軸承在(zài)設備中的應(ying)用相當廣泛(fàn)，軸承壽命極(ji)其關鍵。據統(tǒng)計，旋轉機械(xiè)的故障中軸(zhóu)承的損壞故(gù)障約占30%，而這(zhè)些根源很簡(jiǎn)單，例如貨物(wu)列車脫軌事(shì)故，據🈲調查發(fa)現軸箱中的(de)一個軸承💃過(guo)熱(如圖1)，導緻(zhi)車軸斷裂，造(zào)成車廂傾覆(fu)、交通中斷數(shu)小時，事故損(sun)失巨大。

圖1 軸(zhou)箱軸承

軸承(chéng)故障損傷根(gēn)源分析：

軸承(chéng)是大部分設(she)備的核心部(bu)件，一旦軸承(cheng)失效，設備就(jiu)會停止，找到(dao)根源以避免(mian)事故再次發(fā)生就顯得尤(yóu)為重要。實際(ji)上，軸承一旦(dàn)受損，它就會(huì)逐漸惡化直(zhi)到🤞無法工作(zuò)，那時故障發(fa)生的所有證(zhèng)據可能都被(bei)破壞❓了。

如圖(tú)2 揭示了損傷(shang)從小到大的(de)整個過程，外(wai)部顆粒(污染(ran)🚶‍♀️物)進入軸承(chéng)，運動中産生(shēng)凹痕(污染物(wu)被壓入滾道(dao))。凹痕👉邊緣會(huì)升高，所以凹(ao)痕看起來像(xiang)個坑。滾道局(ju)部幾何形狀(zhuàng)發生改變，使(shǐ)得這個區域(yu)無法形成良(liáng)好油膜把接(jiē)觸表面分離(li)🈲開來，結果造(zao)成材料疲勞(lao)。最初是表面(mian)出現裂⛱️縫，最(zuì)後是受損區(qu)域剝落，随着(zhe)繼續運♊轉，剝(bao)落不斷加劇(ju)。到後來，受損(sun)區域變得如(ru)此之大，最初(chū)㊙️的受損🔞點(即(jí)凹痕)完全消(xiao)失。此時對受(shou)損軸承進行(háng)檢💰查，已很難(nan)發現問題🈚的(de)根源:即⭐可能(néng)由于密封不(bu)好緻使污染(rǎn)物進入軸承(cheng)。

圖2 軸承損傷(shang)的發展

每種(zhǒng)故障都有其(qi)特有的特性(xing)，通過觀察損(sun)傷狀況有可(kě)能确定故障(zhàng)根源。下面相(xiàng)關軸承損傷(shang)類型和軸承(chéng)損傷👈的根源(yuán)

1、磨損

磨損是(shì)滾動軸承最(zuì)常見的故障(zhang)之一，通常是(shì)由異✂️物引起(qi)研磨損傷、擦(ca)傷、槽痕、圓周(zhōu)線痕或碎屑(xie)污染，分磨耗(hao)磨🍓損和粘滞(zhi)磨損兩大類(lèi)。

磨耗磨損是(shì)由于軸承内(nei)部有微小異(yì)物，它們可能(néng)是來自外部(bù)💚或内部的污(wū)染顆粒，比如(ru)齒輪帶來的(de)金屬微粒或(huò)碳化物🐪。這些(xiē)💯顆粒将磨損(sǔn)或研磨滾道(dào)和滾動☎️體，在(zai)圓錐滾子✔️軸(zhou)承中，滾子端(duan)⁉️面和内圈擋(dǎng)邊的磨損程(chéng)度遠比滾道(dao)嚴重，這種磨(mó)損💚将造成軸(zhou)向遊隙或内(nei)⭐部間隙擴大(da)，進而降低軸(zhou)承壽命，導緻(zhì)軸承偏心。此(cǐ)外，磨損也會(huì)影響軸承所(suǒ)在機器的其(qi)他零件。污染(ran)物能進入軸(zhou)承内部，通常(cháng)是密封圈嚴(yán)🛀重磨損或失(shi)效(或沒有)。潤(rùn)滑劑分析可(kě)🥵能會發現污(wu)染物的來源(yuan)，從而有助于(yú)找到🐪解決問(wen)題的方㊙️法。

粘(zhan)滞磨損主要(yao)發生在輕負(fu)荷、潤滑不良(liang)、滾動體速度(dù)差較大從而(er)産生滑動的(de)接觸表面。例(li)如，滾動體從(cong)無載區進入(ru)承載♊區的過(guo)程，滾動體在(zài)無載區失🌏速(su)，當重新進入(rù)承載區時獲(huo)得加速。這将(jiāng)導緻潤滑膜(mo)撕破、滑☂️動、發(fa)熱，導緻材料(liao)可能從滾動(dòng)體轉移到💰滾(gǔn)道或從滾道(dào)轉移到滾動(dong)體上。早期階(jie)段，外觀是發(fa)光表面，但很(hen)快它就變成(cheng)無光表面，或(huo)多或少帶有(yǒu)粘上的材料(liao)。

2、疲勞

疲勞的(de)表現形式是(shì)剝落，即軸承(cheng)材料出現麻(má)點或脫📱落，剝(bao)落📱最初發生(shēng)在滾道或滾(gun)動體上。

來自(zì)滾道表面下(xià)的疲勞是材(cái)料惡化，是由(you)滾道表面下(xià)方的交💃🏻變應(ying)力引起，最終(zhong)導緻材料衰(shuāi)變。最初是出(chu)❓現裂縫，裂縫(feng)随軸承☔工作(zuò)慢慢發展，當(dāng)裂縫發展到(dao)表🤞面時，就發(fa)生剝落。

來自(zì)表面的疲勞(láo)通常由潤滑(huá)不足引起。潤(run)滑劑的作用(yong)是建立♋油膜(mó)，把滾道與滾(gǔn)動體分隔開(kāi)來。當潤滑不(bu)良時，會發生(shēng)金屬與金屬(shǔ)的接觸。表面(mian)凸凹不平(突(tū)出部分)相互(hù)剪切💁，導緻表(biǎo)面出現🌈剪切(qie)應力。由于材(cai)料疲勞，出現(xiàn)小㊙️裂縫，然後(hòu)是微剝落。最(zui)初由于表面(miàn)粗糙度降低(dī)了，所以表面(mian)可能很明亮(liang)光滑，但是如(rú)果持續發展(zhǎn)下去，表面就(jiu)會變得無光(guang)，表面破🔞碎會(huì)越來越多，出(chu)現麻點。

3、機械(xiè)腐蝕

浸蝕通(tōng)常是由于軸(zhóu)承座内溫度(du)變化，内部空(kōng)氣冷凝，水份(fen)不斷🏃‍♂️積聚而(ér)成。而濕氣或(huo)水時常從破(po)損或不适當(dang)的密封圈進(jìn)入軸承，由于(yu)軸承滾道和(hé)滾動體表面(miàn)精度極🙇🏻高，極(jí)易受到濕氣(qì)與水的腐蝕(shi)。相比其它損(sun)壞過程，發生(shēng)得較快，能發(fa)展到材料深(shēn)處導緻軸承(cheng)嚴重損傷。空(kōng)氣濕度過高(gao)或用手指觸(chu)摸滾💘道，都能(neng)導緻這種類(lei)型的腐蝕。因(yin)此做好防護(hu)🔆非常重要。潮(cháo)濕腐蝕通常(cháng)發生在靜止(zhi)狀🈲态，處于深(shēn)處的鏽☁️會導(dǎo)緻軸承早期(qī)損壞。

摩擦腐(fǔ)蝕的根源是(shì)兩個承載面(miàn)之間的微移(yi)動。大多數情(qing)況下，這種摩(mó)擦腐蝕發生(shēng)在軸承外徑(jing)和軸承座💚之(zhī)間和軸承孔(kǒng)和軸之間，微(wei)移動主要由(yóu)滾動體經過(guò)時産生的循(xún)環負荷引起(qǐ)。配合不好、軸(zhou)彎曲或接觸(chu)面有缺陷，都(dōu)能導緻或🛀加(jiā)速摩擦腐蝕(shí)的發生。空氣(qì)能進入沒有(you)保護☔的表面(mian)，加速🌂腐蝕的(de)發展。形成的(de)氧化🚶‍♀️鐵，體積(ji)要比純鋼大(da)得多，造成材(cai)🐆料變㊙️大，應力(lì)升高，甚至對(dui)軸承滾道也(yě)是這樣，從而(ér)導緻過早性(xìng)的表面下疲(pí)勞。摩擦腐蝕(shí)容易造成軸(zhóu)承圈開裂。

假(jiǎ)硬化也是一(yi)種摩擦腐蝕(shi)，發生在滾動(dòng)體和滾道間(jian)的接觸區域(yù)，是循環振動(dong)引起的塑性(xìng)接觸面微移(yi)動和回彈所(suǒ)🔞緻。由于它是(shì)發生在軸承(cheng)靜止和承載(zǎi)時，所以損傷(shāng)出現在滾動(dong)體節圓處。根(gen)據振動的🛀強(qiang)度、潤滑條件(jiàn)和負荷，腐蝕(shí)和磨損可能(neng)同時發生，在(zài)滾道上形成(chéng)淺凹陷。通常(chang)，振動會導緻(zhi)潤滑劑的局(jú)部缺失、金屬(shu)🛀🏻與金屬接觸(chu)和磨耗磨損(sun)。凹陷🈲處外觀(guan)通常變得無(wú)光，經常褪🌈色(se)，有時因為發(fa)生潮濕腐蝕(shí)而略帶紅色(se)。偶爾凹陷處(chù)呈現光亮表(biǎo)面，可能主⛷️要(yao)是因為仍有(yǒu)潤滑劑，還沒(mei)有發生磨耗(hao)磨損。假硬化(hua)損壞能導緻(zhi)球軸承的球(qiu)面出現空洞(dong)，滾子軸承⁉️出(chū)現線條。

4、電腐(fu)蝕

當電流通(tōng)過軸承時，将(jiang)會通過滾動(dòng)體在内、外圈(quan)間傳導，可♌能(neng)出現過高電(dian)壓造成的損(sǔn)傷。接觸表面(miàn)發生的☁️過程(chéng)與電弧焊(小(xiao)接觸面上的(de)高密度電流(liu))類似，材料被(bei)加熱到回火(huǒ)至融化等不(bú)同🧑🏽‍🤝‍🧑🏻程度。在材(cai)料被回火、再(zai)硬化或融化(huà)的地方，外觀(guān)出現大小不(bu)一🤟的褪色區(qū)。在材料融化(huà)的地方，形成(cheng)大約0.1mm 至 0.5mm 的坑(keng)。

同樣，電流洩(xiè)漏也能造成(cheng)損傷，電流洩(xie)漏來自通過(guò)軸承的雜散(sàn)電流，而雜散(sàn)電流通常是(shì)由頻率變化(huà)引起的。主要(yào)的可見損傷(shang)是凹槽，形似(sì)洗衣闆圖案(àn)。這些凹槽的(de)形狀，在球軸(zhou)承呈接觸橢(tuǒ)圓，在滾子軸(zhóu)承呈接觸線(xian)，滾動體✂️通常(cháng)出現均勻的(de)褪色。相比過(guò)😘高電壓損傷(shang)📐，在電流洩漏(lòu)中，電流通過(guò)的區域更大(da)🚶‍♀️，結果電流密(mi)度⭐變小，損傷(shāng)溫度也較低(di)。因此主😍要的(de)可見損壞是(shi)回火效應，即(ji)軸承表面變(biàn)軟。當用高倍(bèi)放大鏡觀察(chá)損傷部🔴位，通(tong)常也能看到(dào)👣坑。

5、塑性變形(xing)

靜态負荷或(huo)沖擊負荷可(ke)産生過載，從(cong)而導緻塑性(xing)變形🌐，在滾道(dao)上形成凹痕(hen)。通常安裝不(bu)當是産生此(ci)問題的根源(yuan)，即在軸♋承圈(quan)上用力不當(dāng)，從而在滾動(dong)體上産🧑🏾‍🤝‍🧑🏼生沖(chong)擊負荷。碎屑(xiè)造成的凹痕(hen)是因為外部(bù)顆粒(污染物(wù))進入軸承，被(bèi)滾動體壓入(rù)滾🧑🏽‍🤝‍🧑🏻道。凹痕的(de)大小和形狀(zhuàng)取決于顆粒(lì)🈲的性質。凹痕(hen)💞處滾道的幾(jǐ)何形狀被破(po)壞🍉，潤滑受到(dao)影響。表面出(chu)現應力，疲勞(láo)導緻表面過(guo)早剝落。

搬運(yùn)造成的凹陷(xian)是由于軸承(cheng)表面被硬的(de)尖銳物體碰(pèng)壞。由于🥰軸承(cheng)表面精度極(ji)高，當局部過(guo)載，比如🐉軸承(cheng)掉落地上，就(jiu)可👣能會在表(biao)面磕出凹痕(hen)，從而讓軸承(cheng)無法工作。

6、破(pò)裂和開裂

受(shòu)壓破裂是因(yīn)為局部過載(zǎi)或應力過高(gāo)，造成應力集(ji)中超過了材(cái)料的抗拉強(qiáng)度所緻。常見(jiàn)是野蠻拆裝(zhuāng)軸承 (沖🙇‍♀️擊)或(huò)💚圓錐座或襯(chèn)套擰得太緊(jǐn)。當用榔頭和(he)硬鑿🤞直接敲(qiāo)打軸承⭕圈，可(ke)能🌈導緻形成(chéng)微小的裂🌈縫(feng)。當軸承☔投入(ru)使用㊙️時，軸承(cheng)圈可能有小(xiǎo)片脫落。而安(an)裝時圓錐座(zuò)或襯套擰得(dé)太緊，結果軸(zhou)承圈出現抗(kàng)拉應力(圓周(zhōu)💜應力)，當軸承(cheng)投入使用時(shí)産生裂縫。

疲(pi)勞破裂開始(shǐ)于彎曲狀态(tài)下應力超過(guo)疲勞強度🧑🏽‍🤝‍🧑🏻時(shi)。最初出現一(yi)條裂縫，然後(hòu)不斷增多，最(zuì)後整個軸承(chéng)圈或保持架(jià)開裂。當使用(yòng)緊配合時可(kě)能出現疲勞(láo)破裂，因為緊(jǐn)配合可能産(chan)生很高的圓(yuan)周應力。然🐪後(hou)交變應㊙️力和(he)圓周應力共(gong)同❄️作用，造成(cheng)軸承圈的過(guò)早疲勞，整個(ge)圈裂開。

熱開(kāi)裂産生于兩(liang)個表面相互(hù)嚴重摩擦時(shí)，産生的㊙️摩擦(ca)🏃熱導緻裂縫(féng)，通常與滑動(dòng)方向成直角(jiao)。

很多軸承故(gù)障都可以避(bi)免。深入的軸(zhou)承損傷根源(yuán)👌分析可以找(zhǎo)到問題根源(yuán)，通過采取适(shi)當的措施，能(néng)提前⛱️避免故(gu)障再次發生(sheng)，降低故障成(cheng)本。