❶ 如果滚动轴承发生了故障要怎么判断呢
判断轴承故障一般有两种表现,一是在轴承安装部位会出现温度过高,二是在轴承运作时会发出很大的噪音,不过可以到网上搜一下樽祥轴承故障检测仪,用检测仪器还是比较准确些。
1.轴承温度过高:在机械运作时,安装轴承的部位允许有一定的温度,当用手抚摸机器外壳时,应以不感觉烫手为正常,反之则表明轴承温度过高。
轴承温度过高的原因有: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:滚动轴承在工作中允许有轻微的运转响声,如果响声过大或有不正常的噪音或撞击声,则表明轴承有故障。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,也会产生异响轴承的损伤。
滚动轴承拆卸检查时,可根据轴承的损伤情况判断轴承的故障及损坏原因:
1.滚道表面金属剥落:轴承滚动体和内、外圈滚道面上均承受周期性脉动载荷的作用,从而产生周期变化的接触应力。当应力循环次数达到一定数值后,在滚动体或内、外圈滚道工作面上就产生疲劳剥落。如果轴承的负荷过大,会使这种疲劳加剧。另外,轴承安装不正、轴弯曲,也会产生滚道剥落现象。轴承滚道的疲劳剥落会降低轴的运转精度,使机构发生振动和噪声。
2.轴承烧伤:烧伤的轴承其滚道、滚动体上有回火色。烧伤的原因一般是润滑不足、润滑油质量不符合要求或变质,以及轴承装配过紧等。
3.塑性变形:轴承的滚道与滚子接触面上出现不均匀的凹坑,说明轴承产生塑性变形。其原因是轴承在很大的静载荷或冲击载荷作用下,工作表面的局部应力超过材料的屈服极限,这种情况一般发生在低速旋转的轴承上。
4.轴承座圈裂纹:轴承座圈产生裂纹的原因可能是轴承配合过紧,轴承外国或内圈松动,轴承的包容件变形,安装轴承的表面加工不良等。
5.保持架碎裂:其原因是润滑不足,滚动体破碎,座圈歪斜等。
6.保持架的金属粘附在滚动体上:可能的原因是滚动体被卡在保持架内或润滑不足。
7.座圈滚道严重磨损:可能是座圈内落入异物,润滑油不足或润滑油牌号不合适。
❷ 几种比较常见的轴承失效形式
一般比较常见的轴承失效形式有疲劳点蚀、塑性变形、磨损与胶合。(1)疲劳点蚀
对于一般长期使用的滚动轴承,滚动体和内、外圈在载荷作用下,表面间有极大的循环接触应力,从而使轴承的工作表面(滚动体和内、圈滚道表面)发生疲劳点蚀(麻点) ,严重时会使表层金属成片剥落,形成凹坑,以致失去正常工作能力。
(2) 塑性变形
对于极低速或缓慢摆动条件下工作的滚动轴承, 一般不会出现疲劳点蚀。但当载荷很大, 滚动体和滚道接触处的局部应力超过材料的屈服极限时, 会使轴承的工作表面发生永久的塑性变形, 从而使轴承不能继续使用。 当硬颗粒从外界进入轴承的滚道与滚动体之间时, 硬颗粒会在滚道表面形成压痕, 亦是一种塑性变形。(3)磨损与胶合
轴承润滑及密封不良, 则会引起轴承摩擦表面的磨损。 速度过高且散热不良时会出现胶合。
❸ 轴承的预紧什么意思
预紧是用螺旋弹簧、碟形弹簧等使轴承得到合适预紧的方法。预紧弹簧的刚性—般要比轴承的刚性小得多,所以定压预紧的轴承相对位置在使用中会有变化,但预紧量却大致不变。
轴承预紧方式
1.径向预紧法
径向顶紧法多使用在承受径向负荷的圆锥孔轴承中,典型的例子是双列精密短圆柱滚子轴承,利用螺母调整这种轴承相对于锥形轴颈的轴向位置,使内圈有合适的膨胀量而得到径向负游隙,这种方法多用于机床主轴和喷气式发动机中。
2.轴向预紧法
轴向预紧法大体上可分为定位预紧和定压预紧两种。
在定位预紧中,可通过调整衬套或垫片的尺寸,获得合适预紧量;也可通过测量或控制起动摩擦力矩来调得合适的预紧; 还可直接使用预先调好预紧量的成对双联轴承来实现预紧的目的,此时一般不需用户再行调整,总之,凡是经过轴向预紧的轴承,使用时其相对位置肯定不会发生变化。
❹ 滚动轴承的失效形式及选择计算
1.滚动轴承的失效形式
(1)疲劳点蚀:轴承工作时,作用于轴上的力是通过轴承内圈、滚动体、外圈传到机座上,使滚动体与内、外圈滚道的接触表面产生接触应力。由于内、外圈要做相对运动,滚动体沿滚道滚动,所以接触表面的接触应力按脉动循环规律变化。当应力循环次数达到一定值后,在滚动体或内、外圈滚道的表层金属将发生剥落,即形成疲劳点蚀,从而使轴承产生振动和噪声,旋转精度下降,影响机器的正常工作。疲劳点蚀是滚动轴承的主要失效形式。
(2)塑性变形:当轴承的转速很低(n<10r/min)或间歇摆动时,一般不会发生疲劳点蚀,此时轴承往往因受过大的静载荷或冲击载荷,使内、外圈滚道与滚动体接触处的局部应力超过材料的屈服点而产生塑性变形,形成不均匀的凹坑,使轴承失效。
2.轴承的寿命与寿命计算
(1)轴承的寿命:滚动轴承的寿命是指轴承中任何一个滚动体或内、外圈滚道上出现疲劳点蚀前轴承转过的总转数,或在一定转速下总的工作小时数。
一批类型、尺寸相同的轴承,由于材料、加工精度、热处理与装配质量不可能完全相同,即使在同样条件下工作,各个轴承的寿命也是不同的,寿命最长与最短的相差可达几十倍,因此人们很难预测出单个轴承的具体寿命。为了保证轴承工作的可靠性,在国标中规定以基本额定寿命作为计算依据。
轴承的基本额定寿命是指一批相同的轴承,在同样条件下工作,其中10%的轴承产生疲劳点蚀时转过的总转数,以L10表示。
基本额定寿命为106r时轴承所能承受的载荷称为基本额定动载荷,以C表示。轴承在基本额定动载荷作用下,工作106r不发生疲劳点蚀的可靠度是90%。对于径向接触轴承C是径向载荷,轴向接触轴承C是中心轴向载荷,向心角接触轴承C是载荷的径向分量。各种类型和不同尺寸轴承的C值查机械设计手册。
(2)寿命计算:轴承基本额定寿命的计算式为:
液压动力头岩心钻机设计与使用
式中:L10为轴承的基本额定寿命,106r;FP为当量动载荷,见本节之当量动载荷计算;ε为寿命指数,球轴承ε=3,滚子轴承ε≈10/3。
实际计算时,人们习惯于以时间Lh(h)作为轴承的寿命。若轴承转速为n(r/min),则轴承寿命计算的另一表达式为
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当轴承的工作温度高于120℃时,会降低轴承的寿命,影响基本额定动载荷;工作中的冲击和振动,将使轴承实际工作载荷加大,故在计算时应分别引入温度系数ft(表2-11)和载荷系数fp(表2-12)对C值和Fp值加以修正。此时轴承的寿命计算式为:
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表2-11 温度系数ft
表2-12 载荷系数fp
3.当量动载荷的计算
当量动载荷是一个假想载荷,在这个载荷作用下,轴承的寿命与实际载荷作用下的寿命相同。
对于仅能承受径向载荷的圆柱滚子轴承,当量动载荷为轴承的径向载荷Fr,即
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对于只能承受轴向载荷的推力球轴承,当量动载荷为轴承的轴向载荷Fa,即
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对于能同时承受径向和轴向载荷的深沟球轴承、调心轴承和向心角接触轴承,当量动载荷的计算式为
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式中:Fr为轴承所受的径向载荷;Fa为轴承所受的轴向载荷;X为径向载荷系数,见表2-13;Y为轴向载荷系数,见表2-13。
查表2-13时,对于深沟球轴承和7000C型角接触球轴承,需先计算Fa/C0,查出e值,再计算Fα/Fr并与e比较后才能确定X、Y值。
表2-13 径向载荷系数X和轴向载荷系数Y
注:1.C0为轴承的基本额定静载荷,查机械设计手册。
2.e为系数X和Y不同值时Fa/Fr适用范围的界限值。
3.对于Fa/C0的中间值,其e和Y值可由线性内插法求得。
4.向心角接触轴承轴向载荷的计算
如图2-9所示,由于向心角接触轴承有接触角α,故轴承在受到径向载荷作用时,承载区内每一个滚动体的法向力FQi可分解成径向分力FRi和轴向分力FSi。各滚动体轴向分力之和FS(FS=∑iFSi)将使轴承外圈与内圈沿轴向有分离的趋势,故这类轴承都应成对使用反向安装。
图2-9 向心角接触轴承的内部轴向力
FS是在径向载荷作用下产生的轴向力,通常称为内部轴向力,其大小按表2-14所给公式求出,方向(对轴而言)沿轴向由轴承外圈的宽边指向窄边。
向心角接触轴承在成对使用时实际所受的轴向载荷Fa,除与外加轴向载荷FA有关外,还应考虑内部轴向力FS的影响。
表2-14 向心角接触轴承内部轴向力FS
注:Y值查机械设计手册。
图2-10为角接触球轴承的两种安装方式,图2-10a为两外圈的窄边相对,图2-10b为两外圈的宽边相对。FA为外加轴向载荷,FS1、FS2分别为轴承1、2的内部轴向力,两轴承所受的实际轴向载荷,可根据力平衡条件求出。
图2-10 角接触轴承的轴向载荷分析
对于轴承1:因FS2与FA方向相反,故轴承所受轴向载荷应通过比较FS1与FS2-FA的大小来确定。
液压动力头岩心钻机设计与使用
对于轴承2:因FS1与FA方向相同,故轴承所受轴向载荷应通过比较FS2与FS1+FA的大小来确定。
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如果外加轴向载荷FA方向与图示方向相反,则应取(-FA)代入公式计算。
5.滚动轴承的静载荷计算
轴承静载荷计算的目的是防止轴承产生过大的塑性变形。
轴承在某一载荷作用下,若受载最大的滚动体与内、外圈滚道接触处的接触应力达到:球轴承———4200MPa(调心球轴承4600MPa),滚子轴承———4000MPa,这个载荷称为基本额定静载荷,以C0表示。实践表明,轴承在不超过该载荷作用下能正常工作。因此,基本额定静载荷是轴承静载荷的计算依据。对于径向接触轴承,C0是径向载荷;对于向心角接触轴承,C0是载荷的径向分量;对于轴向接触轴承C0是中心轴向
载荷。轴承在工作时,如果同时承受径向载荷与轴向载荷,则应按当量静载荷进行计算。当量静载荷是一个假想载荷,轴承在这个载荷作用下,受力最大处的滚动体与内、外圈滚道塑性变形量总和与实际载荷作用下塑性变形量总和相等。对于径向接触轴承和向心角接触轴承,当量静载荷是径向载荷;对于轴向接触轴承,当量静载荷是轴向载荷。当量静载荷以FP0表示,它与实际载荷的关系是
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式中:Fr为轴承所受的径向载荷;Fa为轴承所受的轴向载荷;X0为静径向载荷系数,见表2-15;Y0为静轴向载荷系数,见表2-15。
表2-15 静径向载荷系数X0与静轴向载荷系数Y0
当计算结果FP0<Fr时,应取FP0=Fr
按静载荷计算的强度条件是
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式中:C0为轴承的基本额定静载荷,查机械设计手册;S0为安全系数,见表2-16。
表2-16 安全系数S0
❺ 轴承常见的故障有哪些
滚动轴承是旋转设备中使用最广泛的机械零部件之一,也是很容易出现故障零部件。据统计,在使用滚动轴承的旋转设备中,约有30%的机械故障是由滚动轴承引起的。滚动轴承有几种常见的故障类型。
1. 疲劳剥落(点蚀)当滚动轴承工作时,滚动元件和滚道之间存在点接触或线接触。在交变载荷的作用下,表面之间存在很大的循环接触应力,这很容易在表面形成疲劳源。疲劳源产生微裂纹。由于其高硬度和脆性,微裂纹难以深入发展。它们以小颗粒剥落并且在表面上具有良好的点蚀。这是疲劳点蚀。在严重的情况下,表面剥落形成凹坑;如果轴承继续运转,将形成大面积的剥落。疲劳点蚀会在运行过程中产生冲击负荷,从而增加设备的振动和噪音。然而,疲劳点蚀是滚动轴承的正常,不可避免的失效形式。轴承寿命是指在第一个疲劳剥落点发生之前的总转数。轴承的额定寿命是指轴承的90%寿命,没有疲劳点蚀。 (使用轴承故障检测器诊断轴承)
2. 磨损 润滑不良,外界尘粒等异物侵入,转配不当等原因,都会加剧滚动轴承表面之间的磨损。磨损的程度严重时,轴承游隙增大,表面粗糙度增加,不仅降低了轴承的运转精度,而且也会设备的振动和噪声随之增大。
3. 胶合 胶合是一个表面上的金属粘附到另一个表面上去的现象。其产生的主要原因是缺油、缺脂下的润滑不足,以及重载、高速、高温,滚动体与滚道在接触处发生了局部高温下的金属熔焊现象。 通常,轻度的胶合又称为划痕,重度的胶合又称为烧轴承。 胶合为严重故障,发生后立即会导致振动和噪声急剧增大,多数情况下设备难以继续运转。
4. 断裂 轴承零件的裂纹和断裂是最危险的一种故障形式,这主要是由于轴承材料有缺陷和热处理不当以及严重超负荷运行所引起的;此外,装配过盈量太大、轴承组合设计不当,以及缺油、断油下的润滑丧失也都会引起裂纹和断裂。
5. 锈蚀 锈蚀是由于外界的水分带入轴承中;或者设备停用时,轴承温度在露点以下,空气中的水分凝结成水滴吸附在轴承表面上;以及设备在腐蚀性介质中工作,轴承密封不严,从而引起化学腐蚀。锈蚀产生的锈斑使轴承表面产生早期剥落,同时也加剧了磨损。
6. 电蚀 电蚀主要是转子带电,电流击穿油膜而形成电火化放电,使表面局部熔焊,在轴承工作表面形成密集的电流凹坑或波纹状的凹凸不平。
7. 塑性变形(凹坑和压痕)对于速度极低(n <1 r / min)或间歇摆动轴承的轴承,失效模式主要是永久塑性变形,即凹槽在滚道上以最大力形成。坑。塑性变形主要是由于过度的挤压应力,例如过大的工作载荷,过大的冲击载荷和热变形。当轴承有凹痕时,会产生很多振动和噪音。另外,当硬颗粒从外部进入滚动体和滚道时,在滚道表面上形成凹痕。
8. 保持架损坏 润滑不良会使保持架与滚动体或座圈发生磨损、碰撞。装配不当所造成的保持架变形,会使保持架与滚动体或座圈之间产生卡涩,从而加速了保持架的磨损。保持架磨损后,间隙变大,与滚动体之间的撞击力增大,以致使保持架断裂。
滚动轴承有许多类型的故障。然而,在实际应用中最常见和最具代表性的故障类型通常只有三种类型,即疲劳剥落(点蚀),磨损和胶合。其中,从粘合的发生到轴承的完全损坏的过程通常非常短,因此通常难以通过定期检查及时发现。