滾動軸承早期失效的原因淺析

為了確保主機可靠地、正常運轉，防止事故發生，對軸承運轉應進行必要的監控。為了在盡可能長的時間內保持軸承性能，對軸承要進行保養、維修。

對軸承運轉的噪音、振動、溫度和潤滑情況，要按相應主機的要求加以檢測，發現軸承有異常征兆，應采取相應措施。生產中可以用耳朵聽或用軸承故障診斷儀器探測軸承振動的振幅、頻率，進行軸承故障診斷軸承溫度可用手觸摸或半導體點溫計測量。這樣能監視軸承工作狀況，發現異常征兆，應停機檢查。對于大型設備的重要部位的軸承的預測，可以采用鐵譜診斷技術分析潤滑油中的磨損顆粒。

機械設備有加護維修、作業標準應定期進行，這是預防性維護、保養。要拆開檢查并補充或更換潤滑劑。由于軸承的使用壽命有一定的離散性，加護維修期限很難以準確保證運轉的可靠性，比不上軸承運轉時的監測準確。但目前大多數工廠執行的仍是預防維修方法。

普通機械設備的軸承，如果正確使用，可以使用到軸承疲勞壽命期，但是實際許多軸承都沒有達到疲勞就失效了，其原因大多由于安裝、使用、維護不當、潤滑不良或外部異物侵入造成軸承損傷所致。有時損傷原因是多方面，很難憑損傷后的軸承得知。如果知道軸承的使用機械、相關部位結構、工作條件、結合軸承損傷的狀態，了解軸承損傷前后的情況，就能夠比較準確分析軸承產生故障的原因，采取相應對策。

1故障現象：運轉時溫升

原因分析：潤滑油太多。

采取對策：排出過多的潤滑油脂后再進行運轉。

2故障現象：正常運轉時的溫升

原因分析：

• 潤滑劑的粘度太大；

• 潤滑劑用量不足；

• 軸承內部游隙太小，內載荷太大；

• 安裝誤差；

• 密封部位摩擦；

• 配合部位的松動。

采取對策：

• 選用低粘度的潤滑油或減少潤滑劑的用量；

• 補充潤滑劑用量；

• 對軸承內部游隙、預緊載荷和配合過盈量進行修正，對自由側軸承的移動量進行調整，防止額外載荷的發生；

• 檢查軸及軸承座形位誤差及安裝精度，并采用正確的安裝方法；

• 改進密封形式，或適當減少密封接觸處的貼合力；

• 修正配合等級，必要時應更換軸承，如配合部位松動時，可涂少量厭氧膠以增加結合力。

3故障現象：發生在急加速時的振動或軸向跳動

原因分析：機械共振

采取對策：增大軸的剛性。

4故障現象：轉動時的振動

原因分析：

• 回轉體的不平衡；

• 安裝誤差；

• 異物進入；

• 機械變形。

采取對策：

• 對回轉體的動平衡進行修正；

• 提高軸承箱體的精度及安裝方法的修正；

• 清洗軸承、提高密封效果，必要時更換潤滑劑；

• 增大機械本身及支承部位剛性。

5故障現象：低頻的連續音響

原因分析：軸承滾道工作表面已出現傷痕，缺陷或潤滑劑不清潔。

采取對策：清洗軸承，使用清潔的潤滑劑，檢查軸承的工作表面，必要時更換軸承。

6故障現象：低頻的不規則連續音響

原因分析：

• 游隙過大；

• 異物進入；

• 機械振動；

• 回轉部位的松動；

• 滾動體工作表面已出現表面傷痕。

采取對策：

• 調整游隙、修正配合精度，加大預緊載荷；

• 清洗軸承，檢查密封裝置是否失效，原設計是否合理，必要時更換潤滑劑或密封圈；

• 增強軸承箱體的強度，增大軸承的支承面積；

• 緊固軸承端蓋；

• 更換軸承。

7故障現象：高頻的連續音響

原因分析：

• 軸承內部游隙太小，內載荷過大；

• 潤滑不良；

• 安裝誤差；

• 回轉件的相互接觸和摩擦。

采取對策：

• 對軸承的內部游隙、預緊載荷及配合過盈量進行修正，對自由側軸承的移動量進行調整，防止額外軸向載荷的產生；

• 一般情況下應增大潤滑劑的粘度和潤滑劑的用量；

• 檢查軸承和軸承座殼的形位誤差及安裝誤差，并采用正確的安裝方法；

• 檢查軸承本身或端蓋密封件的接觸情況，必要時可更換密封件。

軸承失效或卡死不能轉動，或雖然能繼續轉動，而因磨損、腐蝕、失去要求的回轉精度，或潤滑失效導致軸承溫升過高等，這些失效形式大致分為接觸疲勞失效，磨損失效，斷裂失效、腐蝕失效、過熱失效和振動、噪音、力矩失效等。軸承早期失效，可來自軸承的制造缺陷，材料不良，但更多的是來自軸承安裝、使用不當、維護和潤滑不良等。

1滾動軸承疲勞剝落失效

滾動軸承疲勞剝落失效是不可能避免的，但是，如果軸承安裝不夠正確，潤滑不良，外部介質侵入，環境溫度過高，載荷過大等，都會大大縮短軸承壽命，軸承疲勞剝落時在外界交變應力的反復作用下，軸承工作表面下或表面上產生裂紋或工作表面損傷，并由于應力裂紋繼續擴展而成。疲勞剝落失效與軸承工作表面狀況和承受載荷大小密切相關，與潤滑油膜關系也很大，在良好的（厚油膜、高清潔度）和惡劣的（薄油膜、有污垢）條件下的軸承壽命之比為400：1，再有彈性流體動力潤滑對滾動軸承起重要作用，壽命和可靠性顯著提高，油膜厚度為接觸表面粗糙度值的3～4倍，軸承壽命可提高一倍以上。

2軸承磨損失效

在滾動軸承內部，滾動體和套圈滾道之間，以及保持架與滾動體或套圈之間，均存在滑動，會引起軸承零件的磨損。當軸承中侵入硬顆粒、污垢、氧化物時，磨損更為劇烈，結果使軸承零件工作表面的表層質量惡化、旋轉精度下降，游隙增大、振動噪音增加，最后導致軸承失效。

3塑性壓痕

滾動軸承在過重的載荷和沖擊載荷時，在環境溫度下軸承零件表面局部塑性流動或整體變形，這種塑性變形是在載荷瞬時作用下發生的，會使軸承運轉時發生劇烈的振動，噪音和溫度升高。選用軸承時，應按額定載荷計算，才能緩免這種軸承早期失效形式。

4斷裂失效

軸承載荷過載，軸承本身有缺陷或因疲勞引起的軸承斷裂，往往造成突發性失效事故。過載可能來自于主機故障或安裝不合理。軸承本身的缺陷可能來自軸承零件存在微裂紋，材料有大塊夾雜物，磨削燒傷的套圈受到沖擊或震動也可能斷裂。工作表面有大塊的疲勞剝落坑時受到沖擊載荷時即從坑開始產生裂紋，使軸承套圈斷裂。錯誤的裝配，如果用錘子直接錘擊內圈到軸上，也容易使軸承零件受損或破裂。

5腐蝕失效

軸承零件金屬表面銹斑和腐蝕凹坑麻點的產生，是由于環境介質發生化學和電化學反應，像空氣、濕氣、燃料和潤滑油中的氧化物等。它包括電介質腐蝕，有機酸腐蝕、電流腐蝕等。硬脆松疏的氧化膜和腐蝕反應物在載荷作用下剝落，生成蝕坑或造成工作表面凹凸不平，形成腐蝕磨損或腐蝕疲勞剝落。

6燒傷與潤滑脂失效

滾動軸承運轉時存在滑動摩擦的零件之間，若溫度急劇升高，潤滑劑失效，金屬表層組織改變，嚴重時發生金屬粘接、軸承卡死。典型的燒傷常發生在短圓柱滾子軸承套圈擋邊和滾子端面之間，在脂潤滑的軸承中，脂的性能老化，潤滑脂干涸或脂的漏泄而造成潤滑不良，摩擦溫升急劇增加，工作表面產生燒傷，導致軸承失效。

軸承過早失效使其使用壽命大幅縮短，增加使用者的成本，同時也造成了浪費，對早期出現的失效原因分析，能在很大程度上提高軸承的使用壽命和周期，充分發揮其應有的性能。