轴承常见失效形式
滚动轴承失效的四种形式
滚动轴承失效的四种形式
滚动轴承的失效主要有以下四种形式:
1、疲劳点蚀:滚动轴承在载荷作用下,滚动体与内、外滚道之间将产生接触应力。
轴承转动时,接触应力是循环变化的,当工作若干时间以后,滚动体或滚道的局部表层金属脱落,使轴承产生振动和噪声而失效。
2、塑性变形:当轴承的转速很低或间歇摆动时,轴承不会发生疲劳点蚀,此时轴承失效是因受过大的载荷(称为静载荷)或冲击载荷,使滚动体或内、外圈滚道上出现大的塑性变形,形成不均匀的凹坑,从而加大轴承的摩擦力矩,振动和噪声增加,运动精度降低。
3、磨料磨损:在轴承组合设计时,轴承处均设有密封装置。
但在多尘条件下的轴承,外界的尘土、杂质仍会侵入到轴承内,使滚动体与滚道表面产生磨粒磨损。
如果润滑不良,滚动轴承内有滑动的摩擦表面,还会产生粘着磨损,轴承转速越高,粘着磨损越严重。
经磨损后,轴承游隙加大,轴承游隙加大,运动精度降低,振动和噪声增加。
4、安装问题:安装不当也可能导致滚动轴承失效。
阐述滚动轴承主要失效形式。
阐述滚动轴承主要失效形式。
滚动轴承是一种常见的机械元件,被广泛应用于各种机械设备中。
然而,由于长时间的使用或其他原因,滚动轴承会出现各种失效现象。
本文将阐述滚动轴承的主要失效形式。
1. 疲劳失效:滚动轴承长时间运转会受到周期性的载荷,这会导致轴承材料的疲劳破坏。
疲劳失效是滚动轴承最常见的一种失效形式。
在高速旋转或载荷较大的情况下,疲劳失效会更加严重。
2. 磨损失效:滚动轴承在工作时,滚动体与滚道、保持架之间会产生相对滑动,引起摩擦和磨损。
长时间的磨损会导致滚道和滚珠的形状变化,甚至出现凹坑和裂纹,从而影响轴承的正常运转。
3. 腐蚀失效:在潮湿、腐蚀性介质环境下,滚动轴承容易受到腐蚀,导致金属表面产生氧化、锈蚀等现象。
腐蚀会降低轴承的表面质量和硬度,进而影响其承载能力和使用寿命。
4. 偏磨失效:轴承在使用过程中,如果安装不当或者受到外力影响,可能会导致轴承的滚动体和滚道之间产生不均匀的接触压力,从而引起偏磨。
偏磨会导致滚动体表面形成凹坑,加剧磨损和摩擦,最终导致轴承失效。
5. 堵塞失效:滚动轴承在工作过程中,如果进入过多的灰尘、杂质等异物,会导致滚动体和滚道之间的接触变得不平滑,从而增加磨损和摩擦。
严重的堵塞会使轴承卡死,无法正常运转。
6. 热损失效:滚动轴承在高速旋转或载荷较大的情况下,会产生大量热量。
如果无法及时散热,轴承温度会升高,导致润滑油失效,进而影响轴承的润滑和运转。
过高的温度还会引起轴承材料的热膨胀,导致轴承失效。
7. 错位失效:滚动轴承在受到外力或安装不当等原因影响时,可能会出现滚动体和滚道之间的错位现象。
错位会导致滚动体和滚道之间的接触不均匀,增加了磨损和摩擦,最终导致轴承失效。
滚动轴承的主要失效形式包括疲劳失效、磨损失效、腐蚀失效、偏磨失效、堵塞失效、热损失效和错位失效。
了解这些失效形式,可以帮助我们更好地维护和保养滚动轴承,延长其使用寿命,提高机械设备的可靠性和性能。
同时,在设计和选择滚动轴承时,也应考虑其抗疲劳、抗磨损、抗腐蚀等性能,以满足实际工作条件的要求。
轴承失效的九个阶段
轴承失效的九个阶段
轴承失效通常可以分为以下九个阶段:
1. 起始阶段:在此阶段,轴承可能会出现金属疲劳、表面裂纹、凹坑等初期损伤。
2. 弹性阶段:在此阶段,轴承可能会出现弹性变形,但通常不会对轴承的性能产生明显影响。
3. 塑性阶段:在此阶段,轴承可能会出现塑性变形,轴承内部的金属开始发生塑性变形,可能会导致轴承形状的改变。
4. 疲劳阶段:在此阶段,轴承可能会出现疲劳裂纹,由于长期的应力作用,轴承表面可能会出现微小裂纹,这可能会导致轴承的强度和耐久性下降。
5. 磨损阶段:在此阶段,轴承可能会出现磨损,由于长期摩擦和磨损,轴承表面可能会出现磨损、磨粒等现象。
6. 过热阶段:在此阶段,轴承可能会因为摩擦产生过多的热量,导致轴承温度过高,进而热膨胀、塑性变形。
7. 润滑不良阶段:在此阶段,轴承可能会因为润滑不良而出现干磨、润滑膜破裂等现象,进而导致轴承的运转不稳定。
8. 失效阶段:在此阶段,轴承已经无法正常工作,可能会发生严重
的磨损、断裂、脱层等故障,导致轴承失效。
9. 结束阶段:在此阶段,轴承已经完全失效,无法继续使用,需要进行更换和修复。
轴承主要失效形式
轴承的主要失效形式1、剥离损伤状态:轴承在承受旋转载荷时,内圈、外圈的滚道或滚动体面由于滚动疲劳而呈现鱼鳞状的剥离现象。
原因:载荷不当;安装不良(非直线性);力矩载荷;异物进入、进水;润滑不良、润滑剂不合适;轴承游隙不适当;轴承箱精度不好、轴承箱的刚性不均、轴的挠度大;生锈、侵蚀点、擦伤和压痕(表面变形现象)。
措施:检查载荷的大小;改善安装方法、改善密封装置、停机时防锈;使用适当粘度的润滑剂、改善润滑方法;检查轴和轴承箱的精度;检查游隙。
2、剥离损伤状态:呈现出带有轻微磨损的暗面,暗面上由表及里有多条深至5~10μm,的微小裂缝,并在大范围内发生微小脱落(微小剥离)。
原因:润滑剂不合适;异物进入了润滑剂内;润滑剂不良造成表面粗糙;配对滚动零件的表面质量不好。
措施:选择润滑剂;改善密封装置;改善配对滚动零件的表面粗糙度。
3、卡伤损伤状态:卡伤是指由于在滑动面的微小烧伤汇总而产生的表面损伤,表面为滑道面、滚道面圆周方向的线状伤痕。
滚子断面的摆线状伤痕靠近滚子端面的轴环面的卡伤。
原因:过大载荷、过大预压;润滑不良;异物咬入;内圈外圈的倾斜、轴的挠度;轴、轴承箱的精度。
4、擦伤损伤状态:所谓擦伤,是在滚道面和滚动面上,由随着滚动的打滑和油膜热裂产生的微小烧伤汇总而成的表面损伤。
原因:高速轻载荷;急加减速;润滑剂不适当;水的进入。
措施:改善预压;改善轴承游隙;使用油膜性好的润滑剂;改善润滑防震;改善密封装置。
5、断裂损伤状态:由于对滚道的挡边或滚子角的局部施加冲击或过大载荷,而使其一小部分断裂。
原因:安装时受到了打击;载荷过大;跌落等;使用不良。
措施:改善安装方法(采用热装、使用适当的工具夹);改善载荷条件;轴承安装到位,使挡边受支承。
6、裂纹、裂缝损伤状态:滚道轮或滚动体有事会产生裂纹损伤。
如果继续使用,裂纹将发展为裂缝。
原因:过大过盈量;过大载荷、冲击载荷;剥落有所发展;由于滚道轮或安装构件的接触而产生的发热和微震磨损;蠕变造成的发热;锥轴的锥角不良;轴的圆柱度不良;轴台阶的圆角半径比轴承倒角大而造成与轴承倒角的干扰。
滚动轴承的失效形式及寿命计算
轴承寿命曲线
滚动轴承的失效形式及寿命计算
1.3 基本额定动载荷及寿命计算
大量试验表明:对于相同型号的轴承,在不同载荷F1, F2 , F3 ,…作用下,若轴承的 寿命分别为L1 , L2 , L3 ,… (106转),则它们之间有如下的关系:
滚动轴承的失效形式及寿命计算
1.4 当量动载荷的计算
滚动轴承的基本额定动载荷是在一定条件下确定的。对向心轴承是指承受纯径向载荷; 对推力轴承是指承受中心轴向载荷。如果作用在轴承上的实际载荷与上述条件不一样,必须 将实际载荷换算为与上述条件相同的载荷后,才能与基本额定动载荷进行比较。换算后的载 荷是一种假定的载荷,称为当量动载荷。径向和轴向载荷分别用Fr和Fa表示。
对于向心轴承,径向当量动载荷P与实际载荷Fr和Fa的关系式为
径向轴承只承受径向载荷时,其当量动载荷为
推力轴承只能承受轴向载荷,其当量动载荷为
滚动轴承的失效形式及寿命计算
1.1 主要失效形式
1. 滚动体ห้องสมุดไป่ตู้力
滚动轴承在通过轴心线的轴向载荷(中心轴向载荷)犉犪作用下,可认为各滚动体所承 受的载荷是相等的。当轴承受纯径向载荷Fr作用时(见图),由于各接触点上存在弹性变形, 使内圈沿Fr方向下移一距离δ,上半圈滚动体不承受载荷,而下半圈各滚动体承受不同的载 荷。处于Fr作用线最下位置的滚动体受载最大Fmax ,而远离作用线的各滚动体,其受载就逐 渐减小。对于α=0°的向心轴承可以导出
滚动轴承的失效形式及寿命计算
2. 滚动轴承的失效形式
(1)疲劳破坏 (2)塑性变形
径向载荷的分布
滚动轴承的失效形式及寿命计算
1.2 轴承寿命
轴承的套圈或滚动体的材料首次出现疲劳点蚀前, 一个套圈相对于另一个套圈的转数,称为轴承的寿命。 寿命还可以用在恒定转速下的运转小时数来表示。
滚动轴承常见的失效形式与原因分析
滚动轴承常见的失效形式及原因分析+浪逐风尖2008-11-05 10:55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。
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。
轴承的主要失效形式和处理方法
轴承的主要失效形式和处理方法滚动轴承在使用过程中由于本身质量和外部条件的原因,其承载能力,旋转精度和减摩能性能等会发生变化,当轴承的性能指标低于使用要求而不能正常工作时,就称为轴承损坏或失效,轴承一旦发生损坏等意外情况时,将会出现其机器、设备停转,功能受到损伤等各种异常现象。
轴承坏了,要先分析出坏的原因,然后再找到解决办法。
因此需要在短期内查处发生的原因,并采取相应措施。
一、轴承的损坏的原因轴承是损耗型的零件,只要一用就肯定会损,只是要积累到一定的程度才表现出来,也就是要到一定的量才坏。
当然,滚动轴承损坏的情况比一般机械零件的损坏要复杂得多,滚动轴承损坏的特点是表现形式多,原因复杂,轴承的损坏除了轴承设计和制造的内在因素外,大部分是由于使用不当,例如:选型不适合、支承设计不合理,安装不当,润滑不良,密封不好等外部因素引起的。
1、发生金属锈蚀。
如果缺少润滑的话,很容易被空气氧化,生锈。
防止轴承的锈蚀,不要用水泡。
轴承是精钢做的,但也怕水。
用手拿取轴承时,要充分洗去手上的汗液,并涂以优质矿物油后再进行操作,在雨季和夏季尤其要注意防锈。
轴承自然锈蚀磨损的具体原因主要有以下几种:①氧化磨损。
其摩擦外表上的微小峰谷互相挤压,使脆性表层逐渐脱落而磨损。
轴承相对运动外表上的微小峰谷与空气中的氧化合成而生成与基体金属接合不牢的脆性氧化物,该氧化物在摩擦中极易脱落,发生的磨损称为氧化磨损。
②摩擦生热磨损。
当轴承在高速重负荷和润滑不良的情况下工作时,外表峰谷处由于摩擦而产生高温、接触点硬度及耐磨性下降,甚至发生粘连、撕裂现象。
这种磨损称为摩擦生热磨损。
③硬粒磨损。
如果轴承作相对运动时。
轴承运动外表组织不匀,存在硬颗粒,或轴承的运动外表间落入沙粒、摩屑、切屑等杂质,轴承在相对运动中,硬粒或杂质会使轴承外表擦伤甚至形成沟槽,这种磨损称为硬粒磨损。
汽车轴承④点蚀磨损。
齿轮、轴承等滚动接触外表,相对过程中周期性地受到很大的接触压力,长时间作用,金属外表发生疲劳现象,使得轴承外表上发生微小裂纹和剥蚀,这种磨损称为点蚀磨损。
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。
滚动轴承常见的失效形式及原因
滚动轴承常见的失效形式及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烧伤、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、架电腐蚀、保持损坏等。
一,疲劳剥落用应表面在接触力的反复作疲劳有许多类型,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劳料由于材疲。
现状剥落下来的象称为疲劳剥落点蚀也是或体从表,下其滚动面金属金属基呈点状片。
后,点蚀扩展将形成疲劳剥落寸但劳起引一种疲现象,形状尺很小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、表面起源型滚动表面是以表面为起源产生的疲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,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、制造因素精度、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、 1、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、材料品质的影响:轴承工作时,零件滚动表面承受周期性交变载荷目标值,这种情况很容易造成产品的早期失效。
滑动轴承常见失效形式
非金属材料
1) 轴承合金(白合金、巴氏合金) 是锡、铅、锑、铜等金属的合金, 锡或铅为基体。 优点: f 小,抗胶合性能好、对油的吸附性强、耐腐 蚀性好、容易跑合、是优良的轴承材料,常用于高速、 重载的轴承。 缺点:价格贵、机械强度较差; 只能作为轴承衬材料浇注在钢、铸铁、或青铜轴瓦上。 工作温度:t<120℃
§16-3 滑动轴承的失效形式及常用材料
一、滑动轴承常见失效形式 磨粒磨损----进入轴承间隙的硬颗粒有的随轴一起转动, 对轴承表面起研磨作用。 刮伤----进入轴承间隙的硬颗粒或轴径表面粗糙的微观 轮廓尖峰,在轴承表面划出线状伤痕。 胶合----当瞬时温升过高,载荷过大,油膜破裂时或供 油不足时,轴承表面材料发生粘附和迁移,造成轴承 损伤。 疲劳剥落----在载荷得反复作用下,轴承表面出现与滑 动方向垂直的疲劳裂纹,扩展后造成轴承材料剥落。 腐蚀----润滑剂在使用中不断氧化,所生成的酸性物质 对轴承材料有腐蚀,材料腐蚀易形成点状剥落。
1) 2) 3) 4) 减摩性----材料副具有较低的摩擦系数。 耐磨性----材料的抗磨性能,通常以磨损率表示。 抗胶合----材料的耐热性与抗粘附性。 摩擦顺应性----材料通过表层弹塑性变形来补偿轴承滑动表 面初始配合不良的能力。 5) 嵌入性----材料容纳硬质颗粒嵌入,从而减轻轴承滑动表面 发生刮伤或磨粒磨损的性能。 6) 磨合性----轴瓦与轴颈表面经短期轻载运行后,形成相互吻 合的表面形状和粗糙度的能力。
此外还应有足够的强度和抗腐蚀能力、良好的导热 能同时满足这些要求的材料是难找的, 性、工艺性和经济性。 但应根据具体情况主要的使用要求。 工程上常用浇铸或压合的方法将两种不同的金属组 合在一起,性能上取长补短。 (二)常用轴承材料 滑 动 轴 承 材质金属材料
轴承的失效形式和设计准则
轴承的失效形式和设计准则轴承是一种常用的机械零件,用于支撑和减少旋转摩擦力。
然而,轴承在使用过程中可能会出现各种失效形式。
本文将探讨轴承的失效形式以及设计准则。
一、轴承的失效形式1. 疲劳失效:轴承在长期使用过程中,由于受到循环加载而产生疲劳失效。
这种失效形式主要表现为裂纹的产生和扩展,最终导致轴承断裂。
2. 磨损失效:轴承在运转过程中,由于摩擦和磨损而导致失效。
常见的磨损形式包括磨粒磨损、磨痕磨损和疲劳磨损。
磨损会导致轴承表面粗糙度增加,摩擦力增大,最终影响轴承的正常运转。
3. 偏心失效:轴承在运转过程中,由于轴承座孔与轴的配合不良或装配不当,导致轴承产生偏心失效。
这种失效形式主要表现为轴承的摆动和振动,严重时还会导致轴承卡死。
4. 温度失效:轴承在高速旋转时,由于摩擦产生的热量无法及时散发,导致轴承温度升高。
过高的温度会导致润滑油失效,润滑不良,从而影响轴承的正常工作。
5. 腐蚀失效:轴承在潮湿环境下,由于润滑剂中的水分和杂质的侵入,使轴承表面产生腐蚀,导致轴承失效。
二、轴承的设计准则1. 轴承选型准则:根据轴承所需承受的载荷、转速和工作条件等因素,选择适合的轴承型号和规格。
合理的轴承选型可以提高轴承的使用寿命和可靠性。
2. 温度控制准则:对于高速旋转的轴承,应采取适当的措施控制轴承的温度。
可以通过增加轴承的散热面积、改善润滑条件等方式降低轴承的温升。
3. 材料选择准则:轴承的材料应具有良好的机械性能、耐磨性和耐腐蚀性。
常用的轴承材料包括钢、铁、铜合金等。
4. 轴承润滑准则:合适的润滑剂和润滑方式对轴承的寿命和性能有重要影响。
应根据工作条件选择合适的润滑剂,并确保轴承充分润滑。
5. 安装与维护准则:轴承的安装和维护应符合相应的标准和规范。
安装时要注意轴承与座孔的配合,避免产生偏心失效。
定期检查和保养轴承,及时更换润滑剂和清除污垢,可以延长轴承的使用寿命。
6. 负载分配准则:在设计和使用轴承时,应合理分配负载,避免轴承承受过大的载荷,以免造成轴承的疲劳失效。
滚动轴承的常见失效形式
滚动轴承的常见失效形式
滚动轴承常见的失效形式有以下几种:
1. 疲劳寿命失效:由于长期受到往复或旋转运动的载荷,轴承在加载周期内逐渐疲劳,最终导致材料的损坏和断裂。
2. 磨损失效:轴承在工作时,由于摩擦和磨损,导致轴承表面的润滑膜破裂和金属接触,进而导致表面磨损,影响轴承的使用寿命。
3. 负荷过载失效:当轴承承受超过其设计负荷的过大载荷时,轴承可能会产生塑性变形、疲劳断裂、滚动体撞击等失效情况。
4. 温度过高失效:由于轴承在工作过程中热量产生过多,导致轴承温度升高,使轴承材料的硬度降低、磨损加剧,最终导致轴承失效。
5. 腐蚀和锈蚀失效:当轴承暴露在腐蚀性环境中,例如潮湿、腐蚀性气体等,轴承的表面会发生腐蚀和锈蚀,导致失效。
6. 组装和安装不当导致轴承的形变或损坏,进而影响轴承的使用寿命。
7. 润滑不良:如果轴承的润滑不足或润滑油污染,会导致轴承摩擦、磨损、过热等问题,进而引发失效。
需要注意的是,这些失效形式可能相互影响和交叉存在,因此在轴承的使用和维护过程中,需要综合考虑各种因素,以延长轴承的使用寿命。
轴承失效模式分类与分析方法
1 轴承失效的基本模式轴承失效一般可分为止转失效和丧精失效两种。
止转失效就是轴承因失去工作能力而终止转动。
例如卡死、断裂等;丧精失效就是轴承因几何尺寸变化了配合间隙,失去了原设计要求的设计精度,虽尚能继续转动,但属非正常运转。
例如磨损、腐蚀等。
按损伤机理大致可分为:接触疲劳失效;磨擦磨损失效;断裂失效;变形失效;腐蚀失效、和游隙变化失效等几种基本模式。
1.1接触疲劳失效接触疲劳失效是各类轴承表面最常见的失效模式之一,是轴承表面受到交变应力的作用而产生的失效。
接触疲劳剥落在轴承表面也有疲劳裂纹的萌生、扩展和断裂的过程。
初始的接触疲劳裂纹首先从接触表面以下最大正交切应力处产生,然后扩展到表面形成剥落,如麻点状的称为点蚀或麻点剥落;剥落成小片状的称浅层剥落。
初始裂纹在硬化层与心部交界区产生,造成硬化层的早期剥落则称为硬化层剥落。
1.2 磨损失效轴承零件之间相对滑动摩擦导致其表面金属不断损失的现象称为磨损。
持续的磨损使零件尺寸和形状变化,轴承配合间隙增大,工作表面形貌变坏从而丧失旋转精度,使轴承不能正常工作,称为轴承的磨损失效。
磨损失效也是各类轴承表面最常见的模式之一,按其磨损形式可分为磨粒磨损、粘着磨损、腐蚀磨损、微动磨损和疲劳磨损等。
其中最常见的为磨粒磨损和粘着磨损。
轴承零件的摩擦面之间挤入外来硬颗粒或金属表面的磨屑,引起摩擦面磨损的现象称为磨粒磨损。
它常在轴承表面造成凿削式或犁沟式的擦伤。
外来硬颗粒常常来自于空气中的灰尘或润滑剂中的杂质。
粘着磨损主要是由于摩擦表面的显微突起或摩擦异物使摩擦面受力不均,局部摩擦热有可能使摩擦面形成显微焊合。
摩擦表面温升高,会造成润滑油膜破裂,严重时表面层金属将会局部熔化,接触点产生粘着、撕脱、再粘着的循环过程,构成粘着磨损。
严重的粘着磨损会造成摩擦面的焊合和卡死。
1.3 断裂失效轴承零件断裂将会造成突发性失效事故。
轴承断裂的主要原因是过载和缺陷两大因素。
由于外加载荷超过轴承零件材料的强度极限,造成轴承零件断裂就称过载断裂。
滚动轴承常见的失效形式及原因
滚动轴承常见的失效形式及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;2、材料品质的影响:轴承工作时,零件滚动表面承受周期性交变载荷或冲击载荷;由于零件之间的接触面积很小,因此,会产生极高的接触应力;在接触应力反复作用下,零件工作表面将产生接触疲劳而导致金属剥落;就材料本身的品质来讲,其表面缺陷有裂纹、表面夹渣、折叠、结疤、氧化皮和毛刺等,内部缺陷有严重偏析和疏松、显微孔隙、缩孔、气泡、白点、过烧等,这些缺陷都是造成轴承早期疲劳剥落的主要原因;在材料品质中,另一个主要影响轴承疲劳性能的因素是材料的纯洁度,其具体表现为钢中含氧量的多少及夹杂物的数量多少、大小和分布上;3、热处理质量的影响:轴承热处理包括正火、退火、渗碳、淬火、回火、附加回火等;其质量直接关系到后续的加工质量及产品的使用性能;4、加工质量的影响:首先是钢材金属流线的影响;钢材在轧制或锻造过程中,其晶粒沿主变形方向被拉长,形成了所谓的钢材流线纤维组织;试验表明,该流线方向平行于套圈工作表面的与垂直的相比,其疲劳寿命可相差倍;其次是磨削变质层;磨削变质层对轴承的疲劳寿命与磨损寿命有很大的影响;变质层的产生使材料表面层的组织结构和应力分布发生变化,导致表面层的硬度下降、烧伤,甚至微裂纹,从而对轴承疲劳寿命产生影响; 受冷热加工条件及质量控制的影响,产品在加工过程中会出现质量不稳定或加工误差,如热加工的材料淬、回火组织达不到工艺要求、硬度不均匀和降低,冷加工的几何精度超差、工作表面的烧伤、机械伤、锈蚀、清洁底低等,会造成轴承零件接触不良、应力集中或承载能力下降,从而对轴承疲劳寿命产生不同程度的影响;B、使用因素使用因素主要包括轴承选型、安装、配合、润滑、密封、维护等; 不正确的安装方法很容易造成成轴承损坏或零件局部受力产生应力集中,引起疲劳;过大的配合过盈量容易造成内圈滚道面张力增加及零件抗疲劳能力下降,甚至出现断裂; 润滑不良会引起不正常的摩擦磨损,并产生大量的热量,影响材料组织和润滑剂性能;如果润滑不当,即便选用再好的材料制造,加工精度再高,也起不到提高轴承寿命的效果; 密封不良容易使杂质进入轴承内部,既影响零件之间的正常接触形成疲劳源,又影响润滑或污染润滑剂; 根据疲劳产生的机理和主要影响因素,可以有针对性地提出预防措施;如对表面起源损伤引起的疲劳,可以通过对零件表面进行表面强化处理,对次表面起源型疲劳可以通过改善材料品质等措施;而提高零件加工质量尤其是零件表面质量、提高使用质量、控制杂质流入轴承内部、保证润滑质量等措施对预防和延缓疲劳都有十分重要的意义;二、表面塑性变形表面塑性变形主要是指零件表面由于压力作用形成的机械损伤;在接触表面上,当滑动速度比滚动速度小得多的时候会产生表面塑性变形; 表面塑性变形分为一般表面塑性变形和局部表面塑性变形两类;A、一般表面塑性变形:是由于粗糙表面互相滚动和滑动,同时,使粗糙表面不断产生塑性碰撞所造成,其结果形成了冷轧表面,从外观上看,这种冷轧表面已被辗光,但是,如果辗光现象比较严重,在冷轧表面上容易形成大量浅裂纹,浅裂纹进一步发展可能在粗糙表面区域区导致显微剥落,但这种剥落很浅,只有几个微米,它能够覆盖很宽的接触表面;根据弹性流体动压润滑理论,一般表面塑性变形产生的原因是由于两个粗糙表面直接接触,其间没有形成承载的弹性流体动压润滑膜.因此,当油膜润滑参数小于一定值时,将产生的一般表面塑性变形.一般油膜润滑参数值越小表面塑性变形越严重.B、局部表面塑性变形:局部表面塑性变形是发生在摩擦表面的原有缺陷附近;最常见的原有缺陷,如压坑痕、磕碰伤、擦伤、划伤等;1、压坑痕:压坑痕是由于在压力作用下硬质固体物侵入零件表面产生的凹坑痕现象; 压坑痕的形态特征是:形状和大小不一,有一定深度,压坑痕边缘有轻微凸起,边缘较光滑;硬质固体特的来源是轴承零件在运转中产生的金属颗粒、密封不良造成轴承外部杂质侵入;压坑痕产生的部位主要在零件的工作表面上; 预防压坑痕的措施主要有:提高零件的加工精度和轴承的清洁度、改善润滑、提高密封质量等;2、磕碰伤:磕碰伤是由于两个硬质特体相互撞击形成的凹坑现象;磕碰伤的形态特征视两物体形状和相互撞击力的不同其形状和大小不一,但有一定深度,在其边缘处常有突起;磕碰伤主要是操作不当引起的;产生部位可以在零件的所有表面上;预防磕碰伤的措施主要有:提高操作者的责任心、规范操作、改进产品容器的结构和增加零件的保护措施等;3、擦伤:擦伤是两个相互接触的运动零件,在较大压力作用下因滑动摩擦产生的金属迁移现象;严重时可能伴随烧伤的出现;擦伤的形状不确定,有一定长底和宽度,深度一般较浅,并沿滑动或运动方向由深而浅;擦伤可以在产品制造过程中产生也可以在使用过程中产生; 轴承制造成过程中的擦伤预防措施与磕碰伤的预防措施相同;使用中的擦伤预防措施主要是从防止“打滑”方面考虑,改进产品内部结构、提高过盈配合量、调整游隙、改善润滑、保证良好接触状态等;4、划拉伤划拉伤是指硬质和尖锐物体在压力作用下侵入零件表面并产生相对移动后形成的痕迹; 划伤一般呈线型状,有一定深度,宽度比擦伤窄,划伤的伤痕方向是任意的,长度不定;产生部位主要在零件的工作表面和配合表面上;而拉伤只发生在轴承内径过盈配合面上,伤痕方向一般与轴线平行,有一定长度、宽度和深度,并成组出现;划伤可以在轴承制造过程中产生也可在使用中产生;而拉伤只发生在轴承安装拆卸过程中; 预防轴承制造过程中的划伤与预防磕碰伤的措施相同;预防使用中划伤与预防压坑痕的措施基本相同; 预防拉伤的措施是严格安装拆卸规程、保证配合面的清洁、安装时在配合面上适当润滑等;综上所述,预防表面塑性变形的措施是要正确选用轴承、增强材料的耐磨性,保证润滑的有效性、注意安装方法、提高轴承密封装臵的密封性等;三、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臵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;四、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、密封装臵失效 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;五、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臵和分布来判断,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;六烧伤: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、轴承配臵不当、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; F、零件表面加工粗糙,造成接触不良或油膜形成困难; 烧伤的形貌特征可以根据零件表面的颜色不同来判断;轴承在使用中由于润滑剂、温度、腐蚀等原因;零件表面会发生变化,颜色主要有淡黄色、黄色、棕红色、紫蓝色及蓝黑色等,其中淡黄色、黄色、棕红色属于变色,若出现紫蓝色或蓝黑色的为烧伤;烧伤容易造成零件表面硬度下降或出现微裂纹; 烧伤产生的部位主要发生在零件的各接触表面上,如圆锥滚子轴承的挡边工作面、滚子端面、应力集中的滚表面等;烧伤的预防可根据烧伤产生的原因有针对性地采取措施;如正确选用轴承结构和配臵、避免轴了砂承受过大的载荷、安装时采用正确的安装方式防止应力集中、保证润滑效果等;七、电蚀:电蚀是由电流放电引起,致使轴承零件表面出现电击的伤痕,此种损伤称为电蚀;在两零件接触面间一般存在一层油膜,该油膜一定有的绝缘作用,当有电流通过轴承内部时,在两面三刀零件接触表面形成电压差,当电压差高到足以击穿绝缘层时就会在两零件接触表面处产生火区放电,击穿油膜放电,产生高温,造成局部表面的熔融,形成弧凹状或沟蚀;受到电蚀的零件,其金属表面被局部加热和熔化,在放大镜下观察损伤区域一般呈现斑点、凹坑、密集的小坑,有金属熔融现象,电蚀坑呈现火山喷口状;电蚀会使零件的材料硬度下降,并加快磨损发生速度,也会诱发疲劳剥落; 预防电蚀的措施是在焊接或其他带电体与轴承接触时加强轴承的绝缘或接地保护,防止电荷的聚集并形成高的电位差,避免放电现象产生;防止电流与轴承接触;八、裂纹和缺损:当轴承零件所承受的应力超出材料的断裂极限应力时,其内部或表面便发生断裂和局部断裂,这种使材料出现不连续或断裂的现象称为裂纹; 在材料表面或表层下有一种貌似毛发的细微裂纹称为发纹;当发纹扩展到一定程度,使得部分材料完全脱离零件基体的现象称为断裂; 裂纹一般呈线状,方向不定,有一定长度和深宽度,有尖锐的根部和边缘;裂纹有内部裂纹和表面裂纹之分,也有肉眼可见和不可见两种形式,对于肉眼不可见裂纹需要采用无损检测的方法进行观察;发纹一般呈细线状,方;向沿钢材轧制方向断续分布,有一定长度和深度,有时单条有时数条出现; 裂纹产生的原因较为复杂,影响因素很多,如原材料、锻造、冲压折叠、热处理、磨削、局部过大的应力等;发纹形成的原因是钢材在冶炼过程中产生的气泡或夹杂,经轧制变形后存在于材料表层;对于肉眼不可见裂纹需要采用无损检测的方法进行观察; 裂纹的预防措施主要有,在制造方面应控制原材料缺陷如非金属夹杂、表面夹渣、折叠、显微孔隙、缩孔、气泡等;控制加工应力如热处理淬火时产生的内应力热应力和组织应力、磨削应力、冲压应力等;在使用方面注意轴承安装过程中的非正常敲撞击以及安装不良造成的局部应力过大等;另外,还要保证润滑,增强密封效果,控制外部杂质流入,避免轴承与腐蚀性物质接触等;九、保持架损坏:当滚动体进入或离开承载区域时,保持架将受到带有一定冲击性质的拉压应力作用,尤其是滚子轴承的滚子产生倾斜时所受到的应力会更大;在这种应力的反复作用下,保持架的兜孔、过梁、铆钉会出现变形、磨损、疲劳,甚至断裂现象;另外,不正确的安装方式也会损坏保持架;保持架相对套圈的强度一般较弱尤其是冲压保持架,如果安装不得当,将安装力直接施加在保持架上,很容易造成保持架变形;冲压保持架制造过程中产生的应力过大也是造成保持架损坏的原因之一; 防止保持架损坏的措施可以从设计、制造、安装方面考虑;保持架在运转中受到的拉压应力是无法避免的;但提高保持架的强度可通过适当增加保持架过梁铆钉强度来解决;滚子产生倾斜可以通过提高制造和安装质量来解决;改善润滑条件有助于减少磨损;对冲压保持架制造过程中产生的应力可采用振动光饰等方法支除或减少应力;十、尺寸变化:轴承运转一定时间以后,会出现游隙减小或增大的现象;通过对零件尺寸检测可以发现轴承内、外圈或滚动体直径方向的尺寸发生了变化增大或减小,影响轴承的正常旋转精度;若没有了游隙,会出现摩擦磨损加剧、工作温度上升、甚至“卡死”等现象;若游隙变大,会出现振动或噪声增大、旋转精度降低、应力集中等情况;轴承内径增大还很可能出现“甩圈”现象;轴承零件在热处理过程中,保留了一定数量的残佘奥氏体,而奥氏体是一种不稳定相,随着时间或温度的变化,奥氏体将逐步转变为较稳定的马氏体组织,由于马氏体组织的体积大于奥氏体组织,因此,在转变过程中零件的体积将发生涨大;而马氏体组织自身也会产生分解,马氏体分解的结果会出现尺寸收缩的现象;轴承工作温度高对奥氏体的转变和马氏体的分解有促进作用;还有一种情况,零件在内应力释放过程中也会引起尺寸的改变;从预防或控制零件尺寸稳定性的角度考虑,可以在轴承零件热处理时对不稳定的残余奥氏体组织进行稳定化处理;另外,在使用中应保证轴承的使用温度低于轴承允许的工作温度,以防止尺寸出现较大的变化;十一、使用不当引起的损坏:轴承使用不当引起的损坏在轴承失效中占有很大的比例;轴承使用不当涉及轴承选型、轴承配臵、轴承支承结构、配合、安装、润滑、密封、维护保养等诸多方面;轴承失效与使用不当密不可分;十二、其他损伤:A、变色变色是由于轴承在运转过程中因发热引起的表面颜色变化;另外,在温度作用下润滑剂中的部分化学物质、磨损的金属粉末等杂质会黏附在零件表面上也会引起轴承零件颜色变化,这种变色又称污斑;表面颜色一般呈淡黄色、黄色、茶色、棕红色、紫蓝色及蓝黑色等,发热引起的变色一般没有深度;对于使用中的轴承若出现深度变色如紫蓝色或蓝黑色的则有可能形成了烧伤;零件腐蚀也会引起变色,但这类变色有一定深度;轴承零件在运转过程中,因摩擦会产生大量的热,若润滑不充分或散热条件差,热量得不到及时的冷却或扩散,热量的聚积使轴承温度很快升高,温度升高会使附着在轴承零件表面的油膜产生氧化现象,形成一种浅褐色的氧化制,沉积附着在轴承的表面上;但这种变色并不影响轴承的使用,所以允许存生;当轴承因安装不当如安装倾斜或润滑不良等原因使轴承处于一种极不正常的工作状态,引起温度的急速上升,此时轴承的局部温度有可能超过轴承零件的回火温度,甚至更高,并产生严重的变色如蓝黑色。
轴承常见失效图解
失效形式: 滚动体变色(兰或褐色)并有滚动压 痕;滚动体,内外圈,保持架等可能 有极度的磨损或金属流动,反过来导 致发热严重或直接失效。
原因分析: 润滑受阻,温度过高导致润滑剂失效 。
预防措施: 选择合适的润滑剂;防止润滑流失; 循环润滑间隔合适;配合和载荷都要 合适以避免温度上升过高。
失效形式: 红/褐色斑点出现在轴承的滚道,保持 架,滚动体上。由于磨损或游隙的增 加导致振动增加,承载减弱。
原因分析: 轴承暴露在空气中或腐蚀性的液体 中;由于温度的急速改变导致的水蒸 气的液化使得轴承生锈
预防措施: 隔离腐蚀性的轴承运转/储存环境, 选 用密封轴承,对于恶劣的环境考虑合 适的外部密封;不要打开轴承的原始 包装。
微动腐蚀
失效形式: 表面形成的褐色的浅层氧化剥落;配合表面的磨损可能 产生噪音,跳动问题;可能产生疲劳断裂或影响浮动端 轴承的浮动功能。
失效形式: 布氏压痕总是成排出现在滚道上,使 得轴承的振动,噪音增大。严重的布 氏压痕会导致轴承的早期失效。
原因分析: 静载过大或轴承受到严重的碰撞,如 安装时锤子敲击,部件撞击轴承。通 过外力安装轴承时,力作用在了外圈 上。
预防措施: 选择轴承时,仔细考虑轴承的当量静 载荷;选用合适的安装工具;使用外 力安装轴承时小心避免力作用在外圈 上。
预防措施: 改善润滑(增加粘度,EP添加剂,数量);正确安装轴承。
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预防措施: 控制系统过热或过载,使系统有充分 的散热,必要时提供辅助散热系统。
失效形式: 通常外圈断裂是沿着圆周方向,并产 生几块断裂碎片。如果有轴向载荷, 断裂截面会通过滚道的中间位置。外 圈的外表面会显示不规则的受载图谱 。
轴承的主要失效形式
轴承的主要失效形式轴承是机械设备中常见的零部件之一,它主要用于支撑并减少机器中相对运动部件之间的摩擦和磨损,保证机器的正常运行和寿命的延长。
但是,由于多种因素,轴承也会失效,这就是轴承的主要失效形式。
一、疲劳失效轴承疲劳失效是指轴承在反复循环载荷下逐渐累积的裂纹扩展,以至于产生裂缝断裂的损坏形式。
轴承经常遭受周期性的载荷,由于磨损和裂缝的扩展而导致的裂开是轴承失效的一个形式。
二、过载失效轴承载荷过大,会导致轴承的过载失效。
因为轴承材料的强度极限有限,当轴承在运行中承受到超出其设计极限的载荷时,轴承则会发生过载断裂。
三、润滑失效润滑失效是指轴承在使用中出现润滑不良、油膜断裂等情况,导致轴承失效的形式。
轴承需要适当的润滑条件,否则高速运动时,油膜无法承受轴承内部的高载荷,导致运行失稳或损坏。
四、过热失效轴承在使用中绕序运转时,其自转产生的表面摩擦与内部滚动摩擦会使轴承产生大量热能,当温度超过一定值时,就会产生过热现象,导致轴承失效。
特别是高速旋转、工作环境恶劣的轴承,过热失效更容易发生。
五、腐蚀失效轴承在潮湿环境下易造成腐蚀,轴承表面受到腐蚀后会出现点蚀、疲劳龟裂、扭曲变形、质量下降等问题,导致轴承失效。
腐蚀失效是轴承使用寿命比较短的常见原因之一。
六、拆卸失效在拆卸轴承时,如果操作不当或使用工具不当等,就很可能导致轴承损坏。
拆卸过程中,如果施加力量不均匀,会导致轴承内部损坏、变形或者变质,从而引起轴承失效。
综上所述,轴承的失效形式有很多,每种形式都有其独特的损坏原因和特征。
建议用户在选用和使用轴承时,应该严格按照制造商的说明书要求,对轴承进行合理维护和保养,以延长轴承的使用寿命,确保设备的正常运行。
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Photo 1-3
Part : Inner ring of deep groove ball bearing Symptom : Flaking of raceway at ball pitch Cause : Dents due to shock load during mounting
Photo 1-5
单向轴向负荷
(g)
Inner ring rotation内圈旋转 Radial and axial loads 轴向及径向复合负荷
(h)
Inner ring rotation内圈旋转 Axial load and misalignment
轴向负荷及不对中
Click on a picture to enlarge it
Moment load; Entry of
smooth surface of the
foreign debris, water •
raceway or rolling
penetration; Poor
elements due to
lubrication, improper •
rolling fatigue, thereby
(a)
(b)
(c)
(d)
Inner ring rotation内圈旋转 Radial load径向负荷
Outer ring rotation外圈旋转 Rner ring or outer ring rotation内圈或外圈旋转 Axial load in one direction
Flaking 剥落
Photo 1-1
Part : Inner ring of an angular contact ball bearing Symptom : Flaking around half of the circumference of the raceway surface Cause : Poor lubrication due to entry of cutting coolant into bearing
Photo 1-9
Part : Inner ring of a spherical roller bearing Symptom : Flaking of only one row of raceway Cause : Poor lubrication
Photo 1-2
Part : Inner ring of an angular contact ball bearing Symptom : Flaking diagonally along raceway Cause : Poor alignment between shaft and housing during mounting
Bearing
Trouble Shooting
轴承故障检修
Load/Contact Patterns
负荷/接触痕迹
Typical Running Traces of Deep Groove Ball Bearings
深沟球轴承的典型运行痕迹
(a) shows the most common running trace generated when the inner ring rotates under a radial load only.
lubricant; Unsuitable
creating regions
bearing clearance;
having rough and
Improper precision for
coarse texture.
shaft or housing,
•
unevenness in
housing rigidity, large
Part : Outer ring of Photo 1-4 Symptom : Flaking of raceway surface at ball pitch Cause : Dents due to shock load while stationary
Photo 1-7
Part : Inner ring of a spherical roller bearing Symptom : Flaking of only one raceway over its entire circumference Cause : Excessive axial load
(e)所示为轴承内圈旋转仅受径向负荷时最常见的正常运行痕迹。
(e) through (h) show different running traces that result in a shortened life due to their adverse effect on bearings.
(e)-(h)所示的轴承运行痕迹是由于轴承遭受不良影响所致,这类情况往往会导致轴承实际使用寿命的降低。
Damage Types & Causes
轴承损伤类型及其原因
In general, if rolling bearings are used correctly, they will survive to their predicted fatigue life. Bearings, however, often fail prematurely due to avoidable mistakes. The causes of, this premature failure include improper mounting, mishandling, poor lubrication, entry of foreign matter or abnormal heat generation. For example, one cause of premature failure is rib Scoring which is due to insufficient lubrication, use of improper lubricant, faulty lubrication system, entry of foreign matter, bearing mounting error, excessive deflection of the shaft or some combination of these. If all conditions are known for the times both before and after the failure, including the application, the operating conditions, and environment, then a countermeasure can be determined by studying the nature of the failure and its probable causes. A successful countermeasure will reduce similar failures or prevent them from happening again. Examples of bearing damage and countermeasures are presented in the following sections. Please consult these sections when trying to determine the cause of bearing damage.
Inner ring rotation 内圈旋转 Moment load瞬间冲击负荷 (Misalignment)(不对中)
Inner ring rotation内圈旋转
Housing bore is oval 椭圆形轴承箱孔
Inner ring rotation内圈旋转 No radial internal clearance 无径向游隙(负运行游隙)
Flaking 剥落
Damage Condition
Possible Causes
Flaking occurs when
Excessive load; Poor
small pieces of
mounting
•
bearing material are
(misalignment);
split off from the
Radial load 径向负荷
Inner ring rotation 内圈旋转
Axial load 轴向负荷
Inner ring rotation 内圈旋转
Radial and moment loads径向及
冲击负荷 (Misalignment)不对中
Damage Types & Causes
轴承损伤类型及其原因
(Negative operating clearance)
Typical Running Traces of Roller Bearings
滚子轴承的典型运行痕迹
(i) shows the outer ring running trace when a radial load is properly applied to a cylindrical roller bearing which has a load on a rotating inner ring. (j) shows the running trace in the case of shaft bending or relative inclination between the inner and outer rings. This misalignment leads to the generation of slightly shaded (dull) bands in the width direction. Traces are diagonal at the beginning and end of the loading zone. For double-row tapered roller bearings where a single load is applied to the rotating inner ring, (k) shows the running trace on the outer ring under radial load while (I) shows the running trace on the outer ring under axial load. When misalignment exists between the inner and the outer rings, then the application of a radial load causes running traces to appear on the outer ring as shown in (m).