滚动轴承常见故障及其原因分析

滚动轴承常见故障及其原因分析
一、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。

二、作用：
支承转动的轴及轴上零件，并保持轴的正常工作位置和旋转精度，滚动轴承使用维护方便，工作可靠，起动性能好，在中等速度下承载能力较高。

与滑动轴承比较，滚动轴承的径向尺寸较大，减振能力较差，高速时寿命低，声响较大。

三、优点：
1、摩擦阻力小，功率消耗小，机械效率高，易起动。

2、尺寸标准化，具有互换性，便于安装拆卸，维修方
便。

3、结构紧凑，重量轻，轴向尺寸更为缩小。

4、精度高，转速高，磨损小，使用寿命长。

5、部分轴承具有自动调心的性能。

6、适用于大批量生产，质量稳定可靠，生产效率高。

7、传动摩擦力矩比流体动压轴承低得多，因此摩擦温
升与功耗较低。

8、起动摩擦力矩仅略高于转动摩擦力矩。

9、轴承变形对载荷变化的敏感性小于流体动压轴承。

10、只需要少量的润滑剂便能正常运行，运行时能够长时间提供润滑剂。

11、轴向尺寸小于传统流体动压轴承。

12、可以同时承受径向和推力组合载荷。

13、在很大的载荷-速度范围内，独特的设计可以获得优良的性能。

14、轴承性能对载荷、速度和运行速度的波动相对不敏感。

四、缺点：
1、噪音大。

2、轴承座的结构比较复杂。

3、成本较高。

4、即使轴承润滑良好，安装正确，防尘防潮严密，运转正常，它们最终也会因为滚动接触表面的疲劳而失效。

五、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、外座圈波落、开裂。

6、轴承滚道和滚动体产生压痕。

六、故障原因分析：
1、装配前检查不仔细，轴承在装配前要先清洗并认真检查轴承的内外座圈、滚动体和保持架，是否有生锈、毛刺、碰伤和裂纹；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。

对于对开式轴承座，要求轴承盖和轴承底座接合面处与外座圈的外圆面之间，应留出0.1mm～0.25mm间隙，以防止外座两侧“瓦口”处出现“夹帮”现象导致的间隙减小，磨损加快，使轴承过早损坏。

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。

七、实际操作中常见故障原因分析：
1、轴承温度过高：润滑油质量不符合要求或变质，润滑油粘度过高；机构装配过紧（间隙不足）；轴承装配过紧；轴承座圈在轴上或壳内转动；负荷过大；轴承保持架或滚动体碎裂等。

2、轴承噪音：滚动轴承产生噪音的原因比较复杂，其一是轴承内、外圈配合表面磨损。

由于这种磨损，破坏了轴承与壳体、轴承与轴的配合关系，导致轴线偏离了正确的位置，在轴在高速运动时产生异响。

当轴承疲劳时，其表面金属剥落，也会使轴承径向间隙增大产生异响。

此外，轴承润滑不足，形成干摩擦，以及轴承破碎等都会产生异常的声响。

轴承磨损松旷后，保持架松动损坏，也会产生异响。

3、轴承磨损：滚动轴承磨损是轴使用过程中常见的设备问题，主要是由轴的金属特性造成的：金属虽然硬度高，但是退让性差（变形后无法复原）、抗冲击性能差、抗疲劳性能差，因此容易造成粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损、微动磨损等。

大部分的轴类磨损不易察觉，只有出现机器高温、跳动幅度大、异响等情况时，才会引起察觉，但是到人们发觉时，大部分滚动轴都已磨损，从而造成机器停机。

八、常见故障解决方案：
1、传统的维修方法：国内针对滚动轴磨损一般采用的是补焊、换滚珠、打麻点等方法，但当轴的材质为45号钢（调质处理）时，如果仅采用堆焊处理，则会产生焊接内应力，在重载荷或高速运转的情况下，可能在轴肩处出现裂纹乃至断裂的现象，如果采用去应力退火，则难于操作，且加工周期长，检修费用高；当轴的材质为HT200时，采用铸铁焊也不理想。

一些维修技术较高的企业会采用电刷镀、激光焊、微弧焊甚至冷焊等，这些维修技术往往需要较高的要求及高昂的费用。

2、最新的维修方法：对于以上修复技术，在欧美日韩企业已不太常见，发达国家一般采用的是高分子复合材料技术和纳米技术，高分子技术可以现场操作，有效提升了维修效率，且降低了维修费用和维修强度。

其中应用最为广泛的是美嘉华福世蓝技术体系，相比传统技术，高分子复合材料既具有金属所要求的强度和硬度，又具有金属所不具备的退让性（变量关系），可以最大限度确保修复部位和配合部件的尺寸配合；同时，利用复合材料本身所具有的抗压、抗弯曲、延展率等综合优势，可以有效地吸收外力的冲击，极大化解和抵消轴承对轴的径向冲击力，并避免了间隙出现的可能性，也就避免了设备因间隙增大而造成的二次磨损。