商用车变速器疲劳试验轴承失效分析

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6205E/C3轴承失效分析

6205E/C3轴承失效分析

\残 m套( 奥寸尺 体套外(m 外)m内晾 套 尺)径) 含 径衄m 余外 ) (寸 量 套内 游 ( 内 % 氏
实验前 79 4 8 5 .9 . . 19l 5
实验后 59 27 5 .9 . . 19B
2 .9 000 495 .2
2 .9 00 7 49 5 .1
0. 5
05 .
1 、
1 .
/4 05 o .
0. 5
05 .


以上检查结果皆合格。 ②热 处理 质 量 检查 ( 据 J/ 25— 依 B T 15 20 标准评定) 01 屈氏体 马氏体 碳化物 硬度 组织
/l 0
/2 O
的轴承的尺寸及游隙, 随后将其放人干燥箱内 加热至 8 9 ℃( 0— 0 模拟轴承在使用时的环境温 度) 累计保温 8 h 、 0 后再次测量其残余奥 氏体、 尺寸及游隙, 结果如下 :
套 内径亦出现打滑。
1 2 金 相及 硬度 检 查 .
/2 O

<l % 4

8 %
<1 %
上述结果说明失效件在使用前后残余奥氏
切取失效件 内外套及钢球制成金相试样在
体含量变化较大, 这表 明失效件在使用 中残余 奥氏体发生 了上述转变, 进而引起轴承尺寸发
生改 变 。
2 验证实 验
/4 0 0 3 2 6 5
维普资讯
轴承技术 20 06年第 1 期
・ 5・ 2
解, 但无法准确测定此时轴承零件尺寸 的变化 4 建议 规律并归纳出经验方程 , 还需进一步探讨研究。 为了满足特定 的用户在特殊情况下使用该 3 结论 型轴承, 应增加轴承零件尺寸的稳定性 , 保证轴 综合上述分析 , 送检的该套失效轴承在运 承在上述类似工作环境中长时间正常运转 , 可 转过程 中残余奥 氏体发生转变 , 使得轴承尺寸 发生变化 , 径向游隙变小 , 内套出现早期疲 致使 劳剥落、 钢球碾压保持架及内外套打滑 , 最终引 起钢球剥落、 保持架散架 , 从而导致轴承彻底失

轴承失效形式及原因分析

轴承失效形式及原因分析
轴承失效形式及原因知识
轴承基本知识
轴承基本知识
轴承基本知识
轴承基本知识
我们车间目前使用的主轴承就是轧机轴承:粗中轧 轧辊和红圈辊箱均使用四列圆柱滚子轴承,CCR辊箱 使用为调心滚子轴承。 圆柱滚子轴承内径与辊颈采用紧配合,承受径向力 ,具有负荷容量大、极限转速高、精度高、内外圈可 分离且可以互换、加工容易、生产成本低廉、安装拆 卸方便等优点。 调心滚子轴承具有双列滚子,外圈有1条共用球面 滚道,内圈有2条滚道 并相对轴承轴线倾斜成一个角 度。这种巧妙的构造使它具有自动调心性能, 因而 不易受轴与轴承箱座角度对误差或轴弯曲的影响,适 用于安装误差或轴 挠曲而引起角度误差之场合。该 轴承除能承受径向负荷外,还能承受双向作用的轴向 负荷。
三、轴承失效原因
三、轴承失效原因
1、氧化渣、水等异物侵入引起的失效: 轧辊轴承的精密度很高,它对异物十分敏感,氧化渣、水等异物侵入轴承内部是使其过早失 效的最主要原因。氧化渣、水等异物与润滑油脂综合后很容易产生油污泥,油污泥的形成和 堆积能造成许多不良后果,其一是油污泥占据了原来润滑油脂的很大一部分空间,因而迟缓 了热量的传递和散发;其二是硬而胶性的堆积物在滚动体和滚道上形成时,在工作负荷下滚 动体滚过这些沉积物时,工作应力将大为增加,结果是轴承的正常疲劳寿命减少:其三是保 持架发生疲劳,随之而来使整个轴承彻底损坏。 2、过载和过热引起的失效: 在安装正确,密封良好的情况下,过载是引起轴承失效的另一原因。众所周知,轧辊辊颈轴 承运行时承受着巨大而又频繁的冲击力,长时间超负荷过载运行,会引起轴承材料的过早疲 劳,最终将体现在滚道表面层材料的碎裂剥离(麻面),这种损坏开始时发生在某些小面积上 ,但扩展极快。通常由于过载而引起的损坏总是先从内圈开始。过热而引起的失效情况多发 生在高线转速相对较快的10架~14架。轧辊轴承上,产生过热的原因可大致归结为:(1)润 滑油脂变质以及不足或过量;(2)过载:(3)装配不良:(4)外部热源传导进来的热量。轴承 长期过热会引起表面变色(暗蓝、蓝黑等)。过热不仅能使保持架严重氧化,同时也能使滚动 体、滚道退火软化,甚至咬死。

轴承失效分析

轴承失效分析
18、轴套直径尺寸不符要求,引起轴承内圈受热膨胀,使轴承内部游隙减小。应对轴套进行研磨,使轴与轴承内圈之间得到恰当的配合。 19、轴承箱孔材料软、硬度低,导致轴承工作时,因受载荷而将箱孔内的软金属材料部分挤出,从而使箱孔变大,引起轴承外圈在轴承箱孔中旋转发热。可通过磨大轴承箱孔,镶嵌一个外径和轴承箱孔径箱匹配的钢套来解决。
TWB
ISO9002
野蛮安装,使两个挡边被打破, 滚子有伤痕。
安 装 不当
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ISO9002
敲击使内圈端面破裂。同时使外圈滚道和滚子受损
安 装 不当
TWB
ISO9002
轴承内外圈断裂 由于安装时,轴上夹杂有灰尘或毛刺会使内圈壁面应力增大,当轴承受到很大的冲击交变载荷时,局部过载现象出现而断裂 。 轴承座内表面有部分凸面,当轴承受到很大的突发冲击载荷时,凸面处受力,使外圈断裂。
ISO9002
演示疲劳剥落的原理
A.从周期性滚子挤压滚道的形式
B. 原始夹杂物碎片
C. 碎片延升到表面
D. 碎片扩散
E. 波浪般的痕迹
F. 逐步蔓延
G. 典型的放射蔓延
疲劳剥落
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ISO9002
疲劳剥落是轴承正常失效的形式。本图所示是典型失效的内圈,粗糙的表面与润滑失效有明显的差别。另外,可见受力情况也很好,两条滚道上的剥落区一样长。
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二、失效分析的意义 失效分析可以找出机械故障部位、失效原因和机理,从而提供产品改进方向和防止问题发生的意见,它为设计者、生产者、使用者找出故障原因和预防措施。是提高产品质量的重要手段,是一门跨学科的综合性技术。失效分析结果需反馈到设计和生产中去,这样是为了保证产品可靠性和提高产品质量的一种重要手段。

滚动轴承常见的失效形式及原因分析

滚动轴承常见的失效形式及原因分析

滚动轴承常见的失效形式及原因分析滚动轴承是一种用于支撑和减少摩擦的常用机械元件。

它们广泛应用于各种机械设备和领域,如汽车、风力发电、机械制造等。

然而,由于工作环境的恶劣条件或长期运行等原因,滚动轴承可能会出现各种故障和失效。

以下是滚动轴承常见的失效形式及其原因分析。

1.疲劳失效:疲劳失效是滚动轴承最常见的失效形式之一、它通常在长时间高速运转或载荷较大的情况下发生。

轴承在不断重复的载荷下产生微小的裂纹,最终导致轴承出现断裂。

这种失效通常与以下原因有关:-动载荷过大:轴承在长时间内承受过大的动载荷,超出了其额定负荷能力。

-轴承安装不当:安装不当会使轴向载荷分布不均匀,导致局部载荷过大。

-润滑不良:缺乏或过多的润滑剂都会导致轴承摩擦增加,使得轴承易于疲劳失效。

2.磨损失效:磨损是轴承常见的失效形式之一、它通常发生在轴承和周围部件之间的摩擦表面上。

常见的磨损形式包括:-磨粒磨损:当粉尘、金属碎屑等进入轴承内部时,会使滚动体、保持架等部件发生磨损。

-粘着磨损:当润滑不良时,摩擦表面出现直接接触,轴承可能会发生粘着磨损。

-磨料磨损:当轴承受污染物质时,如沙尘、水等,会导致轴承表面产生磨料磨损。

3.返现失效:轴承返现是指滚动体和滚道之间的剥离、严重滚道表面损伤或磨擦减小所引起的失效。

返现失效的原因主要有:-轴承清洗不当:清洗过程中使用的溶剂或清洁剂残留在轴承内部,导致润滑性能下降,滚动体容易返现。

-轴承热胀冷缩:当轴承受到温度变化时,轴承和轴承座之间的配合间隙有可能发生变化,导致轴承返现。

-润滑不良:缺乏或过多的润滑剂会导致轴承受到不均匀的载荷分布,容易引起轴承返现。

4.偏磨失效:偏磨是指轴承滚动体在滚道上发生偏磨,导致滚道表面形变或表面破坏。

-不均匀载荷:长期承受不均匀载荷会导致滚动体在滚道上的位置发生偏移,从而引起偏磨失效。

-润滑不良:过多或过少的润滑剂会导致轴承滚动体和滚道之间的摩擦增加,从而引起偏磨。

轴承疲劳损坏的原因及解决办法

轴承疲劳损坏的原因及解决办法

些培林在装入时就已经发生了光滑铛碗表面的
敲击硬伤。
为了让培林卡紧轴心,防止轴套摩擦现象的
产生(这种现象会在高速转动机械上瞬间产生高 温,造成润滑油烧干甚至导致热涨卡死,造成停
机),所以轴承的内铛和外碗(工业上也称轴承
箱)使用一种过盈现象,通俗的说就是轴比内铛 大,或者外碗比装入物大,这种过盈需要很大的
4)、自行车轴承在损坏的最初级阶段,可能
仅是转动时难以感觉的,而后期发现转动时有麻 点感,而一但出现麻点感,轴承并不是不能使用,
只是在每次前进珠子和轴碗和轴档都发生更大
的磨损和更严重的损坏,由于自行车是一种低速
高极压类型的轴承方式,所以即使表面剥皮现象
严重,也不是不堪使用的,而是无形无声中消耗 你的动力,而你的感觉可能仅是觉得车子不知道
皮现象,然后随着剥皮的情况继续扩大,轴承即
损坏不堪使用。
3)、以上是轴承疲劳的描述,它最初是发生
在表面以下的,虽然最初的剥皮情况通常非常轻 微,但是随着应力的增加和裂块的增多,导致剥
在原地地等着你。从未离去。天各一方,自此不相往来
皮面积的蔓延,这种破坏形势通常维持很长一段
时间,其明显可见的阶段是在噪音及震动增加的 时候。
但是这样油料的粘稠度仅 110,对高负荷,极压,
往复运动的能力都差,而根据自行车轴的使用情 况,这应该是一种低转速,高极压(因为大量压 力仅集中在几个细小的培林上,且冲击跳跃时会 产生更大压力),所以我们后来选择了 SKF 的 LGEP-2 合成锂基脂,而这种虽然也贵(155 元),
在原地地等着你。从未离去。天各一方,自此不相往来
但是其粘度达到 200,高负荷,高防水,高防锈,
高抗震,虽然在低扭距摩擦指标上不如 LGMT-2, 但是却完全适合自行车的前后中轴和车首碗组

变速器轴承失效分析

变速器轴承失效分析
表 1 尺寸检测结果
外 外 mm 4 … 7 中 69 5 4. 9
4I5 7 (I) .2ห้องสมุดไป่ตู้
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第 2期

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21 00盔
变速 器 轴 承 失效 分析
薛 红 宇
摘 要 :对 S 3 速 器 项 I开 发 过 程 中 出现 的轴 承 失 效 进 行分 析 ,并且 较 为 详 细 的 描述 了对 于轴 承 H6 变 : 1
失效进行分析 的五大方面 。归纳变速 器轴承 失效的原因、改进措施 。 关键词 :轴承失效 ;疲劳点蚀;尺寸;分析 :金相;环境;应力
变速 器 从整 车掉 落 ,另外 还有 许 多非 功能 丧失性 失效 ( 如选 档换 档 滞 、操 纵手 感差 、选 譬 档换 档异 响、踏 离合器 时变 速器 不正 常异 响、各档位 工作 异响 )等 。
本 文 以 S 3变速 器项 目开发 过程 中 出现 的轴承 失效进 行分 析 ,J纳变速 器轴承 失效 的原 H6 ! 1
的平 台可 以看 出) ,在 这种 情况 产生变 速 器各档 啮 合齿轮 非 正常 作 ,产 生转 动异 响 。 卜 ()对表 面严 重 剥落 滚子 的检 测 结果 ,判 定 出产 品的非 金属 夹杂 、碳 化物 不均 匀性 均符合 2 GBTl24 2 0 / 85 - 02的规定 ,产 品的硬 度 、金相 显微 组织 均符 合 J / 5- 20 的规 定 。 BT1 5 0 l 2 ()对输 出轴 挠度 校 核计 算 ,符 合设计 要 求 ,挠 度符 合轴 承 的径 向游 隙 的设计 要求 。 3

轴承失效分析

轴承失效分析

剥落 失效形式:滚动面材料剥离,呈明显的凹凸形状。 原因分析: 轴承在工作中承受的负荷超过极限负荷。 轴承安装不到位或安装倾斜,使轴承非正常运转。 轴或轴承座精度达不到要求,造成与轴承接触不 良(接触面小、过盈量超差、形位公差超差)。 游隙过小,滚动体运转卡阻。 异物进入轴承,轴承在运转时受阻。 轴承受到过大的轴向力,使轴承非正常运转 (球轴承的滚动体不在沟底,球面滚轴承一列滚 动体受力)。 异常高温造成轴承硬度下降。
内圈沿轴向产生裂纹。如果裂口呈弧形,表明裂纹形成 于轴承运转中(持续的运转可能导致块状断裂)。如果裂 口边缘非常锋利,表明裂纹产生于装配过程中。
原因分析:
轴承有滑动,固定的内圈与轴有相对转动,润滑不足, 配合过紧,,轴圆度超差,回转部件表面有擦伤等。
预防措施:
改善润滑,如:加入添加剂,增加润滑油量,减少油中 杂质或水分的含量等。选择合适的配合公差。
裂纹 失效形式:轴承零件出现裂纹,甚至断裂、掉块。 原因分析: 轴承在工作中承受的负荷超过极限负荷。 安装轴承时敲击力过大。 轴的尺寸过大,与轴承内径过盈量超差。 轴的精度未达到要求,尺寸超差与轴承内径的过 盈过大造成。 材质不合格,存在缺陷裂纹。 轴承在热处理时出现淬火裂纹。 加工轴承零件时增大磨削量而产生磨削烧伤。
点蚀 失效形式:产生于滚动接触面上,呈黑色针孔状 凹坑,有一定深度,个别存在或密集分布。 原因分析:润滑不良时,在滚动接触应力的循环 作用下,金属亚表层夹杂物或碳化物形成应力集 中,进而产生微观裂纹,并逐渐发展成凹坑状的 微小剥离。或者润滑剂含杂质,或者密封不良。 磨耗 失效形式:产生于滚动接触面上或引导面上,呈 磨合状的浅沟槽,表面光亮。随滚动接触表面磨 耗的发展,轴承游隙增大。 原因分析:细微颗粒物进入轴承或润滑不良,在 滑动摩擦的作用下,零件接触处金属表面材料被 磨掉。

轴承故障特征分析

轴承故障特征分析

轴承故障特征分析轴承是机械设备中重要的零部件,起到支承轴的转动并减少摩擦的作用。

然而,在长时间的使用中,轴承可能会出现故障,影响机械设备的正常运行。

因此,对轴承故障进行特征分析对于设备维护和故障预测具有重要的意义。

轴承故障主要有疲劳失效、润滑失效、磨损和轴承过热等。

下面将对这些故障特征进行详细分析。

首先是疲劳失效。

轴承在长时间运转中,会受到周期性的载荷作用,导致金属材料发生疲劳。

疲劳失效的特征是开始出现微小裂纹,随着时间的推移逐渐扩展并导致轴承完全失效。

在轴承的外观上,可能会出现裂纹、热碳化和色彩异常等现象。

同时,疲劳失效还会导致噪音和振动的增加。

其次是润滑失效。

轴承的正常运行需要良好的润滑,当润滑失效时,可能会导致轴承过热、磨损甚至焊接破裂。

润滑失效的特征是润滑油或脂质量变差,颜色变暗,含有金属颗粒和杂质等。

此外,润滑失效还会导致摩擦系数增加,振动和噪音的增加。

第三是磨损。

磨损是轴承故障中最常见的问题之一、磨损的特征主要有表面磨损和腐蚀磨损。

表面磨损表现为轴承表面出现划痕、磨损和疤痕等现象。

而腐蚀磨损主要发生在轴承的腐蚀介质中,导致轴承表面腐蚀和磨损。

磨损会导致轴承的几何形状变化,增加轴承与轴之间的间隙,降低轴承的承载能力,同时也增加了噪音和振动。

最后是轴承过热。

轴承过热是轴承故障的常见问题,主要由于润滑不良、过量负荷和精度不够等原因导致。

轴承过热的特征是轴承外表温度显著升高,甚至可以通过触摸感觉到明显的热度。

轴承过热会导致润滑油脂失效、轴承损坏和设备停机等问题。

总体来说,轴承故障特征分析可以通过观察外观、测量温度、振动和噪音等手段进行。

及时发现轴承故障的特征,可以帮助设备维护人员及时采取维修措施,减少损失并保证设备的稳定运行。

在实际应用中,也可以通过使用传感器和监测设备对轴承进行实时监测和预测,以提前采取措施进行维修和更换,大大提高设备的可靠性和使用寿命。

汽车变速器轴类零件疲劳强度分析

汽车变速器轴类零件疲劳强度分析

Internal Combustion Engine &Parts0引言随着CAD/CAE 技术的不断发展和计算机性能配置的提高,变速器轴类零件的建模和疲劳寿命仿真分析也不断的得到发展和完善。

为提高汽车变速器轴类零件设计效率、使用率和节省维修费用,本文将在现有的复合型裂纹扩展理论的基础上,针对汽车变速器轴类零件应力应变特点,提出基于塑性区向径应变能的裂纹扩展准则的汽车变速器轴类零件的强度分析,以提高汽车变速器轴类零件的设计效率。

1汽车变速器轴类零件的疲劳强度理论分析由于汽车变速器轴类零件裂纹形状的不规范、载荷分布的不对称等原因,在工程结构分析中遇到的往往是复合型裂纹。

对于复合型的裂纹扩展,已经提出了最大周向力准则((σθ)max 判据)、能量释放率准则(G 判据)、应变能密度准则(S 判据),以及等w 线上的最大正应力准则[9]。

从裂纹扩展时能量的守恒和转换中知道,裂纹顶端塑性区是材料抵抗断裂的重要因素,而应变能密度表征了构件受力和变形过程中贮存的能量分布。

裂纹总是沿着以裂纹顶端为中心的某一半径方向扩展的,因此塑性区内半径上应变能在一定程度上反映了材料在这个方向抗断裂能力。

基于这种设想,提出了裂尖塑性区向径应变能的概念,并建立了基于此概念的裂纹扩展准则,即塑性区径向应变能裂纹扩展准则(D 准则)。

2塑性区径向应变能裂纹扩展准则(D 准则)2.1裂纹顶端区域的弹塑性分析对于一个各向同性裂纹体在Ⅰ-Ⅱ复合型条件下,裂纹顶端区域的弹性应力场为:(1)σz =v (σx +σy)平面应变状态σz =0平面应力状态2.2裂纹塑性区径向应变能及临界扩展本征区分析在塑性区内沿塑性区向径对应变能积分(2)式中w r 称为塑性区向径应变能,为避免积分中的出现无穷大项,塑性区内方向应变能从本征区半径ρ0开始积分。

由于临界扩展本征区尺寸很小,没有必要考虑本征区半径沿角度的变化,因此式(2)写成式(3):(3)3仿真算例以含斜裂纹的汽车变速器轴为例,截取裂纹所在区域进行分析,由于裂纹相对于整个截取区域来说从微观角度近似于含斜裂纹的承受单向拉伸的无限大板,如图2所示。

变速器滚子轴承常见失效原因分析

变速器滚子轴承常见失效原因分析

文章编号:1006-8244(2020)02-044-05变速器滚子轴承常见失效原因分析Common Failure Reasons Analysis for Transmission Roller Bearing平子维 周友国 黄进 张安东 陈小苏(重庆铁马变速箱有限公司,重庆市400045)Ping Ziwei Zhou Youguo Huang Jin Zhang Andong Chen Xiaosu(Chongqing TiemaGearbox Co.Ltd.,Chongqing400045,China)[摘要]变速器中输入轴、被动齿轮和行星齿轮常用圆柱滚子或滚针轴承支撑,因设计和制造原因,有时会出现早期失效。

本文论述了重型特种车辆变速器中两种典型的滚子轴承失效机理,并提出了相应的解决方法。

[Abstract]Based on the sometimes occurredearly failureproblems ofthe cylindrical roller or needle bearingsupport commonly used in transmission input shafts,passive gears and planetary gears,due to design andmanufacturing reasons.Two typical discusses two typical failure mechanisms for roller bearings of heavy-duty special vehicletransmission,and corresponding solutions are proposed. 关键词:变速器 滚子轴承 失效 Key words:transmission roller bearing failure 中图分类号:U4 文献标识码:B作者简介:平子维(1982—),男,重庆合川人,高级工程师,主要研究方向:汽车传动。

变速器轴承主要失效模式解析

变速器轴承主要失效模式解析

变速器轴承主要失效模式解析摘要:本文针对变速器轴承,分析了其主要失效模式。

首先介绍了变速器轴承的结构和运行原理,接着详细讨论了其可能发生的失效模式,如疲劳、磨损、腐蚀等。

在此基础上,提出了相应的预防措施,包括材料改进、设计优化、润滑改进等。

最后,结合实际案例分析了变速器轴承失效原因,并采取相应措施予以解决。

关键词:变速器轴承;失效模式;预防措施;案例分析一、引言变速器是汽车等机械设备中的重要组成部分,而其轴承则是影响其正常运行的关键因素之一。

因此,研究变速器轴承的失效模式,对于提高其可靠性和使用寿命具有重要意义。

本文将从变速器轴承的结构和运行原理入手,对其主要失效模式进行探讨,并提出一些预防措施。

二、变速器轴承的结构和运行原理变速器轴承是指在变速器内部起支撑和定位作用的轴承。

其常见的类型有深沟球轴承、圆锥滚子轴承、调心滚子轴承等。

在运行过程中,变速器轴承一般承受径向和轴向载荷,同时需要具备一定的转速和耐久性。

三、变速器轴承的失效模式1. 疲劳失效疲劳失效是指在变速器轴承长期运行过程中,由于受到交替载荷作用而导致的断裂失效。

其主要原因包括材料疲劳、表面疲劳等。

预防措施包括材料改进、表面处理、设计优化等。

2. 磨损失效磨损失效是指在变速器轴承长期运行过程中,由于摩擦作用而导致的表面磨损失效。

其主要原因包括材料硬度不足、润滑不良等。

预防措施包括材料改进、润滑改进等。

3. 腐蚀失效腐蚀失效是指在变速器轴承运行过程中,由于介质(如水、油)的侵蚀作用而导致的失效。

其主要原因包括介质中的杂质、化学成分等。

预防措施包括环境控制、材料选择、涂层处理等。

四、案例分析以某型汽车变速器为例,该车型变速器轴承故障率较高。

通过对已处置的故障件进行分析,发现主要原因是材料硬度不足,导致轴承表面易于出现磨损和腐蚀,最终导致疲劳失效。

针对这一情况,厂家改进了材料的制造工艺,使其硬度得到提高,并采用了新型涂层技术,加强了轴承的耐腐蚀性。

轴承失效分析报告

轴承失效分析报告

SKF (China) Sales Co.,Ltd. Nanjing OfficeA8,23F Shang Mao Century Plaza,49 Zhong Shan Road(South), Nanjing,Jiangsu,ChinaSKF (China) Sales Co., Ltd Report No. KL-2011-25轴承失效分析报告泰隆TPB29齿箱23132CC/C3W33轴承2011年12月14日Report No. KL-2011-25最终客户: 江苏泰隆减速机股份有限公司供应商: 南京鼎阳科技有限公司报告号: KL-2011-25日期: 2011年12月14日发送至: 李光廷南京鼎阳科技有限公司郭子民 SKF编写: 李康审核: 曾纪勇Every care has been taken to ensure the accuracy of the information contained in this document but no liability can be accepted for any loss or damage whether direct, indirect or consequential arising out of the use of the information contained herein.Notice of ConfidentialityThe document is our property and must not under any circumstances be copied in its original or modified state, reproduced or used for any unauthorized purpose without our written permission, nor its contents be imparted to a third party, contravention will be prosecuted.© 2011 SKF2/11Report No. KL-2011-25目录1. 背景 (4)2. 目的 (4)3. 轴承的检查及分析 (5)3.1 轴承的现场检查 (5)3.2 轴承失效过程分析 (11)4. 结论以及建议 (11)3/11Report No. KL-2011-251. 背景江苏泰隆减速机股份有限公司的一台TPB29齿轮箱在运行三个多月后,高速轴非驱动端轴承23132CC/C3W33失效。

6306变速箱轴承失效分析

6306变速箱轴承失效分析

6306变速箱轴承失效分析黄晓辉(哈尔滨轴承集团公司 经营发展部,黑龙江 哈尔滨 150036)摘要:6306变速箱轴承使用546小时后发生振动加大,噪声增大现象,返厂进行分析。

针对此轴承的故障特征、理化分析发现,轴与内套配合过松,使用过程系统润滑不到位,导致使用过程中振动过大,噪声增大的现象。

1 前言6306轴承在主机箱上使用546小时后,发生振动加剧,噪声增大现象。

为查找轴承失效原因,将轴承进行拆解。

拆解后,对各组件观查发现:A 、 轴承外圈滚道呈360°磨损痕。

B 、 内圈滚道存在三处剥落,内圈滚道呈360°磨损痕且运转磨损痕偏于一侧沟边。

C 、 钢球表面存在硬质颗粒压痕。

通过对该轴承进行失效分析,找出造成疲劳失效的原因,采取措施避免此类问题的再次出现,从而延长轴承的使用寿命。

2 故障特征2.1轴承外观故障轴承外观无异常,整体颜色光亮,内、外套圈表面未见损伤,保持架完整,铆钉无缺损松脱(见图1、2)。

图1 图22.2 轴承拆解后各部件情况失效轴承用手转动内外圈时有明显阻滞感,偶然会发生卡死现象。

因保持架情况完好,铆钉完整无松脱,故采用分解保持架的方式对轴承进行拆解(见图3)。

图3 拆解后各部件外观情况图4外圈滚道部位压痕外圈滚道部位无剥落,呈360°磨损痕,滚道表面密布硬质颗粒压痕。

外圈端面可见周向划痕。

(见图4、5)。

图5 外圈端面周向磨损痕图6 内圈12点处剥落内圈滚道表面共有三处剥落,三处分别处于12点、1点、6点钟位置。

其中12点位置剥落面积约为5mm×3mm,1点处剥落面积约为2mm×3mm,6点处剥落面积约为1 mm×3mm 。

内圈滚道磨损存在偏沟,即磨损痕迹偏向一侧沟边。

内圈内径存在周向磨痕(见图6、7、8、9、10)。

图7 内圈1点处剥落图8 内圈6点处剥落图9 内圈沟道偏沟磨损痕图10 内圈内径周向磨损痕钢球表面存在直径不等的硬颗粒压痕,未见剥落。

浅谈轴承失效原因分析

浅谈轴承失效原因分析

轴承失效原因分析滚动轴承在使用过程中,由于很多原因造成其性能指标达不到使用要求时就产生了失效或损坏.常见的失效形式有疲劳剥落、磨损、塑性变形、腐蚀、烧伤、电腐蚀、保持架损坏等。

一,疲劳剥落疲劳有许多类型,对于滚动轴承来说主要是指接触疲劳。

滚动轴承套圈各滚动体表面在接触应力的反复作用下,其滚动表面金属从金属基体呈点状或片状剥落下来的现象称为疲劳剥落。

点蚀也是由于材料疲劳引起一种疲劳现象,但形状尺寸很小,点蚀扩展后将形成疲劳剥落。

疲劳剥落的形态特征一般具有一定的深度和面积,使滚动表面呈凹凸不平的鳞状,有尖锐的沟角.通常呈显疲劳扩展特征的海滩装纹路.产生部位主要出现在套圈和滚动体的滚动表面.轴承疲劳失效的机理很复杂,也出现了多种分析理论,如最大静态剪应力理论、最大动态剪应力理论、切向力理论、表面微小裂纹理论、油膜剥落理论、沟道表面弯曲理论、热应力理论等。

这些理论中没有一个理论能够全面解释疲劳的各种现象,只能对其中的部分现象作出解释。

目前对疲劳失效机理比较统一的观点有:1、次表面起源型次表面起源型认为轴承在滚动接触部位形成油膜的条件下运转时,滚动表面是以内部(次表面)为起源产生的疲劳剥落。

2、表面起源型表面起源型认为轴承在滚动接触部位未形成油膜或在边界润滑状态下运转时,滚动表面是以表面为起源产生的疲劳剥落。

3、工程模型工程模型认为在一般工作条件下,轴承的疲劳是次表面起源型和表面起源型共同作用的结果。

疲劳产生的原因错综复杂,影响因素也很多,有与轴承制造有关的因素,如产品设计、材料选用、制造工艺和制造质量等;也有与轴承使用有关的因素,如轴承选型、安装、配合、润滑、密封、维护等。

具体因素如下:A、制造因素1、产品结构设计的影响产品的结构设计是根据使用性能目标值来确定的,这些目标值如载荷容量、寿命、精度、可靠性、振动、磨损、摩擦力矩等。

在设计时,由于各种原因,会造成产品设计与使用的不适用或脱节,甚至偏离了目标值,这种情况很容易造成产品的早期失效。

轴承失效分析方法

轴承失效分析方法

轴承失效分析方法在分析轴承失效的过程中,往往会碰到许多错综复杂的现象,各种实验结果可能是相互矛盾或者主次不清,这就需要经过反复实验、论证,以获得足够的证据或反证。

只有运用正确的分析方法、程序、步骤,才能找到引发失效的真正原因。

一般情况下轴承失效分析大体可分为以下三个步骤:失效实物和背景资料的收集、对失效实物的宏观检查和微观分析。

1.失效实物和背景材料的收集尽可能地收集到失效事物的各个零件和残片。

充分了解失效轴承的工作条件、使用过程和制造质量等。

具体内容包括:(1)主机的载荷、转速、工作状况等轴承的设计工作条件。

(2)轴承及其相关部位其他零件的失效情况,轴承失效的类型。

(3)轴承的安装运转记录。

运转使用过程中有无不正常操作。

(4)轴承工作中所承受的实际载荷是否符合原设计。

(5)轴承工作的实际转速及不同转速出现的频率。

(6)失效时是否有温度的急剧增加或冒烟,是否有噪声及振动。

(7)工作环境中有无腐蚀性介质,轴承与轴颈间有无特殊的表面氧化色或其他沾污色。

(8)轴承的安装记录(包括安装前轴承尺寸公差的复验情况),轴承原始间隙、装配和对中情况,轴承座和机座刚性如何,安装是否有异常。

(9)轴承运转是否有热膨胀及动力传递变化。

(10)轴承的润滑情况,包括润滑剂的牌号、成分、颜色、粘度、杂质含量、过滤、更换及供给情况等,并收集其沉淀物。

(11)轴承的选材是否正确,用材质量是否符合有关标准或图样要求。

(12)轴承的制造工艺过程是否正常,表面是否有塑性变形,有没有表面磨削烧伤。

(13)失效轴承的修复和保养记录。

(14)同批或同类轴承的失效情况。

在收集实际背景材料工作中,全部满足上述要求是很难的。

但收集到的资料越多,无疑会更有利于得到正确的分析结论。

2.宏观检查对失效轴承进行宏观检查(包括尺寸公差测量和表面状态检查分析),是失效分析最重要的环节。

总体的外观检查,可了解轴承失效的概貌和损坏部位的特征,估计造成失效的起因,察看缺陷的大小、形状、部位、数量和特征,并截取适当部位做进一步的的微观检查和分析。

轴承失效原因及改善方法

轴承失效原因及改善方法

轴承失效原因及改善方法随着当今以工业生产居多的日新月异社会市场经济的飞速发展,相关的工业也暴露出了一系列潜在的结构性问题,其中就包括了大量机械设备零部件使用不当造成资源浪费。

本文零部件中最具代表的轴承为例,分多方面详细了轴承各种失效的可能原因,并对不同的失效方法提出过热了不同针对性的明显改善方法,希望能对相关的工业技术操作人员带来的参考价值,进而能更好地使用轴承,降低社会资源的浪费,让机械设备上的每一个零部件都能够打造出出更大的价值。

<b>轴承是机械设备上的尤为最常用零件,是机械设备运转的核心保证,中会同样也是机械设备中曾极易失效的零部件之一。

在当今工厂的机械设备中,大型机械设备的零部件多采用滚动摩擦组件轴承,一方面由于其相对于滑动摩擦轴承较小极小的摩擦阻力,另一方面也是简易由于其结构的轻便性。

但是对于刮伤滚动轴承这种极易损坏的零部件而言,如果使用方法存在一定缺陷,就极容易造成轴承失效继而导致运转失灵。

失效的原因往往并不单一,而是由人工因素和自然因素多方面形成。

所以,相关技术工作人员应加强自身对于轴承结构的知晓,并熟练掌握安装和使用轴承的正确方法,进而了解垫圈轴承出现异常的多种可能性及其原因,并采取相对应的改善工具,才能延长轴承的使用年限,创造出更大的使用价值。

轴承故障原因类别工业中所采用的轴承,无论是滑动轴承还是滚动轴承,均都会有一定正常的使用年限。

超过这个使用单位成本以后,轴承才会因重复使用过度而正常满足要求报废,这个使用年资我们称之为轴承故障中正常的“疲劳寿命”。

然而从实际情况看来,可以达到正常达致使用年限的轴承并不多见,大部分的轴承都“英年早逝”,由于使用不当或多种自然意外受到损伤,从而导致轴承归零,继而导致机械设备出现故障。

这种并未达到使用年限就发生故障导致失效的情况,由于与其疲劳寿命的定义相反,工业技术操作人员多视作将其称为轴承故障。

引起轴承故障的原因是多种多样的,从表格中不难看出,轴承的失效原因中,不充分的润滑和轴承未能与机器接触良好是关键。

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引㊀ ㊀ 言
影响整个传动系统的性能ꎮ 为提高变速器的可靠性ꎬ 采用台 架试验的方法来验证变速器的疲劳可靠性是变速器样机定型 的主要依据 [1ꎬ2] ꎮ 故障特征参数的提取是变速器疲劳失效分析中关键性的
图 1㊀ 变速器疲劳试验台架
变速器作为汽车传动系统的关键部件ꎬ 其疲劳寿命直接
一环ꎮ 但汽车变速器是由多对齿轮副㊁ 多根轴和多个轴承组 成的复杂系统 [3] ꎻ 当其中的一个部件出现故障后ꎬ 又会导 致其他部件的二次损伤ꎬ 因而导致变速器疲劳失效时多个故 障同时存在ꎬ 这些都给故障特征参数的提取带来了一定的困 难ꎮ 基于 Hilbert 变换的包络解调技术能从调制信号中有效 分离出调制波ꎮ 通过对调制波的频谱分析ꎬ 可以实现滚动轴 承故障的诊断
㊀ 2014 中国汽车工程学会年会论文集
2014CG ̄ TT034

1089
商用车变速器疲劳试验轴承失效分析
刘亚琼1 ꎬ 王铁1 ꎬ 武志斐1 ꎬ 周驰1 ꎬ 马勇1 ꎬ2
1������ 太原理工大学 车辆工程系 2������ 中国重汽集团大同齿轮有限公司
相结合的方法ꎬ 提取变速器台架疲劳试验轴承失效的故障特征参数ꎬ 为变速器疲劳寿命预测ꎬ 以及样机的改进和定型提供一 定的依据ꎮ ʌ 关键词ɔ ㊀ 变速器疲劳试验ꎬ 轴承ꎬ 失效分析
2014CG ̄ TT034
1091
a) ㊁ b) ㊁ c) 和 d) 分别为第五㊁ 第四㊁ 第三和第二循环 Hilbert 包络图
图 3㊀ Hilbert 包络图 ( 续)
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2014 中国汽车工程学会年会论文集㊀
㊀ ㊀ 因为滚动体并非纯滚动ꎬ 另外ꎬ 实际轴承中存在几何误 由于变速器结构的复杂性ꎬ 以及输入转速的波动ꎬ 易造成故 障频率及其谐波和轴频及其谐波混淆ꎮ 例如: 轴承③外圈故 100Hz 混淆ꎮ 因而有必要先通过 FFT 在低频段找到各轴转 频ꎬ 各轴转频如图 4 所示ꎬ 得输入轴转频为 25������ 12Hzꎬ 排除 干扰ꎬ 同时 99������ 91Hz 为保持架故障频率 12������ 47Hz 的 8 倍ꎬ 而 轴承③的滚动体个数为 8ꎬ 与公式 (4) 和 (7) 的比值相吻 合ꎻ 而轴承③保持架 5 阶谐频 62������ 43Hz 邻近的 63������ 25Hz 则对 应输出轴转频 31������ 63Hz 的两倍ꎮ 障频率 99������ 91Hz 易 和 理 想 输 入 轴 转 频 25Hz 的 四 阶 谐 频
图 4㊀ 低频段频谱
频率及其前 7 阶谐频㊁ 外圈故障频率及其前 4 阶谐频和内圈 故障频率及其 2 阶谐频ꎬ 因而可判定此时轴承③保持架 ㊁ 外 圈和内圈均出现一定程度故障 ꎻ 图 3b) 中 ꎬ 可得轴承 ③ 的
图 3a) 中ꎬ 由 Hilbert 谱可以找到轴承 ③ 的保持架故障
试验过程中ꎬ 轴承③ 在第三循环开始保持架出现轻微故障ꎬ
ʌ 摘要ɔ ㊀ 为验证改进后某商用车变速器的可靠性ꎬ 对其进行了台架疲劳试验ꎮ 本文通过采用 FFT 和 Hilbert 包络谱分析
Bearing Failure Analysis for Commercial Vehicle Transmission Fatigue Test
Liu Yaqiong1 ꎬ Wang Tie1 ꎬ Wu Zhifei1 ꎬ Zhou Chi1 ꎬ Ma Yong1ꎬ2 1������ Department of Vehicle Engineeringꎬ Taiyuan University of Technology 2������ China National Heavy Duty Truck Group Datong Gear Co������ ꎬ Ltd������
fi 轴承② 轴承③ 44������ 99 97������ 33 fo 154������ 42 64������ 99
| n1 - n2 | dcosa 1- D 120
(
)
2������ 2㊀ 故障频率
对其进行谱分析ꎬ 就可以得到包络谱ꎮ
个数ꎻ d 为滚动体直径ꎻ D 为轴承节径ꎻ α 为轴承接触角ꎮ 表 2㊀ 变速器五档时各轴承故障频率
转速 / r������min - 1 啮合频率 / Hz 转频 / Hz
525㊀ 566������ 62
本疲劳试验在第六循环五档时ꎬ 主试箱振动和噪声较大ꎬ
a) ㊁ b) ㊁ c) 和 d) 分别为第五㊁ 第四㊁ 第三和第二循环 Hilbert 包络图
图 3㊀ Hilbert 包络图
㊀ 2014 中国汽车工程学会年会论文集
图 5㊀ 轴承③最终失效图
3㊀ 结论
准确提取各轴实际转频ꎬ 有效防止其与邻近故障频率的混 淆ꎬ 利于故障频率的提取ꎮ 率ꎮ 本文通过分析每个循环的五档振动可得ꎬ 在变速器疲劳 第四循环轴承外圈也开始出现轻微故障ꎬ 第五循环轴承内圈 开始出现故障ꎬ 到第六循环整个轴承都出现故障ꎮ 2) 基于 Hilbert 包络谱分析可有效提取出轴承的故障频 1) 通过增加采样时间来提高频率分辨率ꎬ 再通过 FFT
参 考 文 献
[1] ㊀ 王铁ꎬ 赵富强ꎬ 张瑞亮ꎬ 等 ������ 变速器加速疲劳试验方 [2] ㊀ 赵富强 ������ 商用车变速器疲劳实验特征辨识与寿命预测 [3] ㊀ 杨宇ꎬ 于德介ꎬ 程军圣 ������ EMD 和 AR 模型在汽车变速 器 轴 承 故 障 诊 断 中 的 应 用 [ J ] . 汽 车 工 程ꎬ 2004 (6) : 743 ̄ 746������ [ D] . 太原: 太原理工大学ꎬ 2012������ 法分析 [ J] . 汽车工程ꎬ 2013ꎬ 12: 1078 ̄ 1083������ [4] ㊀ 黄中华ꎬ 谢雅 ������ 基于 Hilbert 变换的滚动轴承内环和外 [5] ㊀ 蔡艳平ꎬ 李艾华ꎬ 石林锁ꎬ 等 ������ 基于 EMD 与谱峭度 的滚动轴承故障检测改进包络谱分析 [ J] . 振动与冲 击ꎬ 2011 (2) : 167 ̄ 172ꎬ 191������ 2011 (7) : 1992 ̄ 1996������ 环故障 诊 断 [ J ] . 中 南 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 ) ꎬ
[4]
传感器尽量布置在轴承座位置ꎬ 噪声传感器正对主试箱ꎬ 且 相距 50cmꎮ 本文仅分析主试箱ꎬ 其结构和振动信号测点示 意图如图 2 所示ꎮ
试验过程对主试箱与陪试箱进行振动噪声测试ꎮ 加速度
和 Hilbert 包络谱分析相结合的方法ꎬ 提取变速器台架疲劳 试验轴承失效的故障特征参数ꎬ 为变速器疲劳寿命预测ꎬ 以 及样机的改进和定型提供一定的依据ꎮ
五档为超速档ꎬ 变速器各轴转速相对较高ꎬ 振动较大ꎬ
2������ 3㊀ 振动信号分析
率ꎬ 采集仪采样频率取 24kHzꎬ 单次采样时间 60sꎬ 因而频 率分辨率为 0������ 0167Hzꎮ 针对轴承②和③ꎬ 分析离其较近的 5 图如图 3 所示ꎮ #传感器的信号ꎬ 第六循环五档轴承已损坏严重ꎬ 不利于故 障特征频率的提取ꎬ 因而分析前五个循环ꎬ 其 Hilbert 包络 由于变速器结构复杂ꎬ 为了便于分析并提高频率分辨
ꎮ 本文通过采用 FFT ( 快速傅里叶变 换 )
1㊀ 变速器疲劳试验
1������ 1㊀ 疲劳试验台架
用无级变速交流电动机驱动ꎬ 通过调整负载电动机的励磁电 压实现加载ꎮ 试验台架如图 1 所示ꎮ
本变速器疲劳寿命试验采用电封闭式试验台架ꎮ 台架采
1# ~ 9#
加速度传感器㊀ Z1 ~ Z13
图 2㊀ 主试箱结构和测点示意图
a [ ( 1 - dcos D ) ]
由此得到信号 z( t) 的包络为: | z( t) | =

^ ( t) z( t) = x( t) + jx ^ ( t) x ( t) + x

式中ꎬ n1 为轴承内圈转速ꎻ n2 为轴承外圈转速ꎻ z 为滚动体 由 (4) ~ (7) 式得故障频率见表 2ꎮ
差和安装误差ꎮ 因此ꎬ 在包络谱图上寻找故障特征频率时ꎬ 可在理想特征频率值附近寻找近似频率来做故障诊 断 [5] ꎮ
保持架故障频率及其前 14 阶谐频和外圈故障频率及其 2 阶 谐频ꎬ 因而可判定此时轴承③保持架出现一定程度故障ꎬ 外 圈出现轻微故障ꎻ 图 3c) 中ꎬ 可得轴承 ③ 的保持架故障频 率及其前 3 阶谐频ꎬ 因而可判定此时轴承③保持架出现轻微 故障ꎻ 图 3d) 中ꎬ 未出现轴承 ③ 的任何故障频率ꎬ 可知此 时轴承③正常ꎮ 轴承③最终失效图如图 5 所示ꎮ
fr 65������ 81 17������ 2 fh 12������ 17 2������ 65
故障频率相比其他档位更加容易提取ꎬ 因此本文仅针对该变 速器循环到五档的信号进行分析ꎮ 五档时各轴转频及各齿轮 副啮合频率见表 1ꎮ 表 1㊀ 变速器五档时各轴转频及各齿轮副啮合频率
一轴Ⅰ 1500 525 25 中间轴Ⅱ 828������ 95 13������ 82 1888������ 16 566������ 62 31������ 48 二轴Ⅲ
齿轮㊀ ① ~ ⑤
轴承
㊀㊀ 国家 863 计划项目 (2012AA040104) 资助ꎮ
1090 1������ 2㊀ 试验方案
2014CG ̄ TT034
2014 中国汽车工程学会年会论文集㊀
停止试验拆箱ꎬ 发现轴承 ③ 损坏严重ꎬ 轴承 ② 出现一定程度 磨损ꎬ 其中轴承②为内外圈均转动ꎬ 轴承 ③ 为外圈固定ꎬ 内 圈转动ꎮ 当轴承元件 ( 包括外圈㊁ 内圈㊁ 滚动体和保持架 ) 击ꎬ 出现故障频率ꎮ 故障特征频率计算经验公式如下: 外圈故障频率: 内圈故障频率: f1 = f0 = | n1 - n2 | z dcosa 1- D 120 的工作表面出现局部缺陷时ꎬ 会通过频率产生一系列宽带冲
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