圆锥滚子轴承因使用不当造成的早期失效现象

圈滚道的相对位移并引起不均匀的局部磨损， 产生噪音。
只有调整适当， 才能保证轴承正常运转。
３ 使用维护不当造成的损坏
轴承工作时， 如润滑油不足， 工作面金属与金属的直
接接触将引起擦伤， 并产生发热和烧伤， 降低轴承原有的
硬度进而造成粘着磨损， 最终导致轴承失效。
轴承安装前如工件未清理干净或添加的润滑油不清
示。这种情况多发生在转速较低或摆动的轴承上。
时， 应针对轴承的主要失效形式进行必要的计算。对于一
轴承在潮湿的介质以及有酸蒸汽和其他引起金属腐 般运转的轴承， 应根据接触疲劳失效， 按额定动载荷进行
蚀的物质环境中工作， 如轴承的密封不好， 可能造成锈 寿命计算； 对于高速轴承， 除进行寿命计算外， 还要进行
Ｐ 经验借鉴 Ｐ ＲＡＣＴＩＣＡＬ ＥＸＰ ＥＲＩＥＮＣＥ
圆锥滚子轴承因使用不当造成的早期失效现象
孙世平 （ 福建省永安轴承有限责任公司， 福建 永安 ３６６０００）
摘 要： 介绍了圆锥滚子轴承发生早期失效的几种情况， 如尺寸及形位误差不合格； 安装操作不当； 使用维护不当等。并
对此提出了相应的预防措施。
本文以某企业产品中的曲柄生产为例， 探求一种较 为全面的工艺控制方法和检验方法， 并付诸实践， 取得了 较好的效果。
胀心夹具 Ｅ
Ｐ面
Ａ ＭＡ ＭＣ
Ｃ
Ｃห้องสมุดไป่ตู้ Ｑ面
Ａ１
Ｆ
ｂ Ｄ
１
Ｄ Ｌ２ Ｌ１
２ 产品及加工工艺分析
图 １ 是曲柄简图， 零件材料为 ＺＧ３１０－ ５７０。零件左端
Ｌ
是渐开线花键孔
Ｄ１， 花 键 孔 在 拉 床 上
轴承， 电流可能击穿轴承油膜， 产 润滑和可靠的密封， 这对提高轴承的寿命和保证正常工
图７ ４结语
生电火花， 从而造成表面熔融， 形 成小凹坑或条形坑， 如图 ７ 所示。
作是非常重要的。
（ 编辑 毕 胜）
!!!!!!!!!! 作者简介： 孙世平（ １９５２－ ） ， 男， 高级工程师， 主要从事质量管理工作。
唐书林， 徐克根 （ 宜宾职业技术学院， 四川 宜宾 ６４４００３）
摘 要： 曲柄是典型的机械传动零件， 其两孔平行度误差直接影响到曲柄的使用性能。文中介绍一种较为全面的平行度
检验方法， 该方法不仅可以有效提高检验质量， 还可以进行加工工艺控制， 解决由此引起的整机质量问题。
关键词： 曲柄； 平行度； 工艺控制； 检验方法
图１
图２
图３
２ 安装操作方式不当造成轴承的损坏 圆锥滚子轴承的内组件和外圈是分别在轴上和外壳
内安装的， 装配时由于歪斜、冲击或装配用力过大等均可 使套圈滚道及滚子受到损伤， 这种损伤即使很小， 也会加 剧滚道的破坏。如滚子上有磕碰伤， 轴承转动后也将造成 套圈滚道的损伤， 如图 ４ 所示。
在安装过程中如采用压入方式进行轴承的装配， 必 须使用专用的套筒工具， 因为直接通过铁棒用力敲打套
圈， 可能使套圈产生裂纹
或端面损坏， 甚至造成内
圈挡边的崩裂。为避免裂
纹的产生， 安装时不宜用
铁棒直接敲打套圈， 而必
须加铜制衬垫。
图４
使用专用的套筒工具进行内组件的装配时， 应注意
套筒的内外径尺寸， 以免使套筒压在保持架端面上造成
保持架变形， 变形严重时可能造成滚子散落。
在搬运和装配时如不小心
使轴承内组件掉落地面或受到
的平行度公差要求为 ０．０６ｍｍ， 该平行度是曲柄的关键形 缺陷， 为保证两孔平行度带来了一定困难。传统方法是采
位公差， 直接影响曲柄的使用性能， 即曲柄销轴和连杆铜 用试加工法， 先调整工装芯轴横向和纵向两外母线， 使其
套之间的运动配合。由于工艺处理受到限制， 孔 !Ｄ 只能 分别与机床主轴平行， 然后试加工， 首件产品在平板上用
蚀。锈蚀的产物和润滑油混合一起 必要的极限转速校核； 对于转速较低的轴承， 要进行静强
会对滚道和滚动体的工作表面造 度计算， 以防止塑性变形的发生。轴承发生早期失效后，
成腐蚀磨损， 并引发表面剥落。
要细心观察损坏的情况， 分析产生的原因， 采取必要的改
轴承在使用中如有电流通过 进措施。此外， 轴承组合结构设计要合理， 要保证充分的
洁（ 如 混 有 沙 子 、灰 尘 、脏物 等） ， 或 因 密 封 不 可 靠 以 及 在
多尘的环境中工作时， 一些硬质颗粒进入轴承滚道将引
起磨粒磨损， 其表面呈现细槽痕迹或细小的麻点， 使轴承
的游隙加大， 精度降低， 使用寿命缩短。
轴承在使用中如受到过大的
静载荷或冲击载荷的作用， 很可能
使内外圈和滚子的接触处产生不
的损坏 若工件轴和外壳孔的挡肩对配合表面不垂直， 或轴 承定位面的粗糙度不合格， 以及由于轴弯曲， 都将造成轴 承内圈和外圈轴线的相互歪斜并引起套圈和滚子滚动表 面局部接触应力显著增大， 进而产生疲劳剥落， 发生早期 损坏， 如图 １ 所示。 若工件外壳孔呈椭圆形或锥形， 会使套圈产生变形， 并危及滚道， 进而引起滚道过早磨损和疲劳破坏。同样， 若工件轴与轴承的配合轴颈几何形状不正确也将造成轴 承内圈滚道的损坏。如轴径过大， 则可能造成内圈破裂， 如图 ２ 所示； 如外壳孔径过大， 则造成外圈的松动并产生 打滑， 进而加剧外壳孔和外圈外径的磨损， 如图 ３ 所示。
均 匀 的 塑 性 变 形 — — — 压 痕 。压 痕 的
出现会使轴承的振动和噪声增大，
温度升高， 磨损加剧， 进而产生严
重的剥落， 使轴承失效， 如图 ６ 所
图６
１５８ 机械工程师 ２００７ 年第 ８ 期
经验借鉴 Ｐ
Ｐ ＲＡＣＴＩＣＡＬ ＥＸＰ ＥＲＩＥＮＣＥ
曲柄平行度的检测方法及其工艺控制措施
Ａ
完成加工， 作为孔
!Ｄ 镗削加工的定位
基准， 开口 ｂ 是为了
０．０６ Ａ
图 １ 曲柄零件简图
和花键轴的装配而 设计的， 在下工序完 成。孔 !Ｄ 对花键孔
Ｌ３ 铣床工作台
（ ａ） 正面（ Ｐ 面向上检测）
Ｑ 面 ＭＡ１ ＭＣ１
Ａ１
Ｃ１
Ａ
Ｃ
Ｐ面 （ ｂ） 反面（ Ｑ 面向上检测） 图 ２ 曲柄加工及检测示意图
采用悬臂镗削加工， 图 ２ 是曲柄定位及加工简图。受切削 Ｖ 型铁和百分表进行检验， 检测结果指导调整工装， 直到
力和铣床主轴误差的影响， 再加上部分毛坯本身的铸造 产品合格。在加工过程中， 每生产一批产品都要在平板上
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关键词： 配合； 装配； 失效
中图分类号： ＴＨ１３３．３
文献标识码： Ｂ
文章编号： １００２－ ２３３３（ ２００７） ０８－ ０１５８－ ０２
圆锥滚子轴承通常由外圈、内圈、滚子和保持架组 成， 其中， 内圈、滚子和保持架装配铆合后形成内组件， 而 外圈则是可分离的。轴承转动时， 滚子与内外套圈滚道都 受到很大的交变接触应力， 其工作表面易出现金属疲劳。 实践证明， 当润滑和密封适当， 安装和维护条件正常时， 绝大多数轴承能达到预期寿命， 其失效形式为承受交变 应 力 作 用 而 发 生 的 接 触 疲 劳 失 效 。但 在 轴 承 安 装 、使 用 和 维护不当， 或与轴承相关的工件表面几何形状超差， 都可 能造成轴承的早期失效。 １ 与轴承配合工件的尺寸、形状及位置精度不合格引起
中图分类号： ＴＧ８３
文献标识码： Ｂ
文章编号： １００２－ ２３３３（ ２００７） ０８－ ０１５９－ ０２
１引言
曲柄是将旋转运动转化为直线运动的常用机器零
件， 其两孔平行度误差是影响其使用性能的一个重要技
术指标。曲柄制造完成后， 平行度的检验方法正确与否， 直接关系到合格品和废品的判定， 影响到下工序加工和 整机质量， 造成经济损失。
碰撞， 将造成保持架的变形， 如
图 ５ 所示， 变形的保持架将使滚
子受卡， 影响轴承的转动灵活
图５
性， 进而产生发热和烧伤现象， 最终导致轴承失效。
轴承安装后外圈与内组件间游隙的调整也非常重
要， 如游隙过小， 则导致温升过高， 加快磨损甚至咬死； 游
隙过大， 将产生附加径向跳动和轴向窜动， 造成滚子与外
为使轴承能正常工作并达到预期寿命， 在 选 用 轴 承 收稿日期： ２００７－ ０２－ ０９
１５９ 机械工程师 ２００７ 年第 ８ 期