滚动轴承故障模拟实验台设计方案

滚动轴承故障模拟实验台设计方案

一．课题简介：

结合旋转机械故障模拟实验台的结构特点,进行滚动轴承故障模拟实验台和试件的结构设计,并对各个组件进行详细的功用分析.

二．课题准备：

1．滚动轴承的结构：

滚动轴承由套圈（内圈和外圈）、滚动体（球或滚子）以及保持架构成。即：相对的两个套圈之间放置若干个滚动体，通过保持架使滚动体保持一定间隔，进行滚动运动。

滚动体的形状，除球之外，还有圆柱滚子、滚针、圆锥滚子以及鼓形球面滚子。从几何学讲，滚动体与内外圈滚道是点（球）或线（滚子）接触。滚动体在内外圈滚动面上进行滚动运动，并公转。

滚动体与套圈是以其滚道面的接触面支撑轴承所承担的负荷。保持架并不直接承受负荷，只是用以保持滚动体的正确位置及等间距，同时防止安装轴承时滚动体脱落。

2．滚动轴承的分类：

滚动轴承按滚动体形状可大致分为：球轴承和滚子轴承。球轴承按套圈结构可分为：深沟球轴承、向心推力球轴承、推力球轴承等；滚子轴承按滚子形状可分为：圆柱滚子轴承、滚针轴承、圆锥滚子轴承、自动调心滚子轴承等。此外，按承受负荷方向可分为：承受径向负荷的向心轴承和承受轴向负荷的推力轴承。（其他分类方法暂不列举）

3．滚动轴承的安装：

轴承的安装是否正确，影响着精度、寿命、性能。因此，设计及组装部门对于轴承的安装要充分研究。希望要按照作业标准进行安装。作业标准的项目通常如下：（1）清洗轴承及轴承关连部件

（2）检查关连部件的尺寸及精加工情况

（3）安装

（4）安装好轴承后的检查

（5）供给润滑剂

这些也是造成轴承故障的原因。

三．课题研究（滚动轴承常见故障及原因分析）：

1.故障形式

（1）轴承转动困难、发热；

（2）轴承运转有异声；

（3）轴承产生振动；

（4）内座圈剥落、开裂；

（5）外座圈剥落、开裂；

（6）轴承滚道和滚动体产生压痕。

2.故障原因分析

（1）由于装配前的检查不仔细，轴承在装配前未先清洗并认真检查轴承的内外座圈、滚动体和保持架，导致有生锈、毛刺、碰伤和裂纹；未检查轴承间隙是否合适，转动是否轻快自如，有无突然卡止的现象；同时检查轴径和轴承座孔的尺寸、圆度和圆柱度及其表面是否有毛刺或凹凸不平等。

（2）装配不当。装配不当会导致轴承出现上述的各种故障形式，以及以下的几种情况：

A.配合不当

轴承内孔与轴的配合采用基孔制，轴承外圆与轴承座孔的配合采用基轴制。一般在正常负荷情况下工作的离心泵、离心机、减速机、电动机和离心式压缩机的轴与轴承内座圈，采用j5，js5，js6，k5，k6，m6配合，轴承座孔与轴承外座圈采用j6，j7配合。旋转的座圈（大多数轴承的内座圈为旋转座圈，外座圈不为旋转座圈，少部分轴承则相反），通常采用过盈配合，能在负荷作用下避免座圈在轴径和轴承座孔的配合表面上发生滚动和滑动。

但有时由于轴径和轴承座孔的尺寸测量不精确或配合面粗糙度未达到标准要求，造成过大的过盈配合，使轴承座圈受到很大挤压，从而导致轴承本身的径向间隙减少，使轴承转动困难、发热，磨损加剧或卡死，严重时会造成轴承内外座圈在按装时开裂。不旋转座圈常采用间隙或过盈不大的配合，这样不旋转座圈就有可能产生微小的爬动，而使座圈与滚动体的接触面不断更换，座圈滚道磨损均匀。同时也可以消除轴因热伸长而使轴承中滚动体发生轴向卡住的现象。但过大的间隙配合，会使不旋转座圈随滚动体一同转动，致使轴（或轴承座孔）与内座圈（或外座圈）发生严重磨损，而出现摩擦使轴承发热、振动。

B.装配方法不当

轴承和轴径或轴承座孔的过盈较小时，多采用压入法装配。最简单的方法是利用铜棒和手锤，按一定的顺序对称地敲打轴承带过盈配合的座圈，使轴承顺利压入。另外，也可用软金属制的套管借手锤打入或压力机压入。若操作不当，则会使座圈变形开裂，或者手锤打在非过盈配合的座圈上，则会使滚道和滚动体产生压痕或轴承间接被破坏。

C.装配时温度控制不当

滚动轴承在装配时，若其与轴径的过盈较大，一般采用热装法装配。即将轴承放入盛有机油的油桶中，机油桶外部用热水或火焰加热，工艺要求加热的油温控制在80℃～90℃，一般不会超过100℃，最多不会超过120℃。轴承加热后迅速取出套装在轴颈上。若温度控制不当造成加热温度过高，则会使轴承产生回火而致硬度降低，运行中轴承就易磨损、剥落、甚至开裂。

D.装配时间隙调整不当

滚动轴承的间隙分为径向间隙和轴向间隙，其功用是保证滚动体的正常运转和润滑以及补偿热伸长。

对于间隙可调整的轴承而言，因其轴向间隙和径向间隙之间有正比例的关系，所以安装是只要调整好轴向间隙就可获得所需的径向间隙，而切它们一般都是成对使用的（即装在轴的两端或一端），因此，只需要调整一只轴承的轴向间隙即可。一般用垫片调整轴向间隙，有的也可用螺钉或止推环调整。

对于间隙不可调整的滚动轴承，因其径向间隙在制造时就已按标准确定好了，不能进行调整，此类轴承装在轴径上或轴承座孔内之后，实际的径向间隙称为装配径向间隙，装配时要使装配径向间隙的大小恰好能在运转中造成必要的工作径向间隙，以保证轴承灵活转动。此类轴承在工作时，由于轴在温度升高时受热伸长而使其内处座圈发生相对位移，从而使轴承的径向间隙减少，甚至使滚动体在内外座圈间卡住。若将双支承滚动轴承中的一个轴承（另一个轴承固定在轴上和轴承座中）和侧盖间留出轴向间隙，可避免上述现象。

由上述可知，不论间隙可调整或间隙不可调的滚动轴承，它们在装配时都要调整好轴向间隙（但有些间隙不可调的轴承不必留轴向间隙），以补偿轴在温度升高时的热伸长，从而保证滚动体的正常运转。若轴向间隙过小时，会造成轴承转动困难、发热，甚至使滚动体卡死或破损；若轴向间隙过大，则会导致运转中产生异声，甚至会造成严重振动或使保持架破坏。

E.联轴器找正不当

大多数运转设备的输入轴是通过联轴器与动力轴相连接，因此装配时必须进行联轴器的找正，使主动轴与从动轴在同一轴线上。