下面為您講解軸承常見的失效形式:
1. 疲勞
運(yùn)行一段時(shí)間之后,受到正常載荷作用的軸承將由于材料疲勞而失效。疲勞損傷開始形成于軸承表面下的細(xì)裂紋。隨著載荷的持續(xù)作用,裂紋會(huì)擴(kuò)展到表面,這將引起材料接觸面松動(dòng)。
這些失效表現(xiàn)為滾道或滾動(dòng)體出現(xiàn)點(diǎn)蝕、層裂或剝落。如果這樣的軸承仍繼續(xù)服役,那么這些損傷將進(jìn)一步擴(kuò)展,因?yàn)樵谌毕莞浇植繎?yīng)力會(huì)增加。
表面損傷嚴(yán)重妨礙了滾動(dòng)體的滾動(dòng),導(dǎo)致以滾動(dòng)體的缺陷頻率重復(fù)產(chǎn)生短時(shí)間的沖擊。
隨著損傷的擴(kuò)展,沖擊的周期重復(fù)特性將減少,因?yàn)闈L動(dòng)體的運(yùn)動(dòng)變得不規(guī)則,這使得在沖擊之間區(qū)分單次沖擊變得不可能。
如果這樣的軸承繼續(xù)服役,那么損傷將擴(kuò)展到其他滾道或滾動(dòng)體,最終將導(dǎo)致部件和保持架之間的摩擦增加,這將導(dǎo)致嚴(yán)重膠合。
2. 磨損
磨損是另一種常見的軸承失效原因,它主要是由塵土和外界粒子由于密封不嚴(yán)或由于被污染的潤(rùn)滑油進(jìn)入到軸承中。
外界粒子研磨接觸表面將使接觸表面變得粗糙,形成凹凸不平的表面。嚴(yán)重的磨損會(huì)改變滾道與滾動(dòng)體的輪廓和直徑,使得軸承游隙增大。
滾動(dòng)摩擦大幅增加,導(dǎo)致更大的滑動(dòng)和滑移,最終結(jié)果是*故障。逐漸增加的磨損將使軸承日益產(chǎn)生幾何誤差。已磨損滾動(dòng)體的非均勻直徑將引起保持架振動(dòng)并產(chǎn)生諧波,因?yàn)闈L珠旋轉(zhuǎn)通過載荷區(qū)與保持架旋轉(zhuǎn)頻率是周期性的。
滾道的幾何誤差將產(chǎn)生軸轉(zhuǎn)速的多次諧波。如果軸承的游隙進(jìn)一步增加到軸承出現(xiàn)松弛狀態(tài),這將更為復(fù)雜。
3. 塑性變形
軸承接觸面的塑性變形是軸承遭受過大的載荷,而位移卻相對(duì)較小的結(jié)果。結(jié)果是滾道產(chǎn)生壓痕,因?yàn)檫^大的載荷會(huì)引起局部塑性變形。
在運(yùn)行中,已經(jīng)變形的軸承旋轉(zhuǎn)不均勻,將產(chǎn)生過大的振動(dòng),因而不適宜繼續(xù)服役。如果繼續(xù)服役,將會(huì)立即出現(xiàn)局部疲勞損傷。
4. 腐蝕
當(dāng)油中的水、酸性物質(zhì)或者其他污染物進(jìn)入軸承中時(shí),會(huì)出現(xiàn)腐蝕。腐蝕是由損壞的密封、酸性潤(rùn)滑油或者當(dāng)在非常潮濕的空氣中,軸承從非常高的運(yùn)行溫度突然冷卻過程中出現(xiàn)的冷凝引起的。
結(jié)果是軸承運(yùn)動(dòng)表面生銹,這將產(chǎn)生不均勻、噪聲更大的運(yùn)轉(zhuǎn),因?yàn)樯P的斑點(diǎn)會(huì)妨礙潤(rùn)滑和滾動(dòng)體的平滑滾動(dòng),也會(huì)使軸承產(chǎn)生研磨效應(yīng)和磨損。生銹的凹凸點(diǎn)也是滑動(dòng)和滑移的起始位置。
5. 硬化
硬化表現(xiàn)為整個(gè)滾道圓周上出現(xiàn)均勻分布的壓痕,在形狀上近似于赫茲接觸區(qū)域。
引起硬化有三個(gè)可能的原因:
(1)靜態(tài)過大的載荷導(dǎo)致滾道產(chǎn)生塑性變形;
(2)靜止的滾動(dòng)軸承遭受振動(dòng)和沖擊載荷;
(3)軸承形成了通過電流循環(huán)(回路)。
所有這三種原因的結(jié)果都是滾道形成重復(fù)的壓痕。在一些情況下,由于軸承可能偶爾輕微轉(zhuǎn)向,將出現(xiàn)大量的壓痕。
這樣的軸承運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)噪聲更大、不平穩(wěn),因?yàn)槊總€(gè)壓痕都像一個(gè)小疲勞區(qū)域,這將與通過的滾動(dòng)體產(chǎn)生更大的沖擊。硬化的軸承持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)將導(dǎo)致在壓痕位置發(fā)展成為滑移,并且逐漸出現(xiàn)分布式的損傷。
6. 潤(rùn)滑
潤(rùn)滑不足是軸承失效早于預(yù)期的常見原因之一,因?yàn)樗鼤?huì)導(dǎo)致滑動(dòng)、滑移、增大摩擦、生熱和膠合。
在高應(yīng)力的赫茲接觸區(qū)域,當(dāng)潤(rùn)滑不充分時(shí),接觸表面將粘合在一起,隨著滾動(dòng)體往前運(yùn)動(dòng)將撕裂它們。
軸承潤(rùn)滑出現(xiàn)在這三個(gè)關(guān)鍵位置:保持架與滾動(dòng)體交接面、滾動(dòng)體與滾道交接面、保持架與滾道交接面。
潤(rùn)滑不足或者選擇不合適的潤(rùn)滑油將存在嚴(yán)重的后果,因?yàn)樵黾拥臏囟饶芡嘶饾L動(dòng)體,從而降低它的硬度和疲勞壽命,也降低潤(rùn)滑。軸承部件嚴(yán)重磨損后將是災(zāi)難性的失效。
7. 安裝不當(dāng)
不當(dāng)?shù)陌惭b將存在以下影響:在徑向和軸向產(chǎn)生過大的預(yù)載荷、不對(duì)中、松弛安裝、軸承部件安裝中使用過大的力將導(dǎo)致?lián)p傷等。
徑向預(yù)載荷使得軸承運(yùn)行產(chǎn)生更大的噪聲,通常也會(huì)增大內(nèi)圈與外圈之間的溫差。溫差增大可能會(huì)增加不想要的預(yù)載荷,引起更高的接觸壓力導(dǎo)致疲勞早于預(yù)期、嚴(yán)重的滾動(dòng)體磨損、過熱和最終膠合。
橢圓預(yù)載荷可能來(lái)源于不圓的軸或內(nèi)外圈,這將引起內(nèi)圈或外圈變形導(dǎo)致額外的軸向預(yù)載荷。
預(yù)載荷也能導(dǎo)致內(nèi)圈與外圈彼此之間不對(duì)中,從而引起滾動(dòng)體在預(yù)載荷下運(yùn)行。這樣的不對(duì)中會(huì)在滾道上產(chǎn)生均勻更寬的磨損軌跡,從而延伸到整個(gè)圓周。
在靜止的滾道上,軌跡是不均勻?qū)挾刃敝植荚跐L道上。過大的軸向預(yù)載荷是由于安裝過程中軸向調(diào)節(jié)太緊產(chǎn)生的。
早于預(yù)期的疲勞、滾動(dòng)體嚴(yán)重磨損和過熱將是最終的結(jié)果。如果在軸承裝配過程中使用不合適的安裝方式,會(huì)使?jié)L道或滾動(dòng)單元產(chǎn)生壓痕或刻痕。即使是小的損傷,也能發(fā)展成早于預(yù)期的剝落。
8. 不正確的設(shè)計(jì)
不正確的設(shè)計(jì)包括軸承選擇的類型與尺寸不合適,或者裝配件支承不夠。選擇不合適的軸承帶來(lái)的問題取決于它是否包含低的承載能力和低速率。
最終結(jié)果是減少疲勞壽命和失效早于預(yù)期。支承不夠使得軸承與配合件之間的間隙增大,這將產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),如軸上的內(nèi)圈產(chǎn)生滑動(dòng)。
如果滑動(dòng)不大且持續(xù)將導(dǎo)致出現(xiàn)微振磨損,從而產(chǎn)生研磨的金屬顆粒。松弛將保持長(zhǎng)久,從而導(dǎo)致摩擦增加和溫度升高,產(chǎn)生災(zāi)難性的失效。