軸承的損傷分析及預防

摘 要:軸承是現在機器中廣泛應用的部件之一,它的好壞直接決定了機器的壽命。因此,對軸承的損傷進行分析,能夠為機器的設計提供可靠的理論依據,對其損傷的預防能夠延長機器的使用壽命。以滾動軸承為例,通過對軸承使用中常見的損傷類型進行分析并提出相應的預防措施。希望能夠為廣大設計者提供更廣闊的改進和創新思路,從而為延長軸承及機器的使用壽命提供參考。


  關鍵詞:軸承;損傷;預防;措施


  1 前言


  軸承是影響機器壽命的主要原因之一,同時也是影響機器性能和傳動效率的主要原因。因軸承的穩定性和可靠性直接決定了整個機器的可靠性,因此高端軸承市場長時間以來主要被國外壟斷,國內的軸承生產廠家主要集中在中低端市場。近幾年隨著國內加工設備和制造水平的不斷提高以及高端人才的引進,在高端軸承的設計和制造水平也取得了一些突破性進展,并在高端市場中取得了一定的成就。為了更好的提高國內軸承整體的生產制造加工水平,對軸承的損傷分析及預防措施就顯得尤為重要。


  2 軸承的分類及其特點


  根據軸承中摩擦性質的不同,可把軸承分為滑動摩擦軸承(簡稱滑動軸承)和滾動摩擦軸承(簡稱滾動軸承)兩大類。滾動軸承是依靠主要元件間的滾動接觸來支撐轉動零件的,由于摩擦系數小,起動阻力小,功率消耗少,而且它已經標準化,選用、潤滑、維護都很方便,因此在一般的機器中應用較廣。滑動軸承主要應用于在某些不能、不便或使用滾動軸承沒有優勢的場合,如工作轉速特高、特大沖擊與振動、徑向空間尺寸受到限制或必須剖分安裝(如曲軸的軸承)以及需在水或腐蝕性介質中工作等條件下,仍占有重要地位。因此,滑動軸承在軋鋼機、汽輪機等各種儀表中應用頗為廣泛。


  滾動軸承可以概括的分為向心軸承、推力軸承和向心推力軸承三大類。向心軸承主要承受徑向載荷,推力軸承只能承受軸向載荷,向心推力軸承既能承受軸向載荷又能承受徑向載荷。


  3 滾動軸承的構成及其材料的熱處理


  滾動軸承的基本結構包括軸承內圈、軸承外圈、軸承滾動體和保持架等4部分組成。內圈用來和軸頸裝配,外圈用來和軸承座裝配。滾動體在內外的滾道間滾動。保持架的主要作用是均勻的隔開滾動體。軸承的內外圈和滾動體一般是用軸承鋼制造的,熱處理后硬度一般不低于60HRC。由于一般軸承的這些元件都經過150℃的回火處理,所以通常當軸承的工作溫度不高于120℃時,元件的硬度不會下降。


  4 軸承常見的損傷形式分析及預防措施


  軸承在使用一定的時間以后,就會發生損壞,但這種損壞往往不是一次就能夠損壞掉的,而是有一個過程,這個過程時間有長有短。總的來說主要有以下損壞的形式。


  4.1異物


  在軸承的使用過程中有異物進入軸承中,從而導致軸承失效。常見的有硬質顆粒污染物、污染物凹坑、微粒污染物和保持架兜孔被微粒污染物磨損。比如在軸承裝配過程中夾雜鐵削等硬質異物或其他微粒進入到軸承中。比較典型的是軸承在裝配前的清洗方式不當、設備中濾油不徹底或設備本身的密封磨損導致外界異物進入設備中等。預防措施為在軸承裝配前一定清洗干凈并做消磁處理,防止軸承因為有殘留磁力而夾雜鐵削等進入裝配環節中,同時在設備的使用過程中要注意留意設備的濾油器是否完好以及設備的密封裝置是否完好,以保證它們的作用得到應用。


  4.2腐蝕或侵蝕


  在軸承的使用過程中出現了軸承表面的剝落等現象,常見的是滾子間隔的表面剝落、外圈滾道腐蝕、侵蝕與腐蝕、深度的腐蝕與剝落。這種損壞方式常見于開式或半開始的設備中,軸承往往不是在一個密閉的空間內,導致軸承在使用過程中接觸到了水之類的易腐蝕液體。典型的成因包括軸承在裝配前包裝損壞、存儲方式不當等,這種情況軸承在裝配前其實已經發生了腐蝕,只是當時可能還不很明顯。還有就是設備的密封已經磨損或損壞,致使設備進入了易腐蝕的液體。


  4.3潤滑不足


  在軸承的使用過程中出現因潤滑不足導致的軸承損壞,常見的有過熱導致的滾道變形、微剝落、滾道端面劃傷、軸承整體鎖死、擋邊與滾子端面的劃傷。而導致這些損傷的出現比較典型的是軸承所使用的油脂或粘度不合適、低流速和高操作溫度等。為了解決一些問題,軸承的潤滑方式及條件至關重要,要根據設備的環境使用溫度和設備本身的特點來選擇合適的合格的潤滑油,同時還要對一些高溫作業的設備做降溫處理,比如增加散熱風扇等。


  4.4疲勞剝落


  軸承在使用過程中,由于使用壽命比較長的原因,軸承會出現疲勞剝落現象,常見的有圓柱滾子軸承的疲勞剝落、表面凸物因素剝落、球軸承內圈的疲勞剝落、幾何應力集中剝落。之所以出現這些問題,主要是因為軸承再運轉過程中遇到高負荷、受力偏心和應力集中等原因造成的。為此,軸承在使用過程中,應盡量通過設計源頭來避免高負荷工礦的出現,同時在安裝和使用過程中避免軸承出現偏心和應力集中現象。


  4.5過量預負荷、過載和屈服延伸


  軸承在使用過程中由于各種原因可能會出現過量預負荷、過載和屈服延伸現象。體現在軸承滾子開裂、微剝落、軸承外圈屈服延展和外圈亞表層開裂。而造成這些現象發生的典型成因包括軸承過載使用和(或)軸承偏心以及軸承在裝配過程中的不當裝配。因此,軸承要通過設計環節來避免軸承的過載使用和通過合適的裝配環節開控制軸承安裝偏心等問題的發生。


  4.6偏心


  軸承在使用過程中因為各種原因會出現偏心。主要體現在系統變形造成的不規則滾子軌跡、幾何應力集中剝落、不規則滾子軌跡和軸承外圈幾何應力集中剝落。導致這些現象出現的主要原因包括軸承的高負荷運轉、軸或軸承座的變形、軸承座或軸加工精度的不精確。為此,我們要通過軸或軸承座加工的精度來提高軸承的使用壽命。


  4.7操作損傷


  軸承的損壞除了使用上的損壞外,其軸承的安裝過程業很重要,在一定程度上也影響著軸承的壽命。主要表現在外圈凹坑、破裂的內圈擋邊、外滾道的擋邊損壞和滾子間隔的表面裂痕。這些現象的出現主要是在軸承的裝配過程中選擇了不當的工具(比如使用了高硬度的工具安裝軸承)和錯誤的操作。為此,我們在軸承的安裝過程中要選擇合適的工具,避免使用高硬度的工具,同時也要避免一些錯誤的安裝操作。


  4.8保持架損傷


  保持架損傷是軸承損傷常見的方式之一,其損傷形式主要表現在保持架變形、滾子受卡成歪斜狀、保持架梁彎曲、保持架深度壓痕等。而這些現象的出現主要由于軸承在裝配過程中操作不當、裝配中選用的工裝不當或裝配軸承的程序存在問題、軸承在使用過程中受到外力沖擊等造成的。為此,我們一定要控制裝配過程中對軸承的保護和軸承使用過程中注意保養和防止超載使用。


  4.9凸點與配合不當


  在軸承的損傷過程中,凸點與配合不當是其中損傷的方式之一,其損傷的主要表現形式為局部剝落、軸承座上的凸點引起的傷痕、金屬撕裂和磨損以及尖孔。在軸承制造過程中凸點與配合得當就會發生上述問題。因此在軸承的制造過程中要注意保證圓柱滾子或滾動體的圓度等,同時還要保證其光潔度,同時在滾動體加工過程中要注意不能出現磕碰現象,否則也同意出現凸點或是凹點,這樣都會影響到軸承的使用壽命。


  5 總結


  綜上所述,軸承的損傷與軸承自身的結構、加工過程以及加工中采用的加工工藝等有著緊密的聯系,其損傷形式有很多種,其中有些是可以從設計或裝配以及使用過程中避免的。如果能夠在這些環節控制得比較好,就能夠很好的延長軸承和設備的使用壽命。這就需要軸承生產廠家和軸承使用廠家從各自的角度來加強軸承的使用壽命,最終延長了軸承的使用壽命。同時通過對軸承損傷形式的分析,可以很好的為軸承的設計和材料及熱處理的選擇上提供了寶貴的意見。通過對軸承損傷形式的研究也有利于提高我國軸承的整體水平。



Post date :2018-03-23