滚动轴承的几种失效形式

滚动轴承的几种失效形式

滚动轴承是将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦损失的一种精密的机械元件。滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成，内圈的作用是与轴相配合并与轴一起旋转；外圈作用是与轴承座相配合，起支撑作用；滚动体是借助于保持架均匀的将滚动体分布在内圈和外圈之间，其形状大小和数量直接影响着滚动轴承的使用性能和寿命；保持架能使滚动体均匀分布，防止滚动体脱落，引导滚动体旋转起润滑作用。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.常见的失效形式有磨损、腐蚀、蠕动、烧伤、电蚀、尺寸变化。

一、磨损

在力的作用下，两个相互接触的金属表面相对运动产生摩擦，形成摩擦副。磨擦引起金属消耗或产生残余变形，使金属表面的形状、尺寸、组织或性能发生改变的现象称为磨损。

磨损过程包含有两物体的相互作用、黏着、擦伤、塑性变形、化学反应等几个阶段。其中物体相互作用的程度对磨损的产生和发展起着重要的作用。

磨损的基本形工有：疲劳磨损、黏着磨损、磨料（粒）磨损、微动磨损和腐蚀磨损等。

产生磨损的主要原因：

A、异物通过了密封不良的装置（或密封圈）进入了轴承内部。

B、润滑不当。如润滑油中的杂质未过滤干净、润滑方式不良、润滑剂选用不当、润滑剂变质等。

C、零件接触面上的材料颗粒脱离，

D、锈蚀。如，由于轴承使用温度变化产生的冷凝水、润滑剂中添加剂的腐蚀性特质等原因形成的锈蚀。

实际中多数磨损属于综合性磨损，预防对策应根据磨损的形式和机理分别采取措施。

对于微动磨损，可以采用小游隙或过盈配合来减少使用过程中的微动磨损；可在套圈与滚动体之间采用稀润滑剂润滑或分别包装来减少运输过程的微动磨损；另外，轴承应放在无振动环境下保管，或将轴承内外圈隔离存放可以防止保管过程中产生的微动磨损。

对于黏着磨损可以采取提高加工精度、增强润滑效果等措施来解决。

对于磨料（粒）磨损，可以采用表面强化处理、表面润滑处理（如渗硫、磷化、表面软金属膜涂层等）、改善轴承密封结构、提高零件加工精度、保证润滑油过滤质量、减少制造和使用过程中对表面的损伤等方法来解决。

对于腐蚀磨损，应减少轴承使用环境中腐蚀物质的侵入、对零件表面进行耐腐蚀处理或采用耐腐蚀材料制造产品等手段来解决。另外，还可以从产品结构设计和制造的角度进行改进，如提高零件的加工精度、减少磨削加工中产生的变质层、保证弹性流体动压润滑膜等实现预防磨损的目的。

二、腐蚀

金属与其所处环境中的物质发生化学反应或电化学反应变化所引起的消耗称为腐蚀。

金属腐蚀的形式多种多样，就金属与周围介质作用的性质来分可以分为化学腐蚀和电化学腐蚀两类

化学腐蚀是由于金属与周围介质之间的纯化学作用引起的。其过程中没有电流产生，但有腐蚀物质产生。这种物质一般都覆盖在金属表面上形成一层疏松膜．化学反应形成的腐蚀机理比较简单，主要是物体之间通过接触产生了化学反应，如金属在大气中与水产生的化学反应形成的腐蚀（又称为锈蚀）

电化学腐蚀是由于金属与周围介质之间产生电化学作用引起的。其基本特点是在腐蚀的同时又有电流产生。电化学反应的腐蚀机理主要是微电池效应。

就滚动轴承而言，产生腐蚀的主要原因有：

A、轴承内部或润滑剂中含有水、碱、酸等腐蚀物质

B、轴承在使用中的热量没有及时释放，冷却后形成水分

C、密封装置失效

D、轴承使用环境湿度大

E、清洗、组装、存放不当

腐蚀产生部位：零件各表面都会有。按程度有腐蚀斑点或腐蚀坑（洞），斑点和蚀坑一般呈零星或密集分布，形状不规则，深度不定，颜色有浅灰色、红褐色、灰褐色、黑色。

对于金属材料来说，消除腐蚀是比较困难的，但可以减缓腐蚀的发生，防止轴承与腐蚀物质接触，可以通过合金化，表面改性等方法提高耐腐蚀能力，使得金属表面形成一层稳定致密与基体结合牢固的钝化膜。

三、蠕动

受旋转载荷的轴承套圈，如果选用间隙配合，在配合表面上会发生圆周方向的相对运动，使配合面上产生磨擦、磨损、发热、变形，造成轴承不正常损坏。这种配合面周向的微小滑动称为蠕动或爬行。

蠕动形成的机理是当内圈与轴配合过盈量不足时，在内圈与轴之间的配合面上因受力产生弹性变形而出现微小的间隙，造成内圈与轴旋转时在圆周方向上的不同步、打滑，严重时在压力作用下发生金属滑移。在外圈与壳体也同样会出理类似的情况。

蠕动形貌特征在一些方面具有腐蚀磨损和微动磨损的某些特征。蠕变在形成过程中也有一些非常细小的磨损颗粒脱落并立即局部氧化，生成一种类似铁锈的腐蚀物。其区别主要根据它们的位置和分布来判断，如果零件没有受到腐蚀又出现了褐色锈斑，锈斑的周围常常围绕着一圈碾光区，出现的部位又在轴承的配合表面上，那么可能就是蠕动。发生蠕动的配合面上，或出现镜面状的光亮色，或暗淡色，或咬合状，蠕动部位与零件原表面有明显区别。

在轴承的端面由于轴向压紧力不足。或悬臂轴频繁挠曲，运转一定时间后也会出现蠕动的特征。

产生蠕动的主要原因是内，外圈与轴或轴承座的配合过盈量不足，或载荷方向发生了变化。

预防的措施：采用过盈配合并适当提高过盈量，在采用间隙配合的场合的场合可用黏结剂将两个配合面固定或沿轴（或轴承座）的轴向方向将轴承紧固。

四、烧伤

轴承零件在使用中受到异常高温的影响，又得不到及时冷却，使零件表面组织产生高温回火或二次淬火的现象称为烧伤。

烧伤产生的主要原因是润滑不良、预载荷过大、游隙选择不当、轴承配置不当、滚道表面接触不良、应力过大等因素所致。如：

A、在轴向游动轴承中，如果外圈配合的过紧，不能在外壳孔中移动；

B、轴承工作中运转温度升高，轴的热膨胀引起很大的轴向力，而轴承又无法轴向移动时；

C、由于润滑不充分，或润滑剂选用不合理、质量问题、老化和变质等；

D、内外圈运转温度差大，加上游隙选择不当，外圈膨胀小内圈大呈过盈导致轴承温度急剧升高；

E、轴承承受的载荷过大和载荷分布均匀，形成应力集中；