轴承失效分析

Raceway滚道


Roller滚子
划 痕
润滑不当引起的擦伤 特征：
— 滚子或滚道沿轴向出现磨痕
原因： — 没有形成承载油膜
— 润滑剂污染
补救措施： — 采用高粘度且含有EP添加剂的润滑
剂
— 缩短润滑剂的更换周期 — 对润滑剂进行过滤
— 改善密封
压痕和冲击
压痕 Brinnelling
假性压痕：磨损 False brinnell：fretting
保持架损坏
现象：保持架边缘出现磨损
原因：
润滑剂中含有硬质颗粒
贫油或润滑剂选择错误 补救措施： 确保装配环境清洁 过滤润滑剂 确保足够润滑
七、保持架损坏
现象：保持架外径面被轴承外圈擦伤
原因： 转速太快
保持架选型错误
补救措施： 选择适合的保持架
保持架损坏
由于振动应力导致保持架铆接处断裂
二、滚动接触面出现的失效现象
从不同的运转轨迹可以 看出不同的载荷方式,是 点载荷还是圆周载荷
常规径向负荷区域
常规径向负荷区域
360°
150°
旋转内圈负荷
常规径向负荷区域
150°
360°
组合（径向和轴向）负荷
轴向（推力）负荷
滚动接触面－偏离运行轨道
带有隐患的运行轨迹
轴承座偏心（偏斜）
轴偏心（偏斜）
+ 540 C
– 一般轴承可在温度达120° C 的条件下使用
– 过高的温度可导致硬度下降
– 大约降低2-4点洛氏硬度可减少寿命 50%
受热造成的裂痕
– 过度滑动和/或不 足的润滑 – 高磨擦热量 – 裂痕出现在滑动 方向的正确角度 上
五、腐蚀损坏

产生的原因： 主要是由于湿气或水从损伤的、破损的或不适当的密 封圈进入轴承，或者是轴承座内温度变化，内部空气冷 凝，水份不断积聚所造成的。 主要表现为： 滚动体、滚道和保持架上带有渣状物呈红色或褐色 振动和噪音增大，磨损加剧 游隙增大或预载减小 预防措施 改善周围环境，或提供外部密封系统 使用带良好密封的轴承 使用耐潮的润滑剂
润滑不当引起的表面初始疲劳
润滑不当造成磨损的过程
外部颗粒引起疲劳损坏
异物会造成研磨损伤、擦伤、槽痕、圆周线痕或
碎屑污染等影响
补救措施： 1.彻底清理轴承及其配合件，可能的话可进行涂 层处理。 3.改善密封结构，防止杂质再次进入轴承
4.操作前冲洗油路，过滤润滑油
疲劳损坏
对中不良引起疲劳裂痕
CE AN M
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INFLUENC
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维护
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NC
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腐蚀损坏
侵蚀性物质引起的腐蚀
轴承外圈内侧出现“孔穴” 腐蚀 滚道表面出现黑色的蚀痕
腐蚀损坏
外圈的滚道出现黑色腐蚀 水渗入润滑脂
潮湿引起的腐蚀
锈蚀
锈蚀带来 的失故障
六、划 痕

打滑：在没有施加负荷的情况下滚子与滚道的滑动磨损产生划 痕 现象 滚道表面发生蠕变 滚子表面产生麻点 原因 在贫油和低承载区内，滚动体在 滚道上打滑并在进入承载区时加 速 急剧变速 措施 提高预紧力或减小轴承游隙 使用较低承载能力的轴承 保证足够大的载荷 (试运转） 改善润滑剂
判断轴承所在位置和接触面
失效原因查找



收集运行数据、监控数据 采集润滑剂样本 检查轴承环境 评估安装条件下的轴承状态 标记安装位置 卸下、标记并包装轴承和零件 检查轴承座
进行分析



检查轴承和零件 记录目测的观察结果 使用失效模式排除不可能的原因并确 定实效的根本原因 如需要联系外界人员以获得帮助 若有必要开始修理
球面滚子轴承保持架出现断裂现象
由于采用了不当的加热设备进行加热，导 致塑料保持架出现烧融现象
过载
– 静态或冲击负荷 – 塑性变形 – 滚动元件间隔出现凹陷现象 – 操作造成的损坏
过载导致保持架塑性变形
安装中出现的损坏（敲击过载）
颗粒造成的凹痕
– 局部过载 – 颗粒的过度滚动 = 凹痕 – 由低碳钢/硬化钢/硬质矿物颗粒造成
表面损伤引起的剥落
Point surface-origin spall 典型的轴向扩展
Typical, axial propagation
疲劳损坏
滚道表面出现与滚子节距相同的擦伤痕迹，滚子或滚
道变粗糟，表面材料的卷起。在对中不良的情况下， 异物粘附在滚子上导致冷擦伤。
疲劳剥落现象
边部偏载
不匀称磨损Uneven wear
滚动接触面-磨损痕迹
深沟球轴承内径的运转轨迹倾斜 （偏移） 圆锥滚子轴承滚动接触面疲劳磨损

原因

轴承安装不当 贫油或润滑剂中有水分污 染 现象 低承载区滚道暗灰 高承载区压力抛光


运转温度过高 (在工作温度下 润滑剂的粘度过低） 措施 提高润滑及润滑剂的粘度 调整轴承安装位置
存在圆度偏差的轴承座
过度配合——预负荷
过度配合——预负荷
偏心径向负荷
不平衡负荷
滚动接触面－偏离运行轨道
偏斜 Misalignment
轴承座孔 HOUSING 中心线 BORE
轴中心线
SHAFT
偏斜 Misalignment
小端面载荷集中Stress on small end
偏斜 Misalignment

操作不当Handling Damage
凿伤 Gouging
操作不当Handling Damage
外圈边缘损伤 Cup edge damage
压痕 Brinnelling

真性压痕: 以滚子为间隔, 由不正当的操作或 冲击造成的凹痕
特征：
内圈沿轴向出现贯穿性裂纹
外圈沿轴向出现局部裂纹和破裂
影响轴承性能的主要因素
IN F
LUEN CES
IN
IN F
LUEN CES
IN
F
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INFLUENC
INFLUENC
ES
F
E LU
E LU
S NCE
S NCE
安装
E
E
NC
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INF L
污染
E
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INF L INF L
INF L
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S
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轴承性能
过电流损坏
连续过电流产生的连续条纹
电流腐蚀
过电流损坏
过电流主要是静电、接线错误、接地不 当、绝缘不够而造成轴承严重损伤，主 要表现为局部熔化造成凹坑或连续凹槽 导致噪音和振动。
措施：使用绝缘轴承 （陶瓷镀层或陶瓷球轴承） 绝缘滚动轴承含有极耐磨损的氧化物陶 瓷层，可防止电流通过造成的损伤。
电流通过的解决方案
圆锥滚子轴承端面的划痕
滚子与挡边接触面
当滚子的端面与挡边接触时，在挡边或滚子 的端面上产生的咬粘现象
主要原因: 重载和/或高速下润滑不充分
滚子端面（与挡边）粘性磨损
滚子与挡边接触面
原因 球面滚子轴承上过大的轴向力 高温（热膨胀引起预载） 预防措施 恰当调整轴承安装位置 改善润滑 (提高润滑剂粘度, EP添加剂, 润滑剂量)
组合式深沟球轴承
绝缘涂层
九、密封圈损坏
密封圈的横截面新旧对比
新的密封圈 用旧的密封圈
密封圈损坏
贫油或工作温度过高造成密封唇处出现磨损和破裂
轴承失效后，我们应该做什么？
判断分析步骤：
分析轴承所在位置能承受径向还是轴向的力 判断轴承的运转轨迹 检查滚动体（如外圈直径和端面） 判断挡边与滚子或保持架的接触 判断保持架
四、疲劳损坏
经典疲劳引起裂痕
症状： 轴承材料出现麻点或脱落，我们通常叫蚀损斑。 原因： 润滑不良(贫油)，或受污物的作用而产生的。
由于滚珠的几何变形和弹性变形。在剧烈变化的荷载下润滑油膜破裂， 造成金属与金属的摩擦（球与滚道），引起接触表面由于粘连作用而发 生破裂，也就是蚀损斑。
疲劳损坏－外部颗粒引起疲劳裂痕
轴承运转轨迹偏移 滚道边缘受载区产生疲劳
磨损
补救措施：
调整轴承的安装位置，避 免静态过载和冲击载荷。
对磨磨损
（研磨磨损）
滚子与轨道的擦伤（粘性磨损）
Hale Waihona Puke Baidu
振动引起的磨损
温度色变
»
» »
150 -- 177 C
177 -- 205 C 205 -- 260 C
»
»
+ 260 C
检测到的初期阶段失效
经过1000小时运转后的失效
经过1200小时运转后的失效
在出现蚀损斑后如未及时发现，它会沿循环方向呈V型扩展，越来 越大，导致轴承失效
疲劳损坏－外来颗粒污染
软质颗粒引起的凹痕较浅并有 较平的边缘突起
硬质颗粒引起的凹痕深并有高 的边缘突起
脆性(尖锐性)颗粒在轴承运转中 破碎，并引起具有高边缘突起 的大量凹痕
疲劳损坏
滚动体滚过硬质颗粒时所产生的塑性变形
滚动体
突起区域 润滑油膜厚度
极端局部应力区域 材料塑性压缩区域 残余应力发展
WL40-01-95 D
剥落 Spalling

循环疲劳 Cyclic fatigue
内部杂质引起的剥落
Inclusion-origin spall
内部杂质引起的剥落
Inclusion-origin spall 盾形或细砾状痕迹Chevron or beach marks
S NCE
润滑
E
INF L
U
圆柱滚子轴承受 高温导致压痕
原因分析： — 轴承的工作游隙太小（尤其对于高速旋转的轴承） — 润滑不当（润滑剂太多，搅油导致发热） — 由于外部过热，导致径向产生预紧力 — 由于保持架断裂，滚子的滚动受阻
三、滚子与挡边接触面
正常运转情况下圆锥滚 子轴承的挡边运转痕迹
由于外界颗粒的侵入导 致挡边产生划痕
操作造成的损坏
– 局部过载 – 由坚硬/锋利的物 体造成的刻痕
安装使用不当造成的失效
操作造成的损害
八、电蚀磨损
– 高电流 = 放电现 象
– 即时的本地加热 可导致熔化和/或 焊接现象的产生 – 放电痕达到100 µm
电压过高引起的腐蚀现象
电蚀磨损——电压过高
电流通过引起的失效
过电流损坏
深沟球轴承在连续过电流的情况下造成外圈连续沟槽的条纹。
轴承失效分析
哈尔滨轴承制造有限公司 高级工程师 张文
一、配合面
圆柱滚子轴承内孔与轴产生磨损腐蚀
轴承内孔与轴慢慢 滑动造成抓痕
在外圈的固定的承 重点出现摩擦腐蚀
蠕动腐蚀
配合不当



现象 配合面上带有黑褐色斑点以及残留物 安装面磨损 运转噪声可能加剧 旋转部件可能发生断裂 原因 配合过松，导致配合件间产生微观相 对运动 轴或轴承座孔的形状偏差过大 预防、措施 选用合理的配合公差 提高轴或轴座的圆度和粗糙度 安装时在与轴承配合的部分涂敷合适 的润滑剂
原因：
－轴承打滑 －配合太紧 －轴不匀整粗糙 －圆度超差 －外圈支撑不好
补救措施：
－改善润滑 －正确选择配合 －修正轴表面 －改善轴圆度 －提高相关支撑
滚动接触面－布氏压痕
深沟球轴承承受巨大轴向 力时挤压球导致压痕
失效原因：
轴承轴向过载，超过了最 大允许的赫兹应力
注意： 过载会导致轴承强烈破碎
滚动接触面-压痕