或端盖密封件的接触情况，必要时可更换密封件低频的连续音响轴承滚道工作表面已出现伤痕、缺陷或润滑剂不清洁清洁轴承，使用清洁的润滑剂，检验轴承的工作表面，必要时应更换轴承。低频的不规则的音响游隙过大调整轴承游隙，修整配合等级，加大预紧载荷异物进入清洗轴承、检验密封装置是否失效，原设计是否合理，必要时更换润滑剂或密封圈机械振动增强轴承箱体的强度，增大轴承的支承面积回转部件的松动紧固轴承端盖滚动体工作表面已出现表面伤痕更换轴承48六、轴承故障和损坏的原因及对策原因对策发生在急加减速时（启动或停车时）机械共振增大轴的刚性回转体的不平衡对回转体的动平衡进行修正安装误差提高轴承箱体的精度及修正安装方法异物进入清洗轴承，提高密封效果，必要时更换润滑剂机械变形增大机械本身及支承部位的刚性试运转时的温升润滑油脂太多排出过多的润滑油脂后再进行运转润滑剂的粘度太大选用低粘度的润滑油或减少润滑剂的用量润滑剂用量不足补充润滑剂用量轴承内部游隙太小，内载荷太大对轴承内部游隙，预紧载荷和配合过盈量进行修正，对自由侧轴承的移动量进行调整，防止额外载荷的发生安装误差检验轴及轴承座形位误差及安装精度，并采用正确的安装方法密封部件的摩擦改进密封形式，或适当减少密封接触处的贴合力配合部件的松动修正配合等级，必要时应更换轴承，如配合部位松动时，可涂少量厌氧胶以增加结合力发生故障的现象正常运转时的温升转动时的振动温升振动及轴向跳动49轴承一旦发生损坏等意外情况时，将会出现其机器，设备停转，功能受到损伤等各种异常现象。因此需要在短期内查出产生的原因，并采取相应措施。当然，滚动轴承损坏的情况比一般机械零件的损坏要复杂得多。例如：选型不合适、支承设计不合理、安装不当、润滑不良、密封不好等外部因素都是会引起的。50七、滚动轴承在使用中的故障与排除1）轴承过热2）轴承变色3）轴承异响及噪声4）轴承振动5）轴承在轴上松动6）轴承旋转困难7）滚动体严重磨损8）滚道疤痕及凹坑和排除9）轴承套圈裂纹10）滚动体被压碎11）滚道刮痕12）轴承锈蚀13）保持架损坏14）轴承金属剥落15）轴承安装后转不动16）轴承损坏类型分析17）轴承故障的原因18）轴承使用寿命最大值511）轴承过热轴承过热是指在一般情况下，轴承正常运转时不应有烫手的感觉，如发现轴承使用温度接近100℃，则说明轴承过热，应立即停止运转，并对轴承及有关部分进行全面检查。52轴承过热主要是由于其转速、载荷、润滑剂及工作环境，与轴承的性能不相适应所造成的，总括有以下19种原因。531、润滑油脂有错或润滑油类型不对，不符合滚动轴承产品样本说明书的要求。2、轴承箱内润滑脂不足，或者是轴承采用油润滑时，油位太低，密封漏油。3、轴承箱内的润滑脂填充太满或所加润滑油的油位太高，致使轴承旋转时引起润滑油过分搅动，使工作温度升高，溢油。4、滚动轴承内部的游隙过小，在装配时因内圈膨胀，游隙减小，导致发热。应更换轴承，选用内部游隙稍松的轴承。545、轴承箱孔圆度不好，孔的尺寸小，或轴承箱翘曲变形。可通过检验，确定问题，进行排除。属轴承箱孔不圆、尺寸小，用刮研轴承箱孔解决；属轴承箱翘曲变形，可于轴台基底座加整体垫片解决。6、滚动轴承的组合密封、皮革密封不润泽，干枯，或弹力过大。应更换具有较小弹力的密封，并保持密封润泽。7、滚动轴承的旋转密封与静止零件或松动零件如衬套、垫圈等，发生摩擦。应检查旋转密封的回转游隙，过大时应进行调整，以消除摩擦。558、回油孔堵塞，引起密封漏油。应清洗回油孔，将废油抽出，重新加润滑油至合适油位。9、一根轴上装有两套“支承”轴承，轴承工作时，轴受热过于膨胀。可卸下其中一轴承箱的外罩，并加垫片使轴承外圈得到合适的间隙，使轴承能轴向自由移动来解决。10、轴承的紧定套上得过紧。可先放松锁紧螺母和紧定套组装件，使轴承能自由运转，再予以充分上紧，将轴承紧固于轴上。11、轴承箱孔径大，轴承承受载荷不均。应更换孔径合适的轴承箱，并对机器运转部分重新进行平衡。5612、轴肩部分与轴承密封发生摩擦。应对轴肩修整加工使之合格，安装后应使轴肩与轴承密封圈相脱离。13、油位表不准确，导致轴承内无润滑剂。应清洗通气孔使油位表通气，确保油位表正确反映轴承的润滑油量。14、装有两套或多套的两根或多根联接轴的直线度调整（或角度调整）不准确。不成直线。可通过轴台加垫予以调整，使两轴或多轴连成一条直线。特别是在一根轴上装有三套或多套轴承运转时，必须保证轴成一条直线，不得弯曲。5715、固定的油位杯安装位置不正确，过高、过低，或油位杯逆轴承转向安装，使油流过大，导致油位上升太高。应调整油位杯安装位置，将油位杯顺着轴的轴的转向安装，总之，应在轴承最低的钢球或滚子中心以下的位置。16、轴承支架与滚动轴承发生摩擦。可卸下锁紧垫圈，调直轴承支架或更新垫圈。17、轴套在轴上有拉毛和压痕现象。应清除拉毛、压痕。当清除拉毛、压痕，轴与轴承配合松动时，可对轴先进行涂镀或喷涂金属，然后按要求尺寸配磨安装。5818、轴套直径尺寸不符要求，引起轴承内圈受热膨胀，使轴承内部游隙减小。应对轴套进行研磨，使轴与轴承内圈之间得到恰当的配合。19、轴承箱孔材料软、硬度低，导致轴承工作时，因受载荷而将箱孔内的软金属材料部分挤出，从而使箱孔变大，引起轴承外圈在轴承箱孔中旋转发热。可通过磨大轴承箱孔，镶嵌一个外径和轴承箱孔径箱匹配的钢套来解决。59谢谢！各位602、轴承变色是指滚动轴承在使用过程中，由光亮的金属色泽变为蓝色、紫色、黑色。产生原因：A、轴承在使用中，因温度过高被烧损所致。B、轴承在采用加热安装时，加热温度过高，使轴承产生退火，硬度降低造成（明火与气割枪）。发生此问题时，可检查轴承的几何精度、旋转精度和HRC硬度58~6