1. 圓錐滾子軸承的主要失效形式有哪些什麼原因
總體來講,軸承的損壞形式很多。就圓錐軸承來說,大部分是一樣的,如果說有什麼特別之處,我只能說有兩點: 1 內圈擋邊和滾子的摩擦是滑動摩擦,往往會導致潤滑上的問題,所以相對於其他軸承,圓錐軸承更容易發生檔邊剝落和滾子片層剝落。之外,內圈大擋邊的設計相當講究,主要是弧形和角度的設計直接影響軸承的性能。 2 由於圓錐軸承是油隙可調軸承,不像其他軸承按照標準直接選何種游隙就差不多了。圓錐軸承需要游隙計算,然後要有可行可靠的游隙調整方法,對於很多軸承用戶來說,這是個不小的問題。如果游隙過大或者過小,可能會導致噪音,潤滑等問題。
2. 滾動軸承的幾種失效形式的分析
滾動軸承主要的失效的形式:
1、磨損失效
2、疲勞失效
3、腐蝕失效
4、斷裂失效
5、壓痕失效
6、膠合失效
滾動軸承磨損是軸使用過程中常見的設備問題,主要是由軸的金屬特性造成的:金屬雖然硬度高,但是退讓性差(變形後無法復原)、抗沖擊性能差、抗疲勞性能差,因此容易造成粘著磨損、磨料磨損、疲勞磨損、微動磨損等。
大部分的軸類磨損不易察覺,只有出現機器高溫、跳動幅度大、異響等情況時,才會引起察覺,但是到人們發覺時,大部分滾動軸都已磨損,從而造成機器停機。
(2)軸承失效方式有幾種如何發生擴展閱讀:
滾動軸承按照結構可分為:
1、深溝球軸承
深溝球軸承結構簡單,使用方便,是生產批量最大,應用范圍最廣的一類軸承。它主要用於承受徑向載荷,也可承受一定的軸向載荷。當軸承的徑向游隙加大時,具有角接觸軸承的功能,可承受較大的軸向載荷。應用於汽車,拖拉機,機床,電機,水泵,農業機械,紡織機械等。
2、滾針軸承
滾針軸承裝有細而長的滾子(滾子長度為直徑的3~10倍,直徑一般不大於5mm),因此徑向結構緊湊,其內徑尺寸和載荷能力與其他類型軸承相同時,外徑最小,特別適用與徑向安裝尺寸受限制的支承結構。根據使用場合不同,可選用無內圈的軸承或滾針和保持架組件。
此時與軸承相配的軸頸表面和外殼孔表面直接作為軸承的內.外滾動表面,為保持載荷能力和運轉性能與有套圈軸承相同,軸或外殼孔滾道表面的硬度.加工精度和表面和表面質量應與軸承套圈的滾道相仿。此種軸承僅能承受徑向載荷。
例如:萬向節軸,液壓泵,薄板軋機,鑿岩機,機床齒輪箱,汽車以及拖拉機機變速箱等 。
3、角接觸軸承
角接觸球軸承極限轉速較高,可以同時承受經向載荷和軸向載荷,也可以承受純軸向載荷,其軸向載荷能力由接觸角決定,並隨接觸角增大而增大。多用於:油泵、空氣壓縮機、各類變速器、燃料噴射泵、印刷機械 。
4、調心球軸承
調心球軸承有兩列鋼球,內圈有兩條滾道,外圈滾道為內球面形,具有自動調心的性能。可以自動補償由於軸的繞曲和殼體變形產生的同軸度誤差,適用於支承座孔不能保證嚴格同軸度的部件中。該種軸承主要承受徑向載荷,在承受徑向載荷的同時
亦可承受少量的軸向載荷,通常不用於承受純軸向載荷,如承受純軸向載荷,只有一列鋼球受力。主要用在聯合收割機等農業機械,鼓風機,造紙機,紡織機械,木工機械,橋式吊車走輪及傳動軸上。
5、調心滾子軸承
調心滾子軸承句有兩列滾子,主要用於承受徑向載荷,同時也能承受任一方向的軸向載荷。該種軸承徑向載荷能力高,特別適用於重載或振動載荷下工作,但不能承受純軸向載荷;調心性能良好,能補償同軸承誤差。
主要用途:造紙機械、減速裝置、鐵路車輛車軸、軋鋼機齒輪箱座、破碎機、各類產業用減速機等等。
6、推力球軸承
推力球軸承是一種分離型軸承,軸圈"座圈可以和保持架"鋼球的組件分離。軸圈是與軸相配合的套圈,坐圈是與軸承座孔相配合的套圈,和軸之間有間隙。 推力球軸承只能承受軸向負荷,單向推力球軸承只能承受一個方向的軸向負荷,雙向推力球軸承可以承受兩個方向的軸向負荷。
推力球承受不能限制軸的徑向位移,極限轉速很低。單向推力球軸承可以限制軸和殼體的一個方向的軸向位移,雙向軸承可以限制兩個方向的軸向位移。主要應用於汽車轉向機構,機床主軸。
7、推力滾子軸承
推力滾子軸承用於承受軸向載荷為主的軸.經向聯合載荷,但經向載荷不得超過軸向載荷的55%。與其它推力滾子軸承相比,此種軸承摩擦因數較低,轉速較高,並具有調心能力。29000型軸承的滾子為非對稱型球面滾子,能減小棍子和滾道在工作中的相對滑動
並且滾子長.直徑大,滾子數量多載荷容量大,通常採用油潤滑,個別低速情況可用脂潤滑。在設計選型時,應優先選用。 主要應用於水力發電機, 起重機吊鉤,等等 。
8、圓柱滾子軸承
圓柱滾子軸承的滾子通常由一個軸承套圈的兩個擋邊引導,保持架.滾子和引導套圈組成一組合件,可與另一個軸承套圈分離,屬於可分離軸承。此種軸承安裝,拆卸比較方便,尤其是當要求內.外圈與軸.殼體都是過盈配合時更顯示優點。
此類軸承一般只用於承受徑向載荷,只有內.外圈均帶擋邊的單列軸承可承受較小的定常軸向載荷或較大的間歇軸向載荷。 主要用於大型電機,機床主軸,車軸軸箱,柴油機曲軸以及汽車,托牢記的變箱等
9、圓錐滾子軸承
圓錐滾子軸承主要適用於承受以徑向載荷為主的徑向與軸向聯合載荷,而大錐角圓錐滾子軸承可以用於承受以軸向載荷為主的徑,軸向聯合載荷。此種軸承為分離型軸承,其內圈(含圓錐滾子和保持架)和外圈可以分別安裝。
在安裝和使用過程中可以調整軸承的經向游隙和軸向游隙,也可以預過盈安裝用於汽車後橋輪轂,大型機床主軸,大功率減速器,車軸軸承箱,輸送裝置的滾輪 。
10、帶座外球面球軸承
帶座外球面球軸承由兩面帶密封的外球面球軸承和鑄造的(或鋼板沖壓的)軸承座組成。外球面球軸承的內部結構與深溝球軸承相同,但此種軸承的內圈寬於外圈.外圈具有截球形外表面,與軸承座的凹球面相配能自動調心。
通常此種軸承的內孔與軸之間有間隙,用頂絲,偏心套或緊定套將軸承內圈固定在軸上,並隨軸一起轉動。帶座軸承結構緊湊,裝卸方便,密封完善,適用於簡單支承,常用於采礦.冶金.農業.化工.紡織.印染.輸送機械等。
參考資料來源:網路-軸承故障診斷
參考資料來源:網路-滾動軸承
3. 滾動軸承的失效形式有哪些
一、滾動軸承的磨損失效
磨損時滾動軸承最常見的一種失效形式。在滾動軸承運轉中,滾動體和套圈之間均存在滑動,這些滑動會引起零件接觸面的磨損。尤其在軸承中侵入金屬粉末、氧化物以及其他硬質顆粒時,則形成嚴重的磨料磨損,使磨損更為加劇。另外,由於振動和磨料的共同作用,對於處在非旋轉狀態的滾動軸承,會在套圈上形成與鋼球節距相同的凹坑,即為摩擦腐蝕現象。如果軸承與孔座或軸頸配合太松,在運行中引起的相對運動,又會造成軸承座孔或軸頸的磨損。當磨損量較大時,軸承便產生游隙雜訊,使振動增大。
二、滾動軸承的疲憊失效
在滾動軸承中,滾動體或套圈滾動表面由於接觸載荷的反復作用,表層因反復的彈性變形而致冷作硬化,下層的材料應力與表層出現斷層狀分布,導致從表面下形成細小裂紋,隨著以後的持續載荷運轉,裂紋逐步發展到表面,致使材料表面的裂紋相互貫通,直至金屬表層產生片狀或點坑狀剝落。軸承的這種失效形式成為疲勞失效。其主要原因是疲勞應力造成的,有時是由於潤滑不良或強迫安裝所引起。隨著滾動軸承的繼續運轉,損壞逐步增大。因為有脫落的碎片被滾壓在其餘部分滾道上,並給那裡造成局部超載荷而進一步使滾動損壞。軸承運轉時,一旦發生疲勞剝落,其振動和雜訊將急劇增大。
三、滾動軸承的腐蝕失效
軸承零件表面的腐蝕分三種類型。一是化學腐蝕,當水、酸等進入軸承或者使用含酸的潤滑劑,都會產生這種腐蝕。二是電腐蝕,由於軸承表面間有較大電流通過使表面產生點蝕。三是微振腐蝕,為軸承套圈在機座座孔中或軸頸上的微小相對運動而至。結果使套圈表面產生紅色或黑色的銹斑。軸承的腐蝕斑則是以後損壞的起點。
四、滾動軸承的塑變失效
壓痕主要是由於滾動軸承受載荷後,在滾動體和滾道接觸處產生塑性變形。載荷過大時會在滾道表面形成塑性變形凹坑。另外,若裝配不當,也會由於過載或撞擊造成表面局部凹陷。或者由於裝配敲擊,而在滾道上造成壓痕。
五、滾動軸承的斷裂失效
造成軸承零件的破斷或裂紋的重要原因是由於運行時載荷過大、轉速過高、潤滑不良或裝配不善而產生過大的熱應力,也有的是由於磨削或熱處理不當而導致的。
六、滾動軸承的膠合失效
滑動接觸的兩個表面,當一個表面上的金屬粘附到另一個表面上的現象稱為膠合。對於滾動軸承,當滾動體在保持架內被卡住或潤滑不足、速度過高造成摩擦熱過大,使保持架的材料粘附到滾子上而形成膠合。其膠合狀為螺旋形污斑狀。還有的是由於安裝的初間隙過小,熱膨脹引起滾動體與內外圈擠壓,致使在軸承的滾動中產生膠合和剝落。
4. 軸承失效的原因有哪些呢
軸承的失效原因如下:
一製造因素
1、產品結構設計的影響
產品的結構設計是根據使用性能目標值來確定的,這些目標值如載荷容量、壽命、精度、可靠性、振動、磨損、摩擦力矩等。在設計時,由於各種原因,會造成產品設計與使用的不適用或脫節,甚至偏離了目標值,這種情況很容易造成產品的早期失效。
2、材料品質的影響
軸承工作時,零件滾動表面承受周期性交變載荷或沖擊載荷。由於零件之間的接觸面積很小,因此,會產生極高的接觸應力。在接觸應力反復作用下,零件工作表面將產生接觸疲勞而導致金屬剝落。
就材料本身的品質來講,其表面缺陷有裂紋、表面夾渣、折疊、結疤、氧化皮和毛刺等,內部缺陷有嚴重偏析和疏鬆、顯微孔隙、縮孔、氣泡、白點、過燒等,這些缺陷都是造成軸承早期疲勞剝落的主要原因。
在材料品質中,另一個主要影響軸承疲勞性能的因素是材料的純潔度,其具體表現為鋼中含氧量的多少及夾雜物的數量多少、大小和分布上。
3、熱處理質量的影響
軸承熱處理包括正火、退火、滲碳、淬火、回火、附加回火等。其質量直接關繫到後續的加工質量及產品的使用性能。
4、加工質量的影響
首先是鋼材金屬流線的影響。鋼材在軋制或鍛造過程中,其晶粒沿主變形方向被拉長,形成了所謂的鋼材流線(纖維)組織。試驗表明,該流線方向平行於套圈工作表面的與垂直的相比,其疲勞壽命可相差2。5倍。其次是磨削變質層。磨削變質層對軸承的疲勞壽命與磨損壽命有很大的影響。變質層的產生使材料表面層的組織結構和應力分布發生變化,導致表面層的硬度下降、燒傷,甚至微裂紋,從而對軸承疲勞壽命產生影響。
受冷熱加工條件及質量控制的影響,產品在加工過程中會出現質量不穩定或加工誤差,如熱加工的材料淬、回火組織達不到工藝要求、硬度不均勻和降低,冷加工的幾何精度超差、工作表面的燒傷、機械傷、銹蝕、清潔底低等,會造成軸承零件接觸不良、應力集中或承載能力下降,從而對軸承疲勞壽命產生不同程度的影響。
B、使用因素
使用因素主要包括軸承選型、安裝、配合、潤滑、密封、維護等。
不正確的安裝方法很容易造成成軸承損壞或零件局部受力產生應力集中,引起疲勞。過大的配合過盈量容易造成內圈滾道面張力增加及零件抗疲勞能力下降,甚至出現斷裂。
潤滑不良會引起不正常的摩擦磨損,並產生大量的熱量,影響材料組織和潤滑劑性能。如果潤滑不當,即便選用再好的材料製造,加工精度再高,也起不到提高軸承壽命的效果。
密封不良容易使雜質進入軸承內部,既影響零件之間的正常接觸形成疲勞源,又影響潤滑或污染潤滑劑。
根據疲勞產生的機理和主要影響因素,可以有針對性地提出預防措施。如對表面起源損傷引起的疲勞,可以通過對零件表面進行表面強化處理,對次表面起源型疲勞可以通過改善材料品質等措施。而提高零件加工質量尤其是零件表面質量、提高使用質量、控制雜質流入軸承內部、保證潤滑質量等措施對預防和延緩疲勞都有十分重要的意義。
二、表麵塑性變形
表麵塑性變形主要是指零件表面由於壓力作用形成的機械損傷。在接觸表面上,當滑動速度比滾動速度小得多的時候會產生表麵塑性變形。
表麵塑性變形分為一般表麵塑性變形和局部表麵塑性變形兩類。
A、一般表麵塑性變形
是由於粗糙表面互相滾動和滑動,同時,使粗糙表面不斷產生塑性碰撞所造成,其結果形成了冷軋表面,從外觀上看,這種冷軋表面已被輾光,但是,如果輾光現象比較嚴重,在冷軋表面上容易形成大量淺裂紋,淺裂紋進一步發展可能(在粗糙表面區域區)導致顯微剝落,但這種剝落很淺,只有幾個微米,它能夠覆蓋很寬的接觸表面.
根據彈性流體動壓潤滑理論,一般表麵塑性變形產生的原因是由於兩個粗糙表面直接接觸,其間沒有形成承載的彈性流體動壓潤滑膜.因此,當油膜潤滑參數小於一定值時,將產生的一般表麵塑性變形.一般油膜潤滑參數值越小表麵塑性變形越嚴重.
B、局部表麵塑性變形
局部表麵塑性變形是發生在摩擦表面的原有缺陷附近。最常見的原有缺陷,如壓坑(痕)、磕碰傷、擦傷、劃傷等。
1、壓坑(痕)
壓坑(痕)是由於在壓力作用下硬質固體物侵入零件表面產生的凹坑(痕)現象。
壓坑(痕)的形態特徵是:形狀和大小不一,有一定深度,壓坑(痕)邊緣有輕微凸起,邊緣較光滑。
硬質固體特的來源是軸承零件在運轉中產生的金屬顆粒、密封不良造成軸承外部雜質侵入。
壓坑(痕)產生的部位主要在零件的工作表面上。
預防壓坑(痕)的措施主要有:提高零件的加工精度和軸承的清潔度、改善潤滑、提高密封質量等。
2、磕碰傷
磕碰傷是由於兩個硬質特體相互撞擊形成的凹坑現象。
磕碰傷的形態特徵視兩物體形狀和相互撞擊力的不同其形狀和大小不一,但有一定深度,在其邊緣處常有突起。
磕碰傷主要是操作不當引起的。產生部位可以在零件的所有表面上。
預防磕碰傷的措施主要有:提高操作者的責任心、規范操作、改進產品容器的結構和增加零件的保護措施等。
3、擦傷
擦傷是兩個相互接觸的運動零件,在較大壓力作用下因滑動摩擦產生的金屬遷移現象。嚴重時可能伴隨燒傷的出現。
擦傷的形狀不確定,有一定長底和寬度,深度一般較淺,並沿滑動(或運動)方向由深而淺。
擦傷可以在產品製造過程中產生也可以在使用過程中產生。
軸承製造成過程中的擦傷預防措施與磕碰傷的預防措施相同。使用中的擦傷預防措施主要是從防止「打滑」方面考慮,改進產品內部結構、提高過盈配合量、調整游隙、改善潤滑、保證良好接觸狀態等。
4、劃(拉)傷
劃(拉)傷是指硬質和尖銳物體在壓力作用下侵入零件表面並產生相對移動後形成的痕跡。
劃傷一般呈線型狀,有一定深度,寬度比擦傷窄,劃傷的傷痕方向是任意的,長度不定。產生部位主要在零件的工作表面和配合表面上。而拉傷只發生在軸承內徑(過盈)配合面上,傷痕方向一般與軸線平行,有一定長度、寬度和深度,並成組出現。
劃傷可以在軸承製造過程中產生也可在使用中產生。而拉傷只發生在軸承安裝拆卸過程中。
預防軸承製造過程中的劃傷與預防磕碰傷的措施相同。預防使用中劃傷與預防壓坑(痕)的措施基本相同。
預防拉傷的措施是嚴格安裝拆卸規程、保證配合面的清潔、安裝時在配合面上適當潤滑等。
綜上所述,預防表麵塑性變形的措施是要正確選用軸承、增強材料的耐磨性,保證潤滑的有效性、注意安裝方法、提高軸承密封裝置的密封性等。
三、磨損
在力的作用下,兩個相互接觸的金屬表面相對運動產生摩擦,形成摩擦副。磨擦引起金屬消耗或產生殘余變形,使金屬表面的形狀、尺寸、組織或性能發生改變的現象稱為磨損。
磨損過程包含有兩物體的相互作用、黏著、擦傷、塑性變形、化學反應等幾個階段。其中物體相互作用的程度對磨損的產生和發展起著重要的作用。
磨損的基本形工有:疲勞磨損、黏著磨損、磨料(粒)磨損、微動磨損和腐蝕磨損等。
產生磨損的主要原因:
A、異物通過了密封不良的裝置(或密封圈)進入了軸承內部。
B、潤滑不當。如潤滑油中的雜質未過濾干凈、潤滑方式不良、潤滑劑選用不當、潤滑劑變質等。
C、零件接觸面上的材料顆粒脫離,
D、銹蝕。如,由於軸承使用溫度變化產生的冷凝水、潤滑劑中添加劑的腐蝕性特質等原因形成的銹蝕。
實際中多數磨損屬於綜合性磨損,預防對策應根據磨損的形式和機理分別採取措施。
對於微動磨損,可以採用小游隙或過盈配合來減少使用過程中的微動磨損;可在套圈與滾動體之間採用稀潤滑劑潤滑或分別包裝來減少運輸過程的微動磨損;另外,軸承應放在無振動環境下保管,或將軸承內外圈隔離存放可以防止保管過程中產生的微動磨損。
對於黏著磨損可以採取提高加工精度、增強潤滑效果等措施來解決。
對於磨料(粒)磨損,可以採用表面強化處理、表面潤滑處理(如滲硫、磷化、表面軟金屬膜塗層等)、改善軸承密封結構、提高零件加工精度、保證潤滑油過濾質量、減少製造和使用過程中對表面的損傷等方法來解決。
對於腐蝕磨損,應減少軸承使用環境中腐蝕物質的侵入、對零件表面進行耐腐蝕處理或採用耐腐蝕材料製造產品等手段來解決。另外,還可以從產品結構設計和製造的角度進行改進,如提高零件的加工精度、減少磨削加工中產生的變質層、保證彈性流體動壓潤滑膜等實現預防磨損的目的。
四、腐蝕
金屬與其所處環境中的物質發生化學反應或電化學反應變化所引起的消耗稱為腐蝕。
金屬腐蝕的形式多種多樣,就金屬與周圍介質作用的性質來分可以分為化學腐蝕和電化學腐蝕兩類
化學腐蝕是由於金屬與周圍介質之間的純化學作用引起的。其過程中沒有電流產生,但有腐蝕物質產生。這種物質一般都覆蓋在金屬表面上形成一層疏鬆膜.化學反應形成的腐蝕機理比較簡單,主要是物體之間通過接觸產生了化學反應,如金屬在大氣中與水產生的化學反應形成的腐蝕(又稱為銹蝕)
電化學腐蝕是由於金屬與周圍介質之間產生電化學作用引起的。其基本特點是在腐蝕的同時又有電流產生。電化學反應的腐蝕機理主要是微電池效應。
就滾動軸承而言,產生腐蝕的主要原因有:
A、軸承內部或潤滑劑中含有水、鹼、酸等腐蝕物質
B、軸承在使用中的熱量沒有及時釋放,冷卻後形成水分
C、密封裝置失效
D、軸承使用環境濕度大
E、清洗、組裝、存放不當
腐蝕產生部位:零件各表面都會有。按程度有腐蝕斑點或腐蝕坑(洞),斑點和蝕坑一般呈零星或密集分布,形狀不規則,深度不定,顏色有淺灰色、紅褐色、灰褐色、黑色。
對於金屬材料來說,消除腐蝕是比較困難的,但可以減緩腐蝕的發生,防止軸承與腐蝕物質接觸,可以通過合金化,表面改性等方法提高耐腐蝕能力,使得金屬表面形成一層穩定緻密與基體結合牢固的鈍化膜。
六、蠕動
受旋轉載荷的軸承套圈,如果選用間隙配合,在配合表面上會發生圓周方向的相對運動,使配合面上產生磨擦、磨損、發熱、變形,造成軸承不正常損壞。這種配合面周向的微小滑動稱為蠕動或爬行。
蠕動形成的機理是當內圈與軸配合過盈量不足時,在內圈與軸之間的配合面上因受力產生彈性變形而出現微小的間隙,造成內圈與軸旋轉時在圓周方向上的不同步、打滑,嚴重時在壓力作用下發生金屬滑移。在外圈與殼體也同樣會出理類似的情況。
蠕動形貌特徵在一些方面具有腐蝕磨損和微動磨損的某些特徵。蠕變在形成過程中也有一些非常細小的磨損顆粒脫落並立即局部氧化,生成一種類似鐵銹的腐蝕物。其區別主要根據它們的位置和分布來判斷,如果零件沒有受到腐蝕又出現了褐色銹斑,銹斑的周圍常常圍繞著一圈碾光區,出現的部位又在軸承的配合表面上,那麼可能就是蠕動。發生蠕動的配合面上,或出現鏡面狀的光亮色,或暗淡色,或咬合狀,蠕動部位與零件原表面有明顯區別。
在軸承的端面由於軸向壓緊力不足。或懸臂軸頻繁撓曲,運轉一定時間後也會出現蠕動的特徵。
產生蠕動的主要原因是內,外圈與軸或軸承座的配合過盈量不足,或載荷方向發生了變化。
預防的措施:採用過盈配合並適當提高過盈量,在採用間隙配合的場合的場合可用黏結劑將兩個配合面固定或沿軸(或軸承座)的軸向方向將軸承緊固。
六 燒傷
軸承零件在使用中受到異常高溫的影響,又得不到及時冷卻,使零件表面組織產生高溫回火或二次淬火的現象稱為燒傷。
燒傷產生的主要原因是潤滑不良、預載荷過大、游隙選擇不當、軸承配置不當、滾道表面接觸不良、應力過大等因素所致。如:
A、在軸向游動軸承中,如果外圈配合的過緊,不能在外殼孔中移動;
B、軸承工作中運轉溫度升高,軸的熱膨脹引起很大的軸向力,而軸承又無法軸向移動時;
C、由於潤滑不充分,或潤滑劑選用不合理、質量問題、老化和變質等;
D、內外圈運轉溫度差大,加上游隙選擇不當,外圈膨脹小內圈大呈過盈導致軸承溫度急劇升高;
E、軸承承受的載荷過大和載荷分布均勻,形成應力集中;
F、零件表面加工粗糙,造成接觸不良或油膜形成困難。
燒傷的形貌特徵可以根據零件表面的顏色不同來判斷。軸承在使用中由於潤滑劑、溫度、腐蝕等原因。零件表面會發生變化,顏色主要有淡黃色、黃色、棕紅色、紫藍色及藍黑色等,其中淡黃色、黃色、棕紅色屬於變色,若出現紫藍色或藍黑色的為燒傷。燒傷容易造成零件表面硬度下降或出現微裂紋。
燒傷產生的部位主要發生在零件的各接觸表面上,如圓錐滾子軸承的擋邊工作面、滾子端面、應力集中的滾表面等。
燒傷的預防可根據燒傷產生的原因有針對性地採取措施。如正確選用軸承結構和配置、避免軸了砂承受過大的載荷、安裝時採用正確的安裝方式防止應力集中、保證潤滑效果等。
七、 電蝕
電蝕是由電流放電引起,致使軸承零件表面出現電擊的傷痕,此種損傷稱為電蝕。在兩零件接觸面間一般存在一層油膜,該油膜一定有的絕緣作用,當有電流通過軸承內部時,在兩面三刀零件接觸表面形成電壓差,當電壓差高到足以擊穿絕緣層時就會在兩零件接觸表面處產生火區放電,擊穿油膜放電,產生高溫,造成局部表面的熔融,形成弧凹狀或溝蝕。受到電蝕的零件,其金屬表面被局部加熱和熔化,在放大鏡下觀察損傷區域一般呈現斑點、凹坑、密集的小坑,有金屬熔融現象,電蝕坑呈現火山噴口狀。電蝕會使零件的材料硬度下降,並加快磨損發生速度,也會誘發疲勞剝落。
預防電蝕的措施是在焊接或其他帶電體與軸承接觸時加強軸承的絕緣或接地保護,防止電荷的聚集並形成高的電位差,避免放電現象產生。防止電流與軸承接觸。
八、裂紋和缺損
當軸承零件所承受的應力超出材料的斷裂極限應力時,其內部或表面便發生斷裂和局部斷裂,這種使材料出現不連續或斷裂的現象稱為裂紋。
在材料表面或表層下有一種貌似毛發的細微裂紋稱為發紋。當發紋擴展到一定程度,使得部分材料完全脫離零件基體的現象稱為斷裂。
裂紋一般呈線狀,方向不定,有一定長度和深(寬)度,有尖銳的根部和邊緣。裂紋有內部裂紋和表面裂紋之分,也有肉眼可見和不可見兩種形式,對於肉眼不可見裂紋需要採用無損檢測的方法進行觀察。發紋一般呈細線狀,方向沿鋼材軋制方向斷續分布,有一定長度和深度,有時單條有時數條出現。
裂紋產生的原因較為復雜,影響因素很多,如原材料、鍛造、沖壓折疊、熱處理、磨削、局部過大的應力等。發紋形成的原因是鋼材在冶煉過程中產生的氣泡或夾雜,經軋制變形後存在於材料表層。對於肉眼不可見裂紋需要採用無損檢測的方法進行觀察。
裂紋的預防措施主要有,在製造方面應控制原材料缺陷如非金屬夾雜、表面夾渣、折疊、顯微孔隙、縮孔、氣泡等。控制加工應力如熱處理淬火時產生的內應力(熱應力和組織應力)、磨削應力、沖壓應力等。在使用方面注意軸承安裝過程中的非正常敲(撞)擊以及安裝不良造成的局部應力過大等。另外,還要保證潤滑,增強密封效果,控制外部雜質流入,避免軸承與腐蝕性物質接觸等。
九、保持架損壞
當滾動體進入或離開承載區域時,保持架將受到帶有一定沖擊性質的拉(壓)應力作用,尤其是滾子軸承的滾子產生傾斜時所受到的應力會更大。在這種應力的反復作用下,保持架的兜孔、過梁、鉚釘會出現變形、磨損、疲勞,甚至斷裂現象。另外,不正確的安裝方式也會損壞保持架。保持架相對套圈的強度一般較弱(尤其是沖壓保持架),如果安裝不得當,將安裝力直接施加在保持架上,很容易造成保持架變形。沖壓保持架製造過程中產生的應力過大也是造成保持架損壞的原因之一。
防止保持架損壞的措施可以從設計、製造、安裝方面考慮。保持架在運轉中受到的拉(壓)應力是無法避免的。但提高保持架的強度可通過適當增加保持架過梁(鉚釘)強度來解決。滾子產生傾斜可以通過提高製造和安裝質量來解決。改善潤滑條件有助於減少磨損。對沖壓保持架製造過程中產生的應力可採用振動光飾等方法支除或減少應力。
十、尺寸變化
軸承運轉一定時間以後,會出現游隙減小或增大的現象。通過對零件尺寸檢測可以發現軸承內、外圈或滾動體直徑方向的尺寸發生了變化(增大或減小),影響軸承的正常旋轉精度。若沒有了游隙,會出現摩擦磨損加劇、工作溫度上升、甚至「卡死」等現象。若游隙變大,會出現振動或雜訊增大、旋轉精度降低、應力集中等情況。軸承內徑增大還很可能出現「甩圈」現象。
軸承零件在熱處理過程中,保留了一定數量的殘佘奧氏體,而奧氏體是一種不穩定相,隨著時間或溫度的變化,奧氏體將逐步轉變為較穩定的馬氏體組織,由於馬氏體組織的體積大於奧氏體組織,因此,在轉變過程中零件的體積將發生漲大。而馬氏體組織自身也會產生分解,馬氏體分解的結果會出現尺寸收縮的現象。軸承工作溫度高對奧氏體的轉變和馬氏體的分解有促進作用。還有一種情況,零件在內應力釋放過程中也會引起尺寸的改變。
從預防或控制零件尺寸穩定性的角度考慮,可以在軸承零件熱處理時對不穩定的殘余奧氏體組織進行穩定化處理。另外,在使用中應保證軸承的使用溫度低於軸承允許的工作溫度,以防止尺寸出現較大的變化。
十一、使用不當引起的損壞
軸承使用不當引起的損壞在軸承失效中佔有很大的比例。軸承使用不當涉及軸承選型、軸承配置、軸承支承結構、配合、安裝、潤滑、密封、維護保養等諸多方面。軸承失效與使用不當密不可分。
十二、其他損傷
A、變色
變色是由於軸承在運轉過程中因發熱引起的表面顏色變化。另外,在溫度作用下潤滑劑中的部分化學物質、磨損的金屬粉末等雜質會黏附在零件表面上也會引起軸承零件顏色變化,這種變色又稱污斑。表面顏色一般呈淡黃色、黃色、茶色、棕紅色、紫藍色及藍黑色等,發熱引起的變色一般沒有深度。對於使用中的軸承若出現深度變色如紫藍色或藍黑色的則有可能形成了燒傷。零件腐蝕也會引起變色,但這類變色有一定深度。
軸承零件在運轉過程中,因摩擦會產生大量的熱,若潤滑不充分或散熱條件差,熱量得不到及時的冷卻或擴散,熱量的聚積使軸承溫度很快升高,溫度升高會使附著在軸承零件表面的油膜產生氧化現象,形成一種淺褐色的氧化制,沉積附著在軸承的表面上。但這種變色並不影響軸承的使用,所以允許存生。當軸承因安裝不當(如安裝傾斜)或潤滑不良等原因使軸承處於一種極不正常的工作狀態,引起溫度的急速上升,此時軸承的局部溫度有可能超過軸承零件的回火溫度,甚至更高,並產生嚴重的變色如藍黑色或紫藍色,形成燒傷現象,這種情況的變色軸承就不能再繼續使用了。
5. 軸承失效的主要原因有哪些
根據軸承工作表面磨削變質層的形成機理,影響磨削變質層的主要因素是磨削熱和磨削力的作用。下面我們就來分析一下關於FAG軸承失效的原因。
1.
在軸承的磨削加工中,砂輪和工件接觸區內,消耗大量的能,產生大量的磨削熱,造成磨削區的局部瞬時高溫。運用線狀運動熱源傳熱理論公式推導、計算或應用紅外線法和熱電偶法實測實驗條件下的瞬時溫度,可發現在0.1~0.001ms內磨削區的瞬時溫度可高達1000~1500℃。這樣的瞬時高溫,足以使工作表面一定深度的表面層產生高溫氧化,非晶態組織、高溫回火
(1)表面氧化層
瞬時高溫作用下的鋼表面與空氣中的氧作用,升成極薄(20~30nm)的鐵氧化物薄層。值得注意的是氧化層厚度與表面磨削變質層總厚度測試結果是呈對應關系的。這說明其氧化層厚度與磨削工藝直接相關,是磨削質量的重要標志。
(2)非晶態組織層
磨削區的瞬時高溫使工件表面達到熔融狀態時,熔融的金屬分子流又被均勻地塗敷於工作表面,並被基體金屬以極快的速度冷卻,形成了極薄的一層非晶態組織層。它具有高的硬度和韌性,但它只有10nm左右,很容易在精密磨削加工中被去除。
(3)高溫回火層
磨削區的瞬時高溫可以使表面一定深度(10~100nm)內被加熱到高於工件回火加熱的溫度。在沒有達到奧氏體化溫度的情況下,隨著被加熱溫度的提高,其表面逐層將產生與加熱溫度相對應的再回火或高溫回火的組織轉變,硬度也隨之下降。加熱溫度愈高
(4)二層淬火層
當磨削區的瞬時高溫將工件表面層加熱到奧氏體化溫度(Ac1)以上時,則該層奧氏體化的組織在隨後的冷卻過程中,又被重新淬火成馬氏體組織。凡是有二次淬火燒傷的工件,其二次淬火層之下必定是硬度極低的高溫回火層。
(5)磨削裂紋
二次淬火燒傷將使工件表面層應力變化。二次淬火區處於受壓狀態,其下面的高溫回火區材料存在著最大的拉應力,這里是最有可能發生裂紋核心的地方。裂紋最容易沿原始的奧氏體晶界傳播。嚴重的燒傷會導致整個磨削表面出現裂紋(多呈龜裂)造成工件報廢。
2.
在磨削過程中,工件表面層將受到砂輪的切削力、壓縮力和摩擦力的作用。尤其是後兩者的作用,使工件表面層形成方向性很強的塑性變形層和加工硬化層。這些變質層必然影響表面層殘余應力的變化。
(1)冷塑性變形層
在磨削過程中,每一刻磨粒就相當於一個切削刃。不過在很多情況下,切削刃的前角為負值,磨粒除切削作用之外,就是使工件表面承受擠壓作用(耕犁作用),使工件表面留下明顯的塑性變形層。這種變形層的變形程度將隨著砂輪磨鈍的程度和磨削進給量的增大而增大。
(2)熱塑性變形(或高溫性變形)層
磨削熱在工作表面形成的瞬時溫度,使一定深度的工件表面層彈性極限急劇下降,甚至達到彈性消失的程度。此時工作表面層在磨削力,特別是壓縮力和摩擦力的作用下,引起的自由伸展,受到基體金屬的限制,表面被壓縮(更犁),在表面層造成了塑性變形。高溫塑性變形在磨削工藝不變的情況下,隨工件表面溫度的升高而增大。
(3)加工硬化層
有時用顯微硬度法和金相法可以發現,由於加工變形引起的表面層硬度升高。
除磨削加工之外,鑄造和熱處理加熱所造成的表面脫碳層,再以後的加工中若沒有被完全去除,殘留於工件表面也將造成表面軟化變質,促成軸承的早期失效。
6. 滾動軸承的失效形式有哪些
1,滾動軸承的磨損失效。
2,滾動軸承的疲憊失效。
3,滾動軸承的腐蝕失效。
4,滾動軸承的塑變失效。
5,滾動軸承的斷裂失效。
6,滾動軸承的膠合效。
7. 加工中心滾動軸承的失效形式都有哪些啊哪位大哥知道
滾動軸承常見的失效形式主要有:
1、疲勞點蝕
實踐證明,有適當的潤滑和密封,安裝和維護條件正常時,絕大多數軸承由於滾動體沿著套圈滾動,在相互接觸的物體表層內產生變化的接觸應力,經過一定次數循環後,此應力就導致表層下不深處形成的微觀裂縫。微觀裂縫被滲入其中的潤滑油擠裂而引起點蝕。
2、塑性變形
在過大的靜載荷和沖擊載荷作用下,滾動體或套圈滾道上出現不均勻的塑性變形凹坑。這種情況多發生在轉速極低或擺動的軸承。
3、磨粒磨損、粘著磨損
滾動軸承在密封不可靠以及多塵的運轉條件下工作時,易發生磨粒磨損。通常在滾動體與套圈之間,特別是滾動體與保持架之間有滑動摩擦,如果潤滑不好,發熱嚴重時,可能使滾動體回火,甚至產生膠合磨損。轉速越高、磨損越嚴重。
另外由於不正常的安裝、拆卸及操作也會引起軸承元件破裂等損壞,這是應該避免的。
8. 滾動軸承的失效形式及選擇計算
1.滾動軸承的失效形式
(1)疲勞點蝕:軸承工作時,作用於軸上的力是通過軸承內圈、滾動體、外圈傳到機座上,使滾動體與內、外圈滾道的接觸表面產生接觸應力。由於內、外圈要做相對運動,滾動體沿滾道滾動,所以接觸表面的接觸應力按脈動循環規律變化。當應力循環次數達到一定值後,在滾動體或內、外圈滾道的表層金屬將發生剝落,即形成疲勞點蝕,從而使軸承產生振動和雜訊,旋轉精度下降,影響機器的正常工作。疲勞點蝕是滾動軸承的主要失效形式。
(2)塑性變形:當軸承的轉速很低(n<10r/min)或間歇擺動時,一般不會發生疲勞點蝕,此時軸承往往因受過大的靜載荷或沖擊載荷,使內、外圈滾道與滾動體接觸處的局部應力超過材料的屈服點而產生塑性變形,形成不均勻的凹坑,使軸承失效。
2.軸承的壽命與壽命計算
(1)軸承的壽命:滾動軸承的壽命是指軸承中任何一個滾動體或內、外圈滾道上出現疲勞點蝕前軸承轉過的總轉數,或在一定轉速下總的工作小時數。
一批類型、尺寸相同的軸承,由於材料、加工精度、熱處理與裝配質量不可能完全相同,即使在同樣條件下工作,各個軸承的壽命也是不同的,壽命最長與最短的相差可達幾十倍,因此人們很難預測出單個軸承的具體壽命。為了保證軸承工作的可靠性,在國標中規定以基本額定壽命作為計算依據。
軸承的基本額定壽命是指一批相同的軸承,在同樣條件下工作,其中10%的軸承產生疲勞點蝕時轉過的總轉數,以L10表示。
基本額定壽命為106r時軸承所能承受的載荷稱為基本額定動載荷,以C表示。軸承在基本額定動載荷作用下,工作106r不發生疲勞點蝕的可靠度是90%。對於徑向接觸軸承C是徑向載荷,軸向接觸軸承C是中心軸向載荷,向心角接觸軸承C是載荷的徑向分量。各種類型和不同尺寸軸承的C值查機械設計手冊。
(2)壽命計算:軸承基本額定壽命的計算式為:
液壓動力頭岩心鑽機設計與使用
式中:L10為軸承的基本額定壽命,106r;FP為當量動載荷,見本節之當量動載荷計算;ε為壽命指數,球軸承ε=3,滾子軸承ε≈10/3。
實際計算時,人們習慣於以時間Lh(h)作為軸承的壽命。若軸承轉速為n(r/min),則軸承壽命計算的另一表達式為
液壓動力頭岩心鑽機設計與使用
當軸承的工作溫度高於120℃時,會降低軸承的壽命,影響基本額定動載荷;工作中的沖擊和振動,將使軸承實際工作載荷加大,故在計算時應分別引入溫度系數ft(表2-11)和載荷系數fp(表2-12)對C值和Fp值加以修正。此時軸承的壽命計算式為:
液壓動力頭岩心鑽機設計與使用
表2-11 溫度系數ft
表2-12 載荷系數fp
3.當量動載荷的計算
當量動載荷是一個假想載荷,在這個載荷作用下,軸承的壽命與實際載荷作用下的壽命相同。
對於僅能承受徑向載荷的圓柱滾子軸承,當量動載荷為軸承的徑向載荷Fr,即
液壓動力頭岩心鑽機設計與使用
對於只能承受軸向載荷的推力球軸承,當量動載荷為軸承的軸向載荷Fa,即
液壓動力頭岩心鑽機設計與使用
對於能同時承受徑向和軸向載荷的深溝球軸承、調心軸承和向心角接觸軸承,當量動載荷的計算式為
液壓動力頭岩心鑽機設計與使用
式中:Fr為軸承所受的徑向載荷;Fa為軸承所受的軸向載荷;X為徑向載荷系數,見表2-13;Y為軸向載荷系數,見表2-13。
查表2-13時,對於深溝球軸承和7000C型角接觸球軸承,需先計算Fa/C0,查出e值,再計算Fα/Fr並與e比較後才能確定X、Y值。
表2-13 徑向載荷系數X和軸向載荷系數Y
註:1.C0為軸承的基本額定靜載荷,查機械設計手冊。
2.e為系數X和Y不同值時Fa/Fr適用范圍的界限值。
3.對於Fa/C0的中間值,其e和Y值可由線性內插法求得。
4.向心角接觸軸承軸向載荷的計算
如圖2-9所示,由於向心角接觸軸承有接觸角α,故軸承在受到徑向載荷作用時,承載區內每一個滾動體的法向力FQi可分解成徑向分力FRi和軸向分力FSi。各滾動體軸向分力之和FS(FS=∑iFSi)將使軸承外圈與內圈沿軸向有分離的趨勢,故這類軸承都應成對使用反向安裝。
圖2-9 向心角接觸軸承的內部軸向力
FS是在徑向載荷作用下產生的軸向力,通常稱為內部軸向力,其大小按表2-14所給公式求出,方向(對軸而言)沿軸向由軸承外圈的寬邊指向窄邊。
向心角接觸軸承在成對使用時實際所受的軸向載荷Fa,除與外加軸向載荷FA有關外,還應考慮內部軸向力FS的影響。
表2-14 向心角接觸軸承內部軸向力FS
註:Y值查機械設計手冊。
圖2-10為角接觸球軸承的兩種安裝方式,圖2-10a為兩外圈的窄邊相對,圖2-10b為兩外圈的寬邊相對。FA為外加軸向載荷,FS1、FS2分別為軸承1、2的內部軸向力,兩軸承所受的實際軸向載荷,可根據力平衡條件求出。
圖2-10 角接觸軸承的軸向載荷分析
對於軸承1:因FS2與FA方向相反,故軸承所受軸向載荷應通過比較FS1與FS2-FA的大小來確定。
液壓動力頭岩心鑽機設計與使用
對於軸承2:因FS1與FA方向相同,故軸承所受軸向載荷應通過比較FS2與FS1+FA的大小來確定。
液壓動力頭岩心鑽機設計與使用
如果外加軸向載荷FA方向與圖示方向相反,則應取(-FA)代入公式計算。
5.滾動軸承的靜載荷計算
軸承靜載荷計算的目的是防止軸承產生過大的塑性變形。
軸承在某一載荷作用下,若受載最大的滾動體與內、外圈滾道接觸處的接觸應力達到:球軸承———4200MPa(調心球軸承4600MPa),滾子軸承———4000MPa,這個載荷稱為基本額定靜載荷,以C0表示。實踐表明,軸承在不超過該載荷作用下能正常工作。因此,基本額定靜載荷是軸承靜載荷的計算依據。對於徑向接觸軸承,C0是徑向載荷;對於向心角接觸軸承,C0是載荷的徑向分量;對於軸向接觸軸承C0是中心軸向
載荷。軸承在工作時,如果同時承受徑向載荷與軸向載荷,則應按當量靜載荷進行計算。當量靜載荷是一個假想載荷,軸承在這個載荷作用下,受力最大處的滾動體與內、外圈滾道塑性變形量總和與實際載荷作用下塑性變形量總和相等。對於徑向接觸軸承和向心角接觸軸承,當量靜載荷是徑向載荷;對於軸向接觸軸承,當量靜載荷是軸向載荷。當量靜載荷以FP0表示,它與實際載荷的關系是
液壓動力頭岩心鑽機設計與使用
式中:Fr為軸承所受的徑向載荷;Fa為軸承所受的軸向載荷;X0為靜徑向載荷系數,見表2-15;Y0為靜軸向載荷系數,見表2-15。
表2-15 靜徑向載荷系數X0與靜軸向載荷系數Y0
當計算結果FP0<Fr時,應取FP0=Fr
按靜載荷計算的強度條件是
液壓動力頭岩心鑽機設計與使用
式中:C0為軸承的基本額定靜載荷,查機械設計手冊;S0為安全系數,見表2-16。
表2-16 安全系數S0
9. 幾種比較常見的軸承失效形式
一般比較常見的軸承失效形式有疲勞點蝕、塑性變形、磨損與膠合。(1)疲勞點蝕
對於一般長期使用的滾動軸承,滾動體和內、外圈在載荷作用下,表面間有極大的循環接觸應力,從而使軸承的工作表面(滾動體和內、圈滾道表面)發生疲勞點蝕(麻點) ,嚴重時會使表層金屬成片剝落,形成凹坑,以致失去正常工作能力。
(2) 塑性變形
對於極低速或緩慢擺動條件下工作的滾動軸承, 一般不會出現疲勞點蝕。但當載荷很大, 滾動體和滾道接觸處的局部應力超過材料的屈服極限時, 會使軸承的工作表面發生永久的塑性變形, 從而使軸承不能繼續使用。 當硬顆粒從外界進入軸承的滾道與滾動體之間時, 硬顆粒會在滾道表面形成壓痕, 亦是一種塑性變形。(3)磨損與膠合
軸承潤滑及密封不良, 則會引起軸承摩擦表面的磨損。 速度過高且散熱不良時會出現膠合。