軸承在(zài)設備中的(de)應用相當(dāng)廣泛，軸承(cheng)壽命極其(qí)關鍵。據統(tong)計，旋轉機(ji)械的故障(zhàng)中軸承的(de)損壞故障(zhang)約📱占30%，而這(zhe)些根源很(hěn)簡單，例如(rú)貨物列車(che)脫軌事故(gu)，據調查發(fā)現軸箱中(zhōng)的一個軸(zhou)承過熱(如(ru)圖1)，導緻車(chē)軸🐪斷裂，造(zao)成車廂傾(qing)覆、交通中(zhong)斷數小時(shi)，事❌故損失(shī)巨☂️大。

圖1 軸(zhóu)箱軸承

軸(zhóu)承故障損(sǔn)傷根源分(fen)析：

軸承是(shi)大部分設(shè)備的核心(xin)部件，一旦(dàn)軸承失效(xiào)，設備就✍️會(hui)停止，找到(dào)根源以避(bì)免事故再(zài)次發生就(jiù)顯得尤為(wei)重要。實際(jì)上，軸承一(yī)旦受損，它(ta)就會逐漸(jian)惡✍️化直到(dao)無法工作(zuo)，那時故障(zhàng)發生的所(suo)有證據可(kě)能🔞都被破(pò)壞了。

如圖(tu)2 揭示了損(sun)傷從小到(dao)大的整個(gè)過程，外部(bu)顆粒(污染(rǎn)物)進入軸(zhóu)承，運動中(zhōng)産生凹痕(hén)(污染物被(bèi)壓入滾道(dào))。凹痕邊緣(yuán)會升🐕高，所(suǒ)以凹痕看(kàn)起來像個(ge)坑。滾道局(ju)部☀️幾何形(xing)狀發生改(gǎi)變，使得這(zhe)個區域無(wú)法形🌂成良(liang)好油✏️膜把(bǎ)接觸💁表面(mian)分離開來(lái)，結果造成(cheng)材料⚽疲勞(lao)。最初是表(biǎo)面出現裂(lie)縫，最後是(shì)受損區域(yu)剝落😘，随着(zhe)繼續運轉(zhuan)，剝落不斷(duàn)加劇。到後(hòu)來，受損區(qū)♈域變得如(ru)此之大，最(zuì)初的受損(sǔn)🐆點(即凹痕(hen))完全消失(shi)。此時對受(shòu)損軸承進(jìn)行檢🔱查，已(yi)很難發現(xian)問題的根(gen)源:即可能(néng)由于密封(fēng)不好緻使(shǐ)污染物進(jin)入軸承。

圖(tú)2 軸承損傷(shāng)的發展

每(mei)種故障都(dou)有其特有(yǒu)的特性，通(tong)過觀察損(sǔn)傷狀況有(you)♻️可能确定(ding)故障根源(yuan)。下面相關(guan)軸承損傷(shang)類型和軸(zhou)承損傷的(de)根源

1、磨損(sun)

磨損是滾(gǔn)動軸承最(zui)常見的故(gù)障之一，通(tong)常是由異(yi)☀️物引起👣研(yán)🌂磨損傷、擦(cā)傷、槽痕、圓(yuán)周線痕或(huò)碎屑污染(rǎn)，分磨🐪耗磨(mo)損和粘滞(zhì)磨損🔱兩大(dà)類。

磨耗磨(mó)損是由于(yú)軸承内部(bù)有微小異(yì)物，它們可(ke)能是✨來自(zì)外部或内(nèi)部的污染(ran)顆粒，比如(ru)齒輪帶來(lái)的金屬微(wēi)粒或碳化(huà)物。這些顆(kē)粒将磨損(sǔn)或研磨滾(gun)道和滾動(dong)體，在圓錐(zhui)滾子🈲軸承(chéng)中，滾子端(duān)面和内圈(quan)擋邊的磨(mo)損程度遠(yuǎn)比滾道嚴(yán)重，這種磨(mo)損将造成(cheng)軸向遊隙(xì)或内部間(jian)隙擴大，進(jin)而降低軸(zhóu)承壽命，導(dao)緻軸承偏(pian)心。此外，磨(mó)損也會影(ying)響軸承所(suǒ)在機器的(de)其他零件(jiàn)。污染物能(néng)進入軸⛹🏻‍♀️承(cheng)内部，通常(chang)是密封圈(quan)嚴重磨損(sǔn)或失效(或(huò)沒有)。潤滑(huá)劑分析可(ke)能💞會發現(xian)污染物的(de)來源，從而(ér)有助于找(zhǎo)到解決問(wen)題的方法(fǎ)。

粘滞磨損(sun)主要發生(sheng)在輕負荷(hé)、潤滑不良(liang)、滾動體速(sù)度差較大(dà)從而産生(shēng)滑動的接(jiē)觸表面。例(lì)如，滾動體(ti)從無載區(qu)進入🐆承載(zǎi)區的過程(chéng)，滾動體在(zài)無載區失(shī)速，當重新(xin)進入承載(zǎi)區時獲得(de)加速。這✨将(jiang)導緻潤滑(hua)膜撕破、滑(hua)❤️動、發熱，導(dǎo)緻材料可(kě)能從滾動(dong)體轉移到(dao)滾道或從(cóng)滾⛷️道轉移(yi)到滾🏃‍♀️動體(ti)上。早期階(jie)段，外觀是(shi)發光表面(mian)，但很快它(tā)就變成無(wu)光表面，或(huo)多或少帶(dài)有粘上的(de)材料。

2、疲勞(lao)

疲勞的表(biǎo)現形式是(shi)剝落，即軸(zhóu)承材料出(chu)現麻點或(huò)脫落，剝落(luo)最初發生(shēng)在滾道或(huo)滾動體上(shang)。

來自滾道(dào)表面下的(de)疲勞是材(cái)料惡化，是(shì)由滾道表(biǎo)面💚下🌈方的(de)♋交🚶變應力(li)引起，最終(zhong)導緻材料(liào)衰變。最初(chū)是出現裂(liè)📱縫，裂縫随(sui)📞軸承工作(zuo)慢慢發展(zhǎn)，當裂縫發(fā)展到表面(mian)時，就💯發生(shēng)剝落。

來自(zi)表面的疲(pí)勞通常由(you)潤滑不足(zú)引起。潤滑(hua)劑的作用(yòng)是👣建🐅立油(yóu)膜，把滾道(dào)與滾動體(ti)分隔開來(lai)。當潤滑不(bu)良時，會發(fa)生金屬與(yu)㊙️金屬的接(jiē)觸。表面凸(tu)凹不平(突(tu)出部分)相(xiang)互剪切💋，導(dao)緻表面出(chu)現剪切應(yīng)力。由于材(cái)料疲☁️勞，出(chu)現小裂縫(féng)，然後是微(wei)剝落。最初(chū)由于表面(mian)粗糙度降(jiang)低了，所以(yǐ)表面可能(néng)很明亮光(guang)滑，但🐇是如(rú)果持續發(fa)展下去，表(biao)面就會變(bian)得無光，表(biao)面破碎會(hui)越來越多(duō)，出現麻點(diǎn)。

3、機械腐蝕(shi)

浸蝕通常(cháng)是由于軸(zhóu)承座内溫(wen)度變化，内(nei)部空氣冷(leng)凝，水💋份不(bú)🈲斷積聚而(ér)成。而濕氣(qi)或水時常(chang)從破損或(huo)不适當的(de)密封圈進(jin)入軸承，由(you)于軸承滾(gǔn)道和滾動(dong)體表面精(jīng)度極高，極(ji)易受到濕(shi)氣與水的(de)腐蝕。相比(bi)🌍其它損壞(huai)過程，發生(sheng)得較快，能(néng)🐪發展到材(cái)料深處導(dao)緻軸承嚴(yán)重損傷。空(kong)氣濕度過(guò)高或用手(shou)指觸摸滾(gǔn)道，都能導(dǎo)緻這種類(lei)型的腐蝕(shí)。因此做好(hǎo)防護非常(cháng)重要。潮濕(shi)腐蝕通常(chang)發生在靜(jìng)止狀态，處(chu)于深處的(de)🤞鏽🈲會導緻(zhi)軸承早期(qi)🌐損壞。

摩擦(ca)腐蝕的根(gēn)源是兩個(ge)承載面之(zhī)間的微移(yi)動。大✂️多數(shu)情況下，這(zhè)種摩擦腐(fu)蝕發生在(zài)軸承外徑(jing)和軸承座(zuo)之間和軸(zhou)承孔和軸(zhóu)之間，微移(yi)動主要由(yóu)滾動🌂體經(jing)過時産生(shēng)💋的循環負(fu)荷引起。配(pei)合🐕不好、軸(zhou)彎曲✌️或接(jiē)觸面有缺(quē)陷，都🈚能導(dǎo)緻或加速(su)摩擦🥵腐蝕(shi)的發♍生。空(kong)氣能進入(rù)沒有保護(hù)🚶的表面，加(jiā)速腐蝕的(de)發展🏒。形成(chéng)的氧化☎️鐵(tie)✔️，體積要比(bǐ)純鋼大得(de)多，造成材(cái)料變大，應(ying)力升高，甚(shèn)至對軸承(chéng)滾道也是(shi)這樣，從而(er)導緻過早(zao)性的表面(mian)下疲勞。摩(mo)擦腐蝕容(rong)易造💛成軸(zhóu)承圈開裂(liè)。

假硬化也(ye)是一種摩(mó)擦腐蝕，發(fa)生在滾動(dong)體和滾道(dào)☔間的接觸(chù)區域，是循(xún)環振動引(yin)起的塑性(xing)接觸面微(wei)移動和回(hui)彈所緻。由(you)于它是發(fā)生在軸承(cheng)靜止和承(cheng)載時，所❗以(yǐ)損傷出現(xiàn)在滾動體(tǐ)節圓處。根(gen)據振動的(de)強度、潤滑(hua)條件和負(fu)荷，腐蝕和(hé)磨損可能(néng)同時發生(sheng)，在滾道上(shang)形成淺凹(ao)陷。通常，振(zhen)動會導緻(zhi)潤滑劑的(de)局部缺失(shī)、金屬與金(jīn)屬接觸和(he)🐕磨耗磨損(sǔn)。凹陷處外(wai)💰觀通常變(bian)得無光，經(jing)常褪色，有(yǒu)時因為發(fā)生潮濕腐(fǔ)蝕而略帶(dai)紅色。偶爾(er)㊙️凹陷處呈(cheng)現光亮表(biao)面，可能主(zhǔ)要是因為(wei)❌仍有潤滑(huá)劑，還沒有(yǒu)發生磨耗(hào)磨損。假硬(ying)化損壞能(néng)導緻球♈軸(zhou)承的球面(mian)出現空洞(dòng)，滾子軸承(chéng)出現線條(tiao)。

4、電腐蝕

當(dāng)電流通過(guò)軸承時，将(jiang)會通過滾(gǔn)動體在内(nei)、外圈間傳(chuan)導，可能出(chū)🌐現過高電(dian)壓造成的(de)損傷。接觸(chu)表面發生(sheng)的過程與(yǔ)電弧焊(小(xiǎo)接觸面上(shàng)的高密度(dù)電流)類🔴似(si)，材料被加(jia)熱😍到回火(huo)至融化等(deng)不同程度(du)。在材料被(bèi)回火、再硬(ying)化或融化(hua)的地方⭐，外(wai)觀出現大(da)小不一的(de)褪色區。在(zai)材料融化(huà)的地方，形(xing)成大‼️約0.1mm 至(zhi) 0.5mm 的坑。

同樣(yang)，電流洩漏(lou)也能造成(cheng)損傷，電流(liú)洩漏來自(zi)通過軸🔞承(chéng)的雜散電(dian)流，而雜散(san)電流通常(cháng)是由頻率(lǜ)變化引起(qǐ)💘的。主😘要的(de)⁉️可見損傷(shang)是凹槽，形(xíng)似洗衣闆(pǎn)圖案。這些(xiē)凹🏃‍♂️槽的形(xíng)狀，在球軸(zhou)承呈接觸(chù)橢圓，在滾(gǔn)子軸❄️承呈(cheng)接觸線，滾(gun)動體通常(cháng)出現均勻(yún)的褪色。相(xiàng)比過⛱️高電(diàn)壓損傷，在(zai)電流洩漏(lòu)🌈中，電流通(tōng)過的區域(yù)更大🔱，結果(guo)電流密度(du)變小，損傷(shang)溫度也較(jiao)低。因此主(zhu)⁉️要的可見(jian)損壞是回(hui)火效應，即(jí)軸承表面(miàn)🌈變軟。當用(yong)高倍🈲放大(da)鏡觀察損(sun)傷部🌍位，通(tōng)常也能看(kan)到坑。

5、塑性(xing)變形

靜态(tai)負荷或沖(chong)擊負荷可(ke)産生過載(zǎi)，從而導緻(zhì)塑性變🌈形(xíng)，在滾道上(shàng)形成凹痕(hén)。通常安裝(zhuang)不當是産(chǎn)生此問題(ti)的根🔞源，即(jí)在軸承圈(quan)上用力不(bú)當，從而在(zai)滾動🧑🏽‍🤝‍🧑🏻體上(shàng)産生沖擊(ji)負荷。碎屑(xiè)造成的凹(ao)痕🏃🏻是因為(wéi)外部顆粒(lì)(污染❤️物)進(jin)入軸承，被(bei)滾動體壓(yā)入滾道。凹(āo)痕的大小(xiao)和形狀取(qu)決于顆粒(li)的性質。凹(āo)痕處滾道(dào)的幾何形(xíng)狀被破壞(huai)，潤滑受到(dao)影響。表面(mian)出現應力(lì)☎️，疲勞導緻(zhi)表面過早(zao)剝落。

搬運(yùn)造成的凹(ao)陷是由于(yú)軸承表面(miàn)被硬的尖(jian)銳物🔆體碰(peng)壞。由🏃‍♂️于軸(zhou)承表面精(jīng)度極高，當(dang)局部過載(zai)，比如軸承(chéng)掉落地上(shàng)，就可能會(hui)在表面磕(ke)出凹痕，從(cong)而讓軸承(cheng)無法工作(zuò)。

6、破裂和開(kai)裂

受壓破(po)裂是因為(wéi)局部過載(zǎi)或應力過(guo)高，造成應(yīng)力🧡集中😘超(chāo)過了材料(liao)的抗拉強(qiáng)度所緻。常(chang)見是野蠻(mán)拆裝軸📐承(chéng) (沖擊)或圓(yuan)錐座或襯(chen)套擰得太(tài)緊。當用榔(láng)頭⁉️和硬鑿(zao)直接敲打(dǎ)軸承圈，可(kě)能導緻形(xing)成微小的(de)裂縫。當軸(zhóu)承投入使(shǐ)用時，軸承(cheng)圈可能有(yǒu)小片脫落(luo)。而安裝時(shí)圓錐座或(huo)襯套擰🙇🏻得(dé)太緊，結果(guǒ)軸承圈出(chū)現⭐抗拉應(ying)力(圓㊙️周應(ying)力)，當軸承(chéng)投入使用(yong)時産生裂(lie)縫。

疲勞破(po)裂開始于(yu)彎曲狀态(tai)下應力超(chāo)過疲勞強(qiáng)度時。最🐪初(chū)出現一條(tiao)裂縫，然後(hou)不斷增多(duo)，最後整個(gè)軸承圈或(huo)保持架開(kāi)裂☁️。當使用(yong)緊配合時(shi)可能出現(xiàn)疲勞破裂(liè)，因為緊配(pèi)合可能産(chan)生很高的(de)圓周應力(lì)。然後交變(biàn)應力和圓(yuan)周應力共(gòng)同作用，造(zao)成🌈軸承圈(quān)的過早疲(pi)勞，整💯個圈(quān)裂開。

熱開(kāi)裂産生于(yu)兩個表面(mian)相互嚴重(zhong)摩擦時，産(chǎn)生的⭐摩😄擦(ca)熱導緻裂(liè)縫，通常與(yu)滑動方向(xiàng)成直角。

很(hěn)多軸承故(gù)障都可以(yi)避免。深入(rù)的軸承損(sun)傷根源分(fen)析可以✨找(zhǎo)到問題根(gen)源，通過采(cǎi)取适當的(de)措施，能提(ti)前避免故(gu)障再次🔅發(fa)生，降低故(gu)障成本。