軸承在設備(bèi)中的應用相當(dang)廣泛，軸承壽命(ming)極其關鍵❤️。據統(tong)計，旋轉機械的(de)故障中軸承的(de)損壞故障約✂️占(zhàn)30%，而這些根源⭐很(hěn)簡單，例如貨物(wu)列車脫軌事故(gù)，據調查發💋現軸(zhóu)箱中的一個軸(zhóu)承過熱(如圖1)，導(dǎo)緻車軸斷裂，造(zào)成車廂傾覆、交(jiao)通中斷數小時(shí)，事故損失巨💚大(da)。

圖1 軸箱軸承

軸(zhou)承故障損傷根(gen)源分析：

軸承是(shi)大部分設備的(de)核心部件，一旦(dàn)軸承失效，設備(bèi)就會停止🈲，找到(dao)根源以避免事(shi)故再次發生就(jiù)顯得尤為重要(yao)。實際上，軸承一(yī)旦受損，它就會(huì)逐漸惡🔅化直到(dào)無法工作，那時(shí)♻️故障發生的所(suo)有證據可能都(dōu)被破壞了。

如圖(tu)2 揭示了損傷從(cong)小到大的整個(gè)過程，外部顆粒(li)(污染👅物)進入軸(zhou)承，運動中産生(sheng)凹痕(污染物被(bei)壓入滾道)。凹痕(hen)邊緣會升高，所(suo)以凹痕看起來(lái)像個坑。滾道局(ju)部幾何形狀發(fa)生改變，使得這(zhe)個區域無法形(xing)成良好油膜把(bǎ)接觸表面分離(lí)開來，結果造成(cheng)材料疲勞。最初(chu)是表面出現裂(lie)縫，最後是受損(sǔn)區域剝落🌈，随着(zhe)繼續運轉，剝落(luò)不斷加劇。到後(hou)來，受損區域變(bian)得如此之大，最(zuì)初的受損點(即(jí)凹痕)完全消失(shī)。此時⁉️對受損軸(zhóu)承進行檢🏃‍♂️查，已(yǐ)很難發現問題(tí)的根源:即可能(neng)由于密封不好(hao)緻使污染物進(jìn)入軸承。

圖2 軸承(chéng)損傷的發展

每(měi)種故障都有其(qi)特有的特性，通(tong)過觀察損傷狀(zhuàng)況有可能确定(ding)故障根源。下面(miàn)相關軸承損傷(shang)類型和💃軸承‼️損(sǔn)傷的根源

1、磨損(sun)

磨損是滾動軸(zhou)承最常見的故(gu)障之一，通常是(shì)由異💯物🔱引起研(yan)磨損傷、擦傷、槽(cáo)痕、圓周線痕或(huò)碎屑污染，分磨(mó)耗磨🍓損和粘滞(zhì)磨損兩大類。

磨(mó)耗磨損是由于(yu)軸承内部有微(wei)小異物，它們可(ke)能是來自外部(bu)或内部的污染(rǎn)顆粒，比如齒輪(lún)帶來的金屬微(wei)粒或碳化物。這(zhe)些顆粒将磨損(sǔn)或研磨滾道和(he)滾動✂️體，在圓錐(zhuī)滾子軸承中，滾(gǔn)子端面和内圈(quan)擋邊的磨損程(chéng)度遠比滾道嚴(yan)重，這種磨損❗将(jiāng)造成軸🧑🏽‍🤝‍🧑🏻向遊隙(xì)或内部間隙擴(kuò)大🌏，進而降低軸(zhóu)承壽命，導緻軸(zhou)承偏心。此外🌈，磨(mo)損也會影響軸(zhou)承所在機器的(de)其🚶他零件。污染(rǎn)物能進入軸承(cheng)内部，通常是密(mì)封圈嚴重磨損(sun)或失效(或沒有(yǒu))。潤滑劑分析可(kě)能會發現污染(ran)物的來源，從而(ér)有助于找到解(jie)決問題的方法(fǎ)。

粘滞磨損主要(yao)發生在輕負荷(he)、潤滑不良、滾動(dong)體速🐅度差較大(da)從🏃🏻‍♂️而産生滑動(dong)的接觸表面。例(lì)如，滾動體😘從無(wú)載區進入承載(zǎi)區的過程，滾動(dong)體在無載區失(shī)速，當重新進入(rù)承載區時獲得(dé)💃🏻加速。這将導緻(zhì)潤滑膜撕破、滑(huá)動、發熱，導緻材(cái)料可能從滾動(dong)體轉移到♊滾道(dào)或從滾🔞道轉移(yi)到滾🔞動體上。早(zao)期階段，外觀是(shì)發光表面，但很(hen)快它就變成無(wu)光表面，或多或(huò)少帶有粘上的(de)材料。

2、疲勞

疲勞(láo)的表現形式是(shì)剝落，即軸承材(cai)料出現麻點或(huo)脫落，剝落最初(chu)發生在滾道或(huò)滾動體上。

來自(zi)滾道表面下的(de)疲勞是材料惡(e)化，是由滾道表(biǎo)面下方的交變(bian)應力引起，最終(zhōng)導緻材料衰變(biàn)。最初👈是出🍉現裂(lie)🏃🏻‍♂️縫，裂💰縫随軸承(chéng)工作慢慢發展(zhan)，當裂縫發展到(dao)表面時，就發生(shēng)剝落。

來自表面(miàn)的疲勞通常由(yóu)潤滑不足引起(qǐ)。潤滑劑的作用(yòng)是建立油膜，把(bǎ)滾道與滾動體(tǐ)分隔開來。當潤(run)滑不良時😘，會發(fā)生金屬與金屬(shǔ)的接觸。表面凸(tu)凹不平(突出部(bu)分)相互剪切🔴，導(dao)緻表面出現剪(jiǎn)切應力。由👈于材(cái)料疲勞，出現小(xiao)裂縫，然後是微(wei)剝落。最初由于(yú)表面粗糙度降(jiang)低了，所以表面(miàn)可能很明亮光(guāng)滑，但是如果持(chí)續🍉發展下去，表(biao)面就會變得無(wú)光，表面破碎會(huì)越來🏃‍♀️越多，出現(xian)麻點。

3、機械腐蝕(shi)

浸蝕通常是由(you)于軸承座内溫(wen)度變化，内部空(kōng)氣冷‼️凝，水份不(bú)斷🔞積聚而成。而(ér)濕氣或水時常(cháng)從破損或不适(shi)當的密封圈進(jìn)入軸承，由于軸(zhóu)承滾道和滾動(dòng)體表面精度極(jí)高，極易受到濕(shī)氣與水的腐蝕(shi)。相比⛷️其它損壞(huai)過程，發生得較(jiao)快，能發展到材(cai)❌料深處導緻軸(zhóu)承嚴重損傷。空(kong)氣濕度過高或(huo)用手指觸摸滾(gun)道，都能導緻這(zhe)種類型的腐蝕(shí)。因此做好防護(hu)非常重要。潮濕(shi)腐蝕通常發生(shēng)🤩在靜止狀态，處(chù)于深處的鏽會(huì)導緻軸承早期(qi)💞損壞。

摩擦腐蝕(shi)的根源是兩個(ge)承載面之間的(de)微移動。大多數(shu)⛱️情況🏃下，這種摩(mo)擦腐蝕發生在(zai)軸承外徑和軸(zhóu)承座🌈之間和軸(zhou)承孔和軸之間(jian)，微移動主要由(you)滾動體經過時(shi)産生的循環負(fu)荷引起。配合💋不(bú)好、軸彎曲或接(jie)觸面有缺陷，都(dōu)🥵能導緻或加速(su)摩擦腐蝕的發(fa)✊生。空氣能進入(rù)沒有保護的表(biao)面，加速腐蝕的(de)發展。形成的氧(yang)化鐵，體積要比(bǐ)純鋼🈲大得多，造(zào)成材料變大，應(ying)力升高，甚至對(dui)軸承滾道也是(shì)這樣，從而導緻(zhi)過早性的表面(miàn)下疲勞。摩擦腐(fu)蝕容易造👣成軸(zhou)承圈開裂。

假硬(ying)化也是一種摩(mó)擦腐蝕，發生在(zài)滾動體和滾道(dao)間的接觸💃🏻區域(yu)，是循環振動引(yin)起的塑性接觸(chù)面微移動和回(hui)彈所緻。由于它(ta)是發生在軸承(cheng)靜止和承載時(shi)，所以損傷出現(xian)在滾動體🌏節圓(yuan)處。根據振動的(de)強度、潤滑條件(jian)和負荷，腐蝕和(hé)磨損可能同時(shi)發生，在滾道上(shàng)形成淺凹陷。通(tong)常，振動會導緻(zhì)潤滑劑的局部(bu)缺失、金屬與金(jin)屬接觸和磨耗(hào)磨損。凹陷處外(wai)觀通常變得無(wú)光，經常褪色，有(you)時因🌏為發生潮(cháo)濕腐蝕而略帶(dai)紅色。偶爾👉凹陷(xian)處呈現光亮表(biao)🔴面，可能主要是(shì)因為仍有潤滑(huá)劑，還沒有發生(sheng)磨耗磨損。假硬(ying)化損壞能導緻(zhi)球軸承的📐球面(miàn)出現空洞，滾子(zǐ)軸承出現線條(tiao)。

4、電腐蝕

當電流(liu)通過軸承時，将(jiāng)會通過滾動體(ti)在内、外圈間🌈傳(chuan)🚶‍♀️導，可能出㊙️現過(guò)高電壓造成的(de)損傷。接觸表面(mian)發㊙️生的🛀過程與(yǔ)電弧焊(小接觸(chu)面上的高密度(dù)電流)類似，材料(liào)🙇🏻被加熱到回火(huo)至融化等不同(tóng)程度。在材料被(bei)回火、再硬化或(huo)融🔴化的地方，外(wai)觀出現大小不(bú)一的褪色區。在(zai)材料融化的地(dì)方，形成大約0.1mm 至(zhì) 0.5mm 的坑。

同樣，電流(liú)洩漏也能造成(chéng)損傷，電流洩漏(lou)來自通過軸承(cheng)💁的💋雜散電流，而(er)雜散電流通常(chang)是由頻率變化(hua)引起的。主要的(de)可見損傷是凹(āo)槽，形似洗衣闆(pǎn)圖案。這些凹槽(cáo)的形狀，在球軸(zhou)承呈接觸橢圓(yuan)，在滾子軸承呈(chéng)接觸線，滾動體(tǐ)✂️通常出現🌈均勻(yún)的褪色。相比過(guo)高電壓損傷，在(zài)電流洩漏⭐中，電(diàn)流通過的區域(yù)更大💋，結果電流(liú)密🏃‍♀️度🤩變小，損傷(shang)溫度也較低。因(yin)此主要的可見(jiàn)損壞是回火效(xiào)應，即㊙️軸承表面(mian)變軟。當用高倍(bei)放大鏡觀察損(sǔn)傷部位，通常也(ye)能看到坑。

5、塑性(xìng)變形

靜态負荷(hé)或沖擊負荷可(kě)産生過載，從而(ér)導緻塑性變形(xíng)🐪，在滾道上形成(chéng)凹痕。通常安裝(zhuāng)不當是産生此(ci)問題的根源，即(jí)在軸承圈上用(yòng)力不當，從而在(zai)滾動體上産生(shēng)沖擊負荷。碎屑(xie)造成的凹痕是(shi)因為外部🛀🏻顆粒(lì)(污染物)進入軸(zhóu)承，被滾動體壓(yā)入滾道。凹痕的(de)大小和形狀取(qu)決于顆粒的性(xìng)質。凹痕處滾道(dào)的幾何形狀被(bei)破壞，潤滑受到(dào)影響。表面出現(xian)應力，疲勞導緻(zhi)表面過早剝落(luò)。

搬運造成的凹(āo)陷是由于軸承(cheng)表面被硬的尖(jiān)銳物💯體碰壞。由(you)于軸承表面精(jing)度極高，當局部(bu)過載，比如軸承(cheng)掉落💞地上，就可(ke)能會在表面磕(kē)出凹痕，從而讓(ràng)軸承無💋法工作(zuo)。

6、破裂和開裂

受(shòu)壓破裂是因為(wei)局部過載或應(yīng)力過高，造成應(ying)力集中🚩超過❗了(le)材料的抗拉強(qiáng)度所緻。常見是(shì)野蠻拆裝軸承(chéng) (沖擊)或圓錐座(zuo)或襯套擰得太(tài)緊。當用榔頭和(hé)硬鑿直接敲打(dǎ)軸承圈，可能導(dao)緻形成微小的(de)裂縫。當軸承🌈投(tou)入使用🈚時，軸承(chéng)圈可能有小片(piàn)脫落。而安裝時(shi)圓錐座或襯套(tao)擰得太緊，結果(guo)軸承圈出現抗(kàng)拉應力(圓周🌐應(ying)力)，當軸承投入(ru)使用時産生裂(lie)縫。

疲勞破裂開(kai)始于彎曲狀态(tài)下應力超過疲(pí)勞強度時💜。最初(chu)⛱️出現一條裂縫(féng)，然後不斷增多(duō)，最後整個軸承(cheng)圈或保持架開(kai)裂。當使用緊配(pei)合時可能出現(xiàn)疲勞破裂，因為(wei)緊配合可能産(chǎn)生很高的圓周(zhou)應力。然🤩後交變(bian)應力和圓周🈲應(yīng)力共同作用，造(zào)成軸承圈的過(guo)早疲勞，整個圈(quan)裂開。

熱開裂産(chǎn)生于兩個表面(miàn)相互嚴重摩擦(ca)時，産生的摩擦(cā)熱導緻裂縫，通(tong)常與滑動方向(xiàng)成直角。

很多軸(zhou)承故障都可以(yǐ)避免。深入的軸(zhóu)承損傷根源🔞分(fen)析可以找到問(wèn)題根源，通過采(cǎi)取适當的措施(shī)，能👄提前避免故(gù)障再次發生，降(jiang)低故障成本。