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振动筛轴承常见故障类型及轴承损伤根源 来源:盈联东方公司网站   点击:387次   日期: 2021-05-25

轴承在设备中的应用相当广泛,轴承寿命极其关键。据统计,旋转机械的故障中轴承的损坏故障约占30%,而这些根源很简单,例如货物列车脱轨事故,据调查发现轴箱中的一个轴承过热(如图1),导致车轴断裂,造成车厢倾覆、交通中断数小时,事故损失巨大。



轴承故障损伤根源分析:

轴承是大部分设备的核心部件,一旦轴承失效,设备就会停止,找到根源以避免事故再次发生就显得尤为重要。实际上,轴承一旦受损,它就会逐渐恶化直到无法工作,那时故障发生的所有证据可能都被破坏了。

如图2 揭示了损伤从小到大的整个过程,外部颗粒(污染物)进入轴承,运动中产生凹痕(污染物被压入滚道)。凹痕边缘会升高,所以凹痕看起来像个坑。滚道局部几何形状发生改变,使得这个区域无法形成良好油膜把接触表面分离开来,结果造成材料疲劳。更初是表面出现裂缝,更后是受损区域剥落,随着继续运转,剥落不断加剧。到后来,受损区域变得如此之大,更初的受损点(即凹痕)完全消失。此时对受损轴承进行检查,已很难发现问题的根源:即可能由于密封不好致使污染物进入轴承。



每种故障都有其特有的特性,通过观察损伤状况有可能确定故障根源。下面中华轴承网(简称:华轴网)分享相关轴承损伤类型和轴承损伤的根源

1、磨损


磨损是滚动轴承更常见的故障之一,通常是由异物引起研磨损伤、擦伤、槽痕、圆周线痕或碎屑污染,分磨耗磨损和粘滞磨损两大类。

磨耗磨损是由于轴承内部有微小异物,它们可能是来自外部或内部的污染颗粒,比如齿轮带来的金属微粒或碳化物。这些颗粒将磨损或研磨滚道和滚动体,在圆锥滚子轴承中,滚子端面和内圈挡边的磨损程度远比滚道严重,这种磨损将造成轴向游隙或内部间隙扩大,进而降低轴承寿命,导致轴承偏心。此外,磨损也会影响轴承所在机器的其他零件。污染物能进入轴承内部,通常是密封圈严重磨损或失效(或没有)。润滑剂分析可能会发现污染物的来源,从而有助于找到解决问题的方法。

粘滞磨损主要发生在轻负荷、润滑不良、滚动体速度差较大从而产生滑动的接触表面。例如,滚动体从无载区进入承载区的过程,滚动体在无载区失速,当重新进入承载区时获得加速。这将导致润滑膜撕破、滑动、发热,导致材料可能从滚动体转移到滚道或从滚道转移到滚动体上。早期阶段,外观是发光表面,但很快它就变成无光表面,或多或少带有粘上的材料。

2、疲劳


疲劳的表现形式是剥落,即轴承材料出现麻点或脱落,剥落更初发生在滚道或滚动体上。

来自滚道表面下的疲劳是材料恶化,是由滚道表面下方的交变应力引起,更终导致材料衰变。更初是出现裂缝,裂缝随轴承工作慢慢发展,当裂缝发展到表面时,就发生剥落。

来自表面的疲劳通常由润滑不足引起。润滑剂的作用是建立油膜,把滚道与滚动体分隔开来。当润滑不良时,会发生金属与金属的接触。表面凸凹不平(突出部分)相互剪切,导致表面出现剪切应力。由于材料疲劳,出现小裂缝,然后是微剥落。更初由于表面粗糙度降低了,所以表面可能很明亮光滑,但是如果持续发展下去,表面就会变得无光,表面破碎会越来越多,出现麻点。

3、机械腐蚀


浸蚀通常是由于轴承座内温度变化,内部空气冷凝,水份不断积聚而成。而湿气或水时常从破损或不适当的密封圈进入轴承,由于轴承滚道和滚动体表面精度极高,极易受到湿气与水的腐蚀。相比其它损坏过程,发生得较快,能发展到材料深处导致轴承严重损伤。空气湿度过高或用手指触摸滚道,都能导致这种类型的腐蚀。因此做好防护非常重要。潮湿腐蚀通常发生在静止状态,处于深处的锈会导致轴承早期损坏。

摩擦腐蚀的根源是两个承载面之间的微移动。大多数情况下,这种摩擦腐蚀发生在轴承外径和轴承座之间和轴承孔和轴之间,微移动主要由滚动体经过时产生的循环负荷引起。配合不好、轴弯曲或接触面有缺陷,都能导致或加速摩擦腐蚀的发生。空气能进入没有保护的表面,加速腐蚀的发展。形成的氧化铁,体积要比纯钢大得多,造成材料变大,应力升高,甚至对轴承滚道也是这样,从而导致过早性的表面下疲劳。摩擦腐蚀容易造成轴承圈开裂。

假硬化也是一种摩擦腐蚀,发生在滚动体和滚道间的接触区域,是循环振动引起的塑性接触面微移动和回弹所致。由于它是发生在轴承静止和承载时,所以损伤出现在滚动体节圆处。根据振动的强度、润滑条件和负荷,腐蚀和磨损可能同时发生,在滚道上形成浅凹陷。通常,振动会导致润滑剂的局部缺失、金属与金属接触和磨耗磨损。凹陷处外观通常变得无光,经常褪色,有时因为发生潮湿腐蚀而略带红色。偶尔凹陷处呈现光亮表面,可能主要是因为仍有润滑剂,还没有发生磨耗磨损。假硬化损坏能导致球轴承的球面出现空洞,滚子轴承出现线条。

4、电腐蚀


当电流通过轴承时,将会通过滚动体在内、外圈间传导,可能出现过高电压造成的损伤。接触表面发生的过程与电弧焊(小接触面上的高密度电流)类似,材料被加热到回火至融化等不同程度。在材料被回火、再硬化或融化的地方,外观出现大小不一的褪色区。在材料融化的地方,形成大约0.1mm 至 0.5mm 的坑。

同样,电流泄漏也能造成损伤,电流泄漏来自通过轴承的杂散电流,而杂散电流通常是由频率变化引起的。主要的可见损伤是凹槽,形似洗衣板图案。这些凹槽的形状,在球轴承呈接触椭圆,在滚子轴承呈接触线,滚动体通常出现均匀的褪色。相比过高电压损伤,在电流泄漏中,电流通过的区域更大,结果电流密度变小,损伤温度也较低。因此主要的可见损坏是回火效应,即轴承表面变软。当用高倍放大镜观察损伤部位,通常也能看到坑。

5、塑性变形


静态负荷或冲击负荷可产生过载,从而导致塑性变形,在滚道上形成凹痕。通常安装不当是产生此问题的根源,即在轴承圈上用力不当,从而在滚动体上产生冲击负荷。碎屑造成的凹痕是因为外部颗粒(污染物)进入轴承,被滚动体压入滚道。凹痕的大小和形状取决于颗粒的性质。凹痕处滚道的几何形状被破坏,润滑受到影响。表面出现应力,疲劳导致表面过早剥落。

搬运造成的凹陷是由于轴承表面被硬的尖锐物体碰坏。由于轴承表面精度极高,当局部过载,比如轴承掉落地上,就可能会在表面磕出凹痕,从而让轴承无法工作。

6、破裂和开裂


受压破裂是因为局部过载或应力过高,造成应力集中超过了材料的抗拉强度所致。常见是野蛮拆装轴承 (冲击)或圆锥座或衬套拧得太紧。当用榔头和硬凿直接敲打轴承圈,可能导致形成微小的裂缝。当轴承投入使用时,轴承圈可能有小片脱落。而安装时圆锥座或衬套拧得太紧,结果轴承圈出现抗拉应力(圆周应力),当轴承投入使用时产生裂缝。

疲劳破裂开始于弯曲状态下应力超过疲劳强度时。更初出现一条裂缝,然后不断增多,更后整个轴承圈或保持架开裂。当使用紧配合时可能出现疲劳破裂,因为紧配合可能产生很高的圆周应力。然后交变应力和圆周应力共同作用,造成轴承圈的过早疲劳,整个圈裂开。

热开裂产生于两个表面相互严重摩擦时,产生的摩擦热导致裂缝,通常与滑动方向成直角。

很多轴承故障都可以避免。深入的轴承损伤根源分析可以找到问题根源,通过采取适当的措施,能提前避免故障再次发生,降低故障成本。


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