軸承失效導(dǎo)致箱體破損原因分析

李長(zhǎng)生

（皮爾軸承研發(fā)中心 金相實(shí)驗(yàn)室，浙江 新昌 312500）

軸承失效導(dǎo)致箱體破損原因分析

李長(zhǎng)生

（皮爾軸承研發(fā)中心 金相實(shí)驗(yàn)室，浙江 新昌 312500）

通過(guò)對(duì)損壞軸承零件的形貌分析，查找軸承失效的原因，并提出解決辦法。

汽車(chē)箱體;破損；軸承; 失效

1 前言

軸承是機(jī)械設(shè)備的關(guān)鍵部件，其壽命往往直接影響到整機(jī)的壽命。一部整機(jī)中一般有多套軸承，在不同部位的軸承所承受的載荷方式及大小各不相同。通常在非關(guān)鍵部位及承載較低部位采用低端軸承，但當(dāng)這些低端軸承發(fā)生損壞時(shí)往往給整機(jī)帶來(lái)致命的損傷。

2 失效背景

用于某汽車(chē)箱體內(nèi)的6000-OR軸承其承載較低，屬機(jī)械中的非關(guān)鍵部位，在使用過(guò)程中外圈發(fā)生斷裂。軸承斷裂后，一粒鋼球脫出軸承后嵌于傳動(dòng)鏈輪。由于鏈輪與箱體間隙較小，鋼球卡入鏈節(jié)中后導(dǎo)致鏈節(jié)膨出，膨出的鏈節(jié)與機(jī)器外殼發(fā)生接觸，引起箱體破損。該軸承位于凸輪上方，受周期作用的徑向力，工作方式為內(nèi)圈固定，外圈沿凸輪滾動(dòng)。為查明軸承失效原因，對(duì)失效后的6000-OR軸承內(nèi)外圈及鋼球進(jìn)行分析。

3 各零件體視顯微鏡分析

將失效的軸承從機(jī)箱中取出，外觀如圖1所示。該軸承保持架斷裂并部分缺損，外圈開(kāi)裂，鋼球缺失。將該軸承外圈在開(kāi)裂部位180°位置線(xiàn)切割后，于體視顯微鏡下，觀察各零件損傷形貌。觀察中發(fā)現(xiàn)：

圖1 失效的6000-OR軸承

（1）滾道表面不均勻分布?jí)K狀擦傷及壓痕。

（2）外徑面存在一外力壓痕（見(jiàn)圖2）。

（3）觀察外圈斷口，從裂紋放射區(qū)方向推斷裂紋起始于外圈內(nèi)徑（見(jiàn)圖3）。

（4）對(duì)外圈進(jìn)行磁粉探傷，在外圈斷口附近的內(nèi)徑上發(fā)現(xiàn)一軸向缺陷（見(jiàn)圖4）。

（5）未脫落的鋼球外形完整，在鋼球上存在硬物壓痕。

（6）保持架發(fā)生破斷，破斷附近的保持架兜孔已發(fā)生塑性變形。在未發(fā)生破斷的保持架兜孔上可見(jiàn)較深的壓痕（見(jiàn)圖5）。

（7）內(nèi)圈內(nèi)外徑存在劃痕，承載區(qū)溝道存在硬物擦傷及壓痕。

圖2 外徑面壓痕

圖3 外圈內(nèi)徑斷口

圖4 外圈內(nèi)徑軸向缺陷（磁粉探傷后）

圖5 保持架兜孔上的壓痕

4 內(nèi)外圈及鋼球熱處理質(zhì)量檢查

對(duì)內(nèi)外圈及鋼球進(jìn)行熱處理質(zhì)量檢查，檢查結(jié)果見(jiàn)表 1。

表1 內(nèi)外圈及鋼球熱處理質(zhì)量檢查結(jié)果

經(jīng)檢測(cè)各零件淬回火組織及硬度符合JB1255-2001標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求。

5 綜合分析及結(jié)論

（1）從各失效零件的損傷情況來(lái)看，6000-OR軸承首先發(fā)生失效的零件為軸承外圈。

（2）軸承外圈發(fā)生斷裂后，由于軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)，鋼球滾過(guò)外圈斷裂處，同斷裂處滾道尖角磕碰，造成了鋼球的表面壓傷及碰傷，受傷后的鋼球在滾道中運(yùn)轉(zhuǎn)又引起了內(nèi)外圈滾道的損傷。

（3）鋼球及外圈損傷后，引起軸承運(yùn)轉(zhuǎn)不暢，從而造成保持架受力變形。

（4）保持架受力變形后與外圈斷裂部位接觸后產(chǎn)生保持架兜孔部位的磕傷，軸承運(yùn)轉(zhuǎn)不暢引起的保持架受力隨運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間延長(zhǎng)而增大。

（5）保持架受力增大與兜孔部位的磕傷引起保持架破損，鋼球從滾道脫出散落于機(jī)器內(nèi)部，嵌入鏈輪內(nèi)。

（6）內(nèi)外圈及鋼球熱處理質(zhì)量符合JB1255-2001標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求。

（7）磁粉探傷檢測(cè)外圈斷口附近有一軸向材料缺陷。

（8）通過(guò)上述分析后確定，外圈內(nèi)徑部位存在的材料缺陷是導(dǎo)致外圈斷裂的直接原因。

6 建議及措施

（1）使用管料毛坯制造軸承時(shí)，應(yīng)在裝配前對(duì)軸承內(nèi)外圈進(jìn)行100%磁粉探傷，以消除經(jīng)常發(fā)生于車(chē)制管料毛坯軸承時(shí)出現(xiàn)的材料缺陷。

（2）軸承發(fā)生異常時(shí)應(yīng)及時(shí)更換，以免造成箱體破損。

（編輯：王立新）

Analysis on reasons of bearing failure causing box damaged

Li Changsheng
(Metallographic Laboratory, Bill Bearing R&D Center,Xinchang 312500,China)

Through analyzing the morphology of damaged bearing parts, the reasons of bearing failure was found, and the solutions were put forward.

car box; damage; bearing; failure

TH133.33+1

B

1672-4852（2014）04-0022-02

2014-06-20.

李長(zhǎng)生（1976 -），男，工程師.