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1、滚动轴承的常见故障及分析摘要:本文针对工作中常见的轴承故障进行研究,从轴承元件上的载荷及应力方面进行分析,明确故障产生的原因。根据故障产生的症状与规律,采取了一系列提前预防的措施,效果明显。 关键词:接触载荷表面磨损震动噪声 :TH1:A:1672-3791(2011)01(c)-0090-01 滚动轴承是旋转机械中的重要零件,在各个机械部门有着广泛的应用。然而滚动轴承也是机器中最易损坏的零件之一,有资料表明,在旋转机械中有70%的故障是由滚动轴承引起的,在齿轮箱的各类故障中轴承的故障仅次于齿轮而占到19%
2、,电机故障中有80%表现为电机轴承故障[1]。而滚动轴承的失效必然导致机械装置运行的不正常,甚至引发灾难性的后果,因此,对滚动轴承常见故障的研究显得十分重要。 1我们从轴承工作时轴承元件上的载荷及应力变化来分析轴承故障 轴承工作时,各个元件上所承受的载荷及产生的应力是时时变化的。如图1所示。 当滚动体进入承载区,所受载荷由0逐渐增加到FN2、FN1直到最大值FN0,然后逐渐减小到0,就滚动体而言,它的载荷及应力是周期性的不稳定的变化。对于固定的外圈,处于承载区的各点接触,按其所在位置不同,将受到不同的载荷,
3、处于Fr作用线上的点将受到最大的接触载荷。对于每个具体的点,每当一个滚动体滚过时,便承受一次载荷,其大小是不变的,也就是承受稳定的脉冲循环载荷的作用。 从上述的工作过程我们了解处于Fr作用线上的点承受的应力最大。受到损坏的可能性也是最大的。从实际的工作中我们得到验证。常见滚动轴承的损坏征状有如下几点。 (1)承受负荷的内外圈、滚动体(滚珠、滚柱等)表面磨损和剥落。造成滚动轴承的径向间隙、轴向间隙增大,滚动轴承在工作中发出噪声和发热,并且破坏了与其配合轴的正确工作位置,出现振动。表面疲劳剥落的初期是表面上出现麻点状
4、的小凹坑,最后发展成片状的表层脱落。轴承滚动体和内、外圈滚道面上均承受周期性脉动载荷的作用,从而产生周期变化的接触应力。当应力循环次数达到一定数值后,在滚动体或内、外圈滚道工作面上就产生疲劳剥落。如果轴承的负荷过大,会使这种疲劳加剧。另外,轴承安装不正、轴弯曲,也会产生滚道剥落现象。轴承滚道的疲劳剥落会降低轴的运转精度,使机构发生振动和噪声。 (2)轴承内外圈的配合表面磨损。由于轴承内外圈与轴和壳体孔装配时没有配合好,破坏了轴承与壳体、轴承与轴的配合关系,进一步加速了轴承本身和与之配合的轴或壳体上配合表面磨损(俗称
5、走内圈或走外圈)。 (3)滚动轴承隔离圈磨损和松旷。在工作中隔离圈和滚动体(滚珠、滚柱等)相互摩擦,若润滑不良,则加快磨损。隔离圈磨损以后,滚动体松动,严重时会造成隔离圈散架,滚动体脱落。 (4)轴承烧伤。由于润滑不良,或润滑油不符合要求,以及轴承间隙调得过小,轴承工作时迅速发热,工作表面因受高温而退火。在外表观察时,可发现工作表面的颜色发生变化。 (5)塑性变形。轴承的滚道与滚子接触面上出现不均匀的凹坑,说明轴承产生塑性变形。其原因是轴承在很大的静载荷或冲击载荷作用下,工作表面的局部应力超过材料的屈服极限,这
6、种情况一般发生在低速旋转的轴承上。 （6)轴承座圈裂纹、保持架碎裂。轴承座圈产生裂纹的原因可能是轴承配合过紧,轴承外圈或内圈松动,轴承的包容件变形,安装轴承的表面加工不良等。保持架碎裂其原因是润滑不足,滚动体破碎,座圈歪斜等。座圈滚道严重磨损,可能是座圈内落入异物,润滑油不足或润滑油牌号不适。 2轴承常见故障检测 不通过拆卸检查即可识别或预测运转中的轴承有无故障,这对提高生产率和经济性是十分重要的。运转中的检查项目有轴承的滚动声、振动、温度的状态等,主要的识别方法如下。 (1)通过轴承的滚动声音进行识别。
7、通过声音进行识别需要有丰富的经验,必须经过充分的训练达到能够识别轴承声音与非轴承声音,为此,应尽量由专人来进行这项工作。用听音器或听音棒贴在外壳上可清楚地听到轴承的声音,也可采用测声器对运转中的轴承的滚动声大小及音质进行检查,轴承即使有轻微的剥离等损伤,也会发出异常声音和不规则声音,用测声器就能够分辨。 (2)通过轴承的振动进行识别。轴承振动对轴承的损伤很敏感,例如剥落、压痕、锈蚀、裂纹、磨损等都会在轴承振动测量中反映出来,所以,通过采用特殊的轴承振动测量器(频率分析器等)可测量出振动的大小,通过频率分析可推断出异
8、常的具体情况。测得的数值因轴承的使用条件或传感器安装位置等而不同,因此需要事先对每台机器的测量值进行分析比较后确定判断标准。 (3)通过轴承的工作温度进行识别。轴承的温度一般由轴承室外面的温度就可推测出来,如果利用油孔能直接测量轴承外圈温度则更加合适。通常,轴承的温度随着运转开始慢慢上升,1h～2h后达到稳定状态。轴承的正常温度因机器的热容量
