工業(yè)電機(jī)滾動(dòng)軸承失效分析與防治措施

摘 要:在工業(yè)電機(jī)中，滾動(dòng)軸承是不可缺少的基礎(chǔ)部件之一，也是最易造成損壞的一種機(jī)械零件，因此分析滾動(dòng)軸承的失效原因及找到有效的防治措施就變得尤為重要。

關(guān)鍵詞:滾動(dòng)軸承失效分析防治措施

中圖分類號(hào):TG115文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)07(a)-0041-01

1前言

滾動(dòng)軸承是旋轉(zhuǎn)機(jī)械中的重要零件，它具有摩擦系數(shù)低、運(yùn)動(dòng)精度高、成本低廉、互換性好及對(duì)潤滑劑黏度敏感性低等優(yōu)點(diǎn)，但它同時(shí)也具有承受沖擊能力差、滾動(dòng)體上載荷分布不均勻等缺點(diǎn)。因此在工業(yè)電機(jī)運(yùn)行中常會(huì)出現(xiàn)軸承發(fā)熱、產(chǎn)生噪聲，甚至整個(gè)軸承燒毀等現(xiàn)象，這將直接影響到企業(yè)的生產(chǎn)工作，因此分析滾動(dòng)軸承的失效原因及找到有效的防治措施就變得尤為重要。

2滾動(dòng)軸承的失效分析

2.1 軸承的疲勞剝落

軸承的內(nèi)外滾道和滾動(dòng)體表面在正常工作狀態(tài)下既承受載荷又產(chǎn)生相對(duì)滾動(dòng)，在周期性的交變載荷的作用下，產(chǎn)生交變應(yīng)力，隨著軸承使用的時(shí)間延長，這個(gè)應(yīng)力的循環(huán)次數(shù)越來越多，達(dá)到一定的數(shù)值后，這些受力體就會(huì)出現(xiàn)疲勞小裂紋，繼續(xù)下去，由于應(yīng)力作用和潤滑油的侵蝕，裂紋逐漸擴(kuò)展，進(jìn)而使表層發(fā)生剝落坑。如圖1所示。疲勞剝落是軸承失效的主要形式，通常也是用滾動(dòng)軸承的疲勞壽命表示軸承壽命。當(dāng)出現(xiàn)疲勞失效后會(huì)造成軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)沖擊載荷、振動(dòng)和噪聲的加劇。

2.2 軸承的磨損失效

軸承的滾道和滾動(dòng)體之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生摩擦導(dǎo)致其工作表面金屬不斷磨損而形成的失效。電機(jī)中常見的磨損形式有磨粒磨損和粘著磨損兩種。

磨粒磨損是由于軸承封閉不嚴(yán)，致使?jié)L道和滾動(dòng)體之間侵入了塵埃或其它硬質(zhì)異物，它們充當(dāng)了磨粒的角色，而在軸承工作表面形成犁溝狀的擦傷。這時(shí)會(huì)造成軸承游隙增大、表面粗糙度增加。粘著磨損是由于潤滑不良，局部摩擦生熱，尤其是在頻繁起動(dòng)的電機(jī)中，電機(jī)的頻繁起停大大增加了內(nèi)外滾道和滾動(dòng)體之間的滑動(dòng)摩擦，造成局部變形和顯微焊合現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)表面金屬可能局部熔化，接觸面上作用力將局部焊接點(diǎn)從基體上撕裂而產(chǎn)生剝落區(qū)，從而使軸承運(yùn)轉(zhuǎn)精度降低，振動(dòng)和噪聲增大，甚至造成軸承報(bào)廢。

2.3 軸承的銹蝕失效

軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)當(dāng)中由于受到水分、酸性或堿性物質(zhì)的侵入，以及軸承停止工作后，溫度下降，空氣中的水分凝結(jié)，都可能引起軸承的生銹和腐蝕。此外，軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中還會(huì)受到微電流和靜電的作用，引起電火花而產(chǎn)生點(diǎn)蝕，對(duì)高精度軸承由于表面銹蝕導(dǎo)致精度喪失而不能正常工作，如圖2所示。

2.4 軸承的塑性變形

前述，當(dāng)軸承內(nèi)侵入硬物后可能因此磨粒磨損，但如果硬物的硬度很高，則會(huì)造成滾道和滾動(dòng)體表面出現(xiàn)壓痕，產(chǎn)生塑性變形。此外當(dāng)軸承承受過大的沖擊載荷或靜載荷時(shí)，在其滾動(dòng)體和內(nèi)、外圓的滾道表面上，由于局部的接觸應(yīng)力過大，超過了軸承材料的彈性極限，從而引起塑性變形。出現(xiàn)塑性變形后會(huì)使?jié)L動(dòng)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生劇烈的振動(dòng)和噪聲，壓痕引起的沖擊載荷會(huì)進(jìn)一步引起附近表面的剝落。

2.5 保持架損壞

滾動(dòng)軸承由于裝配或使用不當(dāng)可能會(huì)引起保持架發(fā)生變形，此時(shí)保持架和滾動(dòng)體之間的摩擦增大，甚至使某些滾動(dòng)體卡死不能滾動(dòng)，也有可能造成保持架與內(nèi)外圈發(fā)生摩擦，此外會(huì)進(jìn)一步使振動(dòng)、噪聲與發(fā)熱加劇，導(dǎo)致軸承損壞。

2.6 斷裂

滾動(dòng)軸承工作中如果轉(zhuǎn)速過高，潤滑不良，或者載荷過高可能引起軸承零件斷裂，也有可能是由于金屬材料有缺陷和熱處理不良而造成。此時(shí)軸承出現(xiàn)裂紋，加速劣化。

3 滾動(dòng)軸承失效的防治措施

任何機(jī)械零件都有一定的使用壽命，滾動(dòng)軸承也不例外，在合理使用和維護(hù)情況下也要定期更換。但調(diào)查結(jié)果表明，許多滾動(dòng)軸承在沒有達(dá)到預(yù)期壽命之前就已經(jīng)損壞。因此，必須采取一定的有效措施來延長滾動(dòng)軸承的使用年限。

3.1 嚴(yán)把滾動(dòng)軸承質(zhì)量關(guān)

滾動(dòng)軸承在使用安裝前，一是要清洗的特別干凈，二是要檢查內(nèi)、外圈有無磨損，蝕點(diǎn)，滾動(dòng)體有無麻點(diǎn)和變色，保持架是否扭曲、開裂。堅(jiān)決杜絕不合格滾動(dòng)軸承的使用。有些電機(jī)廠曾出現(xiàn)過這樣的情況，電機(jī)出廠檢驗(yàn)時(shí)噪聲性能完好，但運(yùn)抵客戶處并安裝運(yùn)行時(shí)，噪聲超標(biāo)，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，是由于電機(jī)出廠后在運(yùn)輸過程中的顛簸所致。這就要求從供貨、運(yùn)輸?shù)窖b配前的檢驗(yàn)都必須嚴(yán)格，把不合格的軸承排除在外。

3.2 正確安裝滾動(dòng)軸承

安裝滾動(dòng)軸承時(shí)，應(yīng)墊以銅棒或木棒，然后錘擊，嚴(yán)禁用榔頭直擊軸承，對(duì)軸承所施加的壓力，平均分布在軸承的內(nèi)圈(裝軸)和外圈(裝孔)上，切勿單方向施加壓力，以防軸承傾斜擠壓壞配合表面。同時(shí)要保證合理的軸承間隙，間隙過小，會(huì)造成軸承過熱，軸件熱伸長量得不到補(bǔ)償而發(fā)生彎曲及軸向附加載荷增大；間隙過大，會(huì)造成轉(zhuǎn)軸徑向跳動(dòng)、軸向竄動(dòng)加大，及軸承滾動(dòng)體受力不勻，致使軸承過早損壞。

3.3 合理維護(hù)滾動(dòng)軸承

軸承在使用中應(yīng)經(jīng)常保持封閉良好，以防止?jié)櫥瑒┝魇Ш颓秩肽嗌场㈦s物，降低潤滑效果，加劇軸承的磨損。合理選擇潤滑劑，包括潤滑劑的種類、添加量、再潤滑時(shí)間間隔及再潤滑量等，否則易出現(xiàn)疲勞失效及粘著失效。定期清洗和更換軸承潤滑劑，一般情況下至少每年更換一次，有的軸承需要卸下來進(jìn)行清洗、檢查、潤滑，那么在拆卸時(shí)應(yīng)特別注意，施壓不能通過滾動(dòng)體傳遞，以避免損壞軸承保持架，有條件應(yīng)盡量使用拉撥器將軸承緩緩拉出。

3.4 有效監(jiān)控滾動(dòng)軸承的運(yùn)行

軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中，應(yīng)經(jīng)常保證軸承運(yùn)轉(zhuǎn)輕快，無雜音，發(fā)現(xiàn)問題，立即處理。

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