軸承(cheng)在設備中(zhong)的應用相(xiang)當廣泛，軸(zhóu)承壽命極(jí)其關鍵🐕。據(jù)統計，旋轉(zhuan)機械的故(gu)障中軸承(chéng)的損壞故(gu)障約占30%，而(er)這些根源(yuán)很簡單，例(li)如貨物列(liè)車脫軌事(shi)故，據調查(cha)發現軸箱(xiāng)中的一個(gè)軸承過熱(re)(如圖1)，導緻(zhi)車軸斷裂(lie)，造成車廂(xiāng)傾覆、交通(tong)中斷數小(xiǎo)時，事故損(sun)失巨大。

圖(tu)1 軸箱軸承(chéng)

軸承故障(zhàng)損傷根源(yuan)分析：

軸承(cheng)是大部分(fen)設備的核(hé)心部件，一(yi)旦軸承失(shī)效，設備就(jiu)會停止，找(zhǎo)到根源以(yǐ)避免事故(gù)再次發生(shēng)就顯得尤(yóu)為重要。實(shí)際上，軸承(chéng)一旦受損(sun)，它就會逐(zhú)漸惡化直(zhi)到🏃‍♂️無法工(gōng)作，那時故(gu)障發生的(de)所有證據(ju)可能都被(bèi)破壞了。

如(rú)圖2 揭示了(le)損傷從小(xiǎo)到大的整(zheng)個過程，外(wài)部顆粒(污(wū)染物)進入(rù)軸承，運動(dong)中産生凹(āo)痕(污染物(wu)被壓入滾(gǔn)道)。凹痕邊(biān)緣會升高(gāo)，所🧑🏾‍🤝‍🧑🏼以凹痕(hen)看起來像(xiang)個坑。滾📱道(dào)局部幾何(hé)形❌狀發生(sheng)改變，使得(de)這個區域(yù)無法形成(chéng)良好油膜(mo)把接觸💋表(biao)面分離✌️開(kai)來，結果造(zao)成材料疲(pí)勞。最初是(shì)表面出現(xiàn)裂縫，最後(hòu)是受損區(qū)域剝落㊙️，随(sui)着繼續運(yun)轉，剝落不(bú)斷加劇。到(dào)後來，受損(sun)區域變得(dé)如此之大(dà)，最初的受(shòu)損點(即凹(āo)痕)完全消(xiao)失。此時對(duì)🙇🏻受損軸承(chéng)進行檢🤟查(chá)，已很難發(fā)現問題的(de)根源:即🌏可(ke)能由于‼️密(mì)封不好緻(zhi)使污染物(wù)進入軸承(cheng)。

圖2 軸承損(sun)傷的發展(zhan)

每種故障(zhàng)都有其特(te)有的特性(xing)，通過觀察(chá)損傷狀況(kuàng)有可能确(que)定故障根(gēn)源。下面相(xiàng)關軸承損(sǔn)傷類型和(he)軸承損傷(shang)的根源

1、磨(mó)損

磨損是(shì)滾動軸承(chéng)最常見的(de)故障之一(yi)，通常是由(yóu)異物引起(qǐ)研磨損傷(shāng)、擦傷、槽痕(hen)、圓周線痕(hen)或碎屑污(wu)染，分磨耗(hao)磨損和粘(zhan)滞磨損兩(liang)大類。

磨耗(hào)磨損是由(you)于軸承内(nei)部有微小(xiǎo)異物，它們(men)可能是來(lai)自🔴外部或(huo)内部的污(wū)染顆粒，比(bi)如齒輪帶(dài)來的金屬(shǔ)微粒或碳(tàn)化物。這些(xiē)顆粒将磨(mó)損或研磨(mó)滾道和滾(gǔn)動體，在圓(yuán)錐滾子軸(zhou)承中，滾子(zǐ)端面和内(nei)圈擋邊的(de)磨損程度(du)遠比滾道(dào)嚴重，這種(zhǒng)磨損将造(zao)成軸向遊(you)隙或内部(bu)間隙擴大(dà)👣，進而降低(di)軸承壽命(mìng)，導緻軸承(cheng)偏心。此外(wai)，磨損也會(hui)影響軸承(chéng)所在機器(qì)的其📐他零(ling)件。污染物(wu)能進入軸(zhou)承内部，通(tōng)🈲常是密封(feng)圈嚴重磨(mo)損或失效(xiao)(或沒😄有)。潤(rùn)滑劑分析(xi)可👅能會發(fā)現污染物(wu)的來源，從(cóng)而有助👈于(yu)找到解決(jué)問題的方(fang)法。

粘滞磨(mo)損主要發(fa)生在輕負(fu)荷、潤滑不(bú)良、滾動體(ti)速度差較(jiao)大從而産(chan)生滑動的(de)接觸表面(miàn)。例如，滾動(dòng)體從無載(zai)區進入🚩承(cheng)載🏒區的過(guo)程，滾動體(ti)在無載區(qu)失速，當重(zhòng)新進入承(cheng)載區時獲(huò)得加速。這(zhè)将導緻潤(rùn)滑膜撕破(po)、滑動、發熱(rè)，導🙇‍♀️緻材料(liào)可能從滾(gun)動體轉移(yi)到滾道或(huò)從滾㊙️道轉(zhuǎn)移到滾🧑🏽‍🤝‍🧑🏻動(dòng)體上。早期(qi)階段，外觀(guān)是📞發光表(biǎo)面，但很☔快(kuài)它就變成(cheng)無光表面(miàn)，或多或少(shǎo)帶有粘上(shàng)的材料。

2、疲(pí)勞

疲勞的(de)表現形式(shi)是剝落，即(jí)軸承材料(liào)出現麻點(diǎn)或☂️脫落㊙️，剝(bao)落💃最初發(fa)生在滾道(dào)或滾動體(tǐ)上。

來自滾(gun)道表面下(xià)的疲勞是(shì)材料惡化(huà)，是由滾道(dao)表面♉下方(fāng)的交變應(yīng)力引起，最(zuì)終導緻材(cai)料衰變。最(zuì)初是出🐕現(xian)裂縫，裂縫(féng)随軸承工(gong)作慢慢發(fā)展，當裂縫(féng)發展到表(biǎo)面時，就發(fā)生剝落。

來(lái)自表面的(de)疲勞通常(chang)由潤滑不(bú)足引起。潤(run)滑劑的作(zuo)用是建🏃🏻立(lì)油膜，把滾(gun)道與滾動(dòng)體分隔開(kāi)來。當潤🌍滑(hua)不良時，會(hui)發生金屬(shu)與金屬的(de)接觸。表面(mian)凸凹不平(píng)(突出部分(fèn))相互剪切(qie)，導緻表面(mian)出現剪切(qiē)應力。由于(yú)材料疲❌勞(láo)，出現小🍉裂(liè)縫，然後是(shi)微剝落。最(zui)初由于♉表(biǎo)面粗糙度(dù)降低了，所(suǒ)以表面可(kě)能很明亮(liàng)光滑，但㊙️是(shì)如果持續(xù)發⚽展下去(qù)，表面就會(hui)變得無光(guāng)，表面破🧑🏽‍🤝‍🧑🏻碎(sui)會越來越(yue)多，出現麻(má)點。

3、機械腐(fǔ)蝕

浸蝕通(tōng)常是由于(yu)軸承座内(nèi)溫度變化(huà)，内部空氣(qi)冷凝，水份(fen)❓不🏃🏻‍♂️斷積聚(jù)而成。而濕(shī)氣或水時(shi)常從破損(sun)或不适當(dang)的密封圈(quān)進入軸承(chéng)，由于軸承(chéng)滾道和滾(gǔn)動體表面(mian)精度極高(gāo)，極易受到(dào)濕氣與水(shuǐ)的腐蝕。相(xiàng)比其它損(sǔn)壞💔過程，發(fā)生得較快(kuai)，能發展到(dào)材料深處(chu)導緻軸承(cheng)嚴重損傷(shāng)。空氣濕度(du)過高或用(yong)手指觸摸(mō)滾道，都能(néng)導緻✔️這種(zhǒng)類型的腐(fu)蝕。因此做(zuo)好防護非(fei)常重要。潮(cháo)濕💃🏻腐蝕通(tong)常發生在(zai)靜止狀态(tài)，處于深處(chù)的鏽會導(dao)緻軸承早(zao)期損壞。

摩(mo)擦腐蝕的(de)根源是兩(liang)個承載面(mian)之間的微(wei)移動。大多(duō)數情況下(xia)，這種摩擦(cā)腐蝕發生(sheng)在軸承外(wai)徑和軸承(cheng)座之間和(hé)軸承孔和(he)軸之間，微(wei)移動主要(yao)由滾動體(tǐ)經過時産(chan)生的循環(huan)🌐負荷引起(qǐ)。配合不好(hǎo)、軸彎曲或(huo)接觸面有(you)缺陷，都😍能(neng)導緻或加(jia)速摩擦腐(fu)蝕的發生(shēng)。空氣能進(jìn)入沒有保(bǎo)護的表面(mian)，加速腐蝕(shi)的發展。形(xíng)成的氧化(hua)🌈鐵，體積要(yao)比純鋼大(da)得多，造成(cheng)材🏃🏻‍♂️料變大(da)，應力升🔅高(gao)，甚至對軸(zhóu)承滾道也(yě)是這樣，從(cóng)而導緻過(guo)早性的表(biao)面下疲🛀🏻勞(láo)。摩擦腐蝕(shi)容易❓造成(cheng)軸承圈㊙️開(kāi)裂。

假硬化(hua)也是一種(zhong)摩擦腐蝕(shí)，發生在滾(gǔn)動體和滾(gun)道間的接(jiē)觸區🔴域，是(shi)循環振動(dong)引起的塑(sù)性接觸面(mian)微移動❓和(he)回♻️彈所😄緻(zhi)。由于它是(shì)發生在軸(zhóu)承靜止和(he)承載時，所(suo)以損傷出(chu)現在滾動(dong)體節圓處(chù)。根據振動(dòng)的強度、潤(run)滑條件和(he)負荷，腐蝕(shí)和磨損可(ke)能同時發(fa)生，在滾道(dao)上形成淺(qian)凹陷。通常(chang)，振動會導(dao)緻潤滑劑(ji)的☂️局部缺(quē)失、金屬與(yu)金屬接觸(chù)和磨耗磨(mo)損。凹陷處(chu)外觀通常(cháng)變得無光(guāng)，經常褪色(sè)，有時因為(wei)發生潮濕(shī)腐蝕而略(lue)帶紅色。偶(ou)爾凹陷處(chù)呈現光亮(liang)表面，可能(néng)主要是因(yin)為📐仍有潤(run)滑劑，還沒(méi)有發生磨(mo)耗磨損。假(jia)硬✊化損壞(huai)能導緻球(qiú)🐉軸承的球(qiu)面出現空(kong)洞，滾子軸(zhou)承出現線(xian)條。

4、電腐蝕(shí)

當電流通(tōng)過軸承時(shí)，将會通過(guò)滾動體在(zài)内、外圈間(jian)傳導㊙️，可能(neng)出現過高(gāo)電壓造成(chéng)的損傷。接(jiē)觸表面發(fa)生的過程(cheng)與電弧焊(han)(小接🧑🏾‍🤝‍🧑🏼觸面(mian)上的高密(mì)度電流)類(lei)似，材料被(bei)加熱到回(hui)火至融化(hua)等不同程(cheng)度。在材料(liào)被回火、再(zai)🔞硬化或融(róng)化的地方(fāng)🤟，外觀出現(xian)大小不一(yi)的褪色區(qū)。在材料融(rong)化的💃地方(fang)，形成大約(yue)0.1mm 至 0.5mm 的坑。

同(tong)樣，電流洩(xie)漏也能造(zao)成損傷，電(diàn)流洩漏來(lai)自通過㊙️軸(zhou)承📞的雜散(sàn)☁️電流，而雜(zá)散電流通(tōng)常是由頻(pin)率變化🈲引(yǐn)起的。主要(yao)的👣可見損(sun)傷是凹槽(cao)，形似洗衣(yi)闆圖案。這(zhè)些凹槽的(de)形狀，在球(qiú)軸承呈接(jiē)觸橢圓，在(zai)滾子軸承(cheng)呈接觸線(xian)，滾動體通(tōng)常出現均(jun1)勻的褪色(se)。相比過高(gao)電壓損傷(shāng)，在電流洩(xiè)漏✍️中，電流(liu)通過的區(qu)域更大🍓，結(jié)果電流密(mì)度變小，損(sǔn)傷溫度也(ye)較低。因此(cǐ)主要的可(kě)見損壞是(shì)回火效應(ying)，即💚軸承表(biao)面變軟。當(dāng)用高倍放(fang)大鏡觀察(cha)損傷部🐅位(wei)，通常也能(néng)看到✔️坑。

5、塑(sù)性變形

靜(jing)态負荷或(huò)沖擊負荷(he)可産生過(guò)載，從而導(dao)緻塑性變(bian)形，在滾道(dao)上形成凹(āo)痕。通常安(an)裝不當是(shi)産生此問(wèn)題的根源(yuan)，即在軸承(chéng)圈上用力(lì)不當，從而(ér)在滾動體(ti)上産生沖(chòng)擊負荷。碎(suì)🚶屑造成的(de)凹痕是因(yin)為外部顆(ke)粒(污染💯物(wù))進入軸承(chéng)，被滾動體(tǐ)壓入滾道(dào)。凹痕的大(da)小和形狀(zhuang)取決于顆(kē)粒的性質(zhi)。凹痕處滾(gun)道的幾何(hé)形狀被破(pò)壞，潤滑受(shòu)到影響。表(biǎo)面出現應(yīng)力，疲勞導(dǎo)緻表面過(guo)早剝落。

搬(bān)運造成的(de)凹陷是由(you)于軸承表(biao)面被硬的(de)尖銳物♉體(tǐ)碰壞。由于(yú)軸承表面(miàn)精度極高(gao)，當局部過(guo)載，比如軸(zhou)承掉落地(dì)上，就可能(neng)會在表面(mian)磕出凹痕(hén)，從而讓軸(zhou)承無法工(gōng)作。

6、破裂和(hé)開裂

受壓(ya)破裂是因(yin)為局部過(guo)載或應力(lì)過高，造成(chéng)應力集中(zhong)超過了材(cai)料的抗拉(la)強度所緻(zhì)。常見是野(yě)蠻拆裝軸(zhóu)承 (沖擊)或(huò)圓錐座或(huo)襯套擰得(de)太緊。當用(yong)榔頭和硬(yìng)鑿直接敲(qiāo)打軸承圈(quān)，可能導緻(zhi)形成微小(xiǎo)的裂💯縫。當(dang)軸承投入(ru)使用時，軸(zhóu)承圈可能(neng)有小片脫(tuō)落。而🆚安裝(zhuang)時圓錐座(zuo)或襯套擰(nǐng)得太緊，結(jié)果軸承圈(quan)出現抗拉(lā)應力(圓🏃🏻‍♂️周(zhōu)應力)，當軸(zhóu)承投入使(shi)用時産生(shēng)✌️裂縫。

疲勞(lao)破裂開始(shǐ)于彎曲狀(zhuang)态下應力(li)超過疲勞(lao)強度時。最(zuì)初出現一(yī)條裂縫，然(rán)後不斷增(zēng)多，最後整(zheng)個軸承圈(quan)或保持架(jià)🈚開裂。當使(shǐ)用緊配合(he)時可能出(chū)現疲勞破(po)裂，因為緊(jin)配合可能(néng)産生很高(gāo)的圓周應(yīng)力。然後交(jiāo)變應力和(hé)圓周應力(lì)共同㊙️作用(yong)，造成軸承(cheng)圈的✨過早(zǎo)疲勞，整個(ge)圈裂開。

熱(rè)開裂産生(sheng)于兩個表(biao)面相互嚴(yán)重摩擦時(shi)，産生的摩(mó)擦熱導🐉緻(zhì)裂縫，通常(chang)與滑動方(fang)向成直角(jiao)。

很多軸承(cheng)故障都可(ke)以避免。深(shen)入的軸承(cheng)損傷根源(yuán)分析❄️可以(yi)找🔞到問題(ti)根源，通過(guò)采取适當(dāng)的措施，能(néng)🏒提前避免(mian)故障再次(ci)發生，降低(di)故障成本(běn)。