軸(zhou)承在設備中的(de)應用相當廣泛(fan)，軸承壽命極其(qi)關鍵🌍。據統計，旋(xuán)轉機械的故障(zhàng)中軸承的損壞(huài)故障約占30%，而這(zhe)些根源很簡單(dān)，例如貨物列車(che)脫軌事故，據調(diao)查發現軸箱中(zhong)的一個軸承過(guò)熱(如圖1)，導緻車(chē)軸斷裂，造成車(che)廂傾覆、交通中(zhōng)斷數小時，事故(gu)損失巨🔴大。

圖1 軸(zhou)箱軸承

軸承故(gù)障損傷根源分(fen)析：

軸承是大部(bù)分設備的核心(xīn)部件，一旦軸承(cheng)失效，設備🙇🏻就會(hui)停止，找到根源(yuán)以避免事故再(zài)次發生就顯得(de)尤為重要。實際(jì)上，軸承一旦受(shòu)損，它就會逐漸(jian)惡化直到無法(fa)工作，那時故障(zhang)發⚽生的所有證(zhèng)據可能都被破(pò)壞了。

如圖2 揭示(shì)了損傷從小到(dào)大的整個過程(chéng)，外部顆粒(污🌈染(ran)🐆物)進入軸承，運(yun)動中産生凹痕(hen)(污染物被壓入(ru)⁉️滾道)。凹痕⁉️邊緣(yuán)🌈會升高，所以凹(ao)痕看起來像個(gè)坑。滾道局部幾(ji)何形狀發生改(gai)變，使得這個區(qu)域無法形💚成良(liang)好油膜把接觸(chù)表面分離開來(lái)，結果造成材料(liao)👄疲勞。最初是表(biao)面出現裂縫，最(zui)後是受損區域(yù)剝落，随着繼續(xù)運轉，剝落不斷(duan)加劇。到後來，受(shou)損區域變得如(rú)此之大，最初的(de)受損點(即凹痕(hen))完全消失。此時(shi)對🔅受損軸承進(jin)行檢查，已很難(nan)發現問🏃題的根(gēn)源:即可能由于(yú)🔆密封不好緻使(shǐ)污染物進入軸(zhou)承。

圖2 軸承損傷(shang)的發展

每種故(gù)障都有其特有(yǒu)的特性，通過觀(guān)察損傷狀況有(you)可☔能确定故障(zhang)根源。下面相關(guan)軸承損傷類型(xíng)和軸承損傷♌的(de)根源

1、磨損

磨損(sun)是滾動軸承最(zui)常見的故障之(zhi)一，通常是由異(yi)物引起研🤩磨損(sun)傷、擦傷、槽痕、圓(yuán)周線痕或碎屑(xie)污染，分磨✔️耗磨(mó)損和粘滞磨損(sǔn)兩大類。

磨耗磨(mo)損是由于軸承(chéng)内部有微小異(yì)物，它們可能是(shi)來自外部或内(nèi)部的污染顆粒(li)，比如齒輪帶來(lai)的金屬微粒🚶‍♀️或(huò)碳化物。這些顆(kē)粒将磨損或研(yan)磨滾道和滾動(dong)體，在圓錐滾子(zi)軸承中，滾子端(duan)面和内圈擋🍉邊(biān)的磨損程度遠(yuan)比🛀🏻滾道嚴重✍️，這(zhe)種磨損将造成(chéng)軸向遊隙或内(nèi)部間隙擴大，進(jìn)而降低軸承壽(shou)命，導緻☔軸承偏(pian)心。此外，磨損也(yě)會影響♍軸承所(suo)在機器的其他(tā)零件。污染物能(neng)✂️進入軸承内部(bù)，通常是密封圈(quān)嚴重磨損或失(shi)效(或沒有)。潤滑(huá)劑分析可能會(hui)發現污✨染物的(de)來源，從而有助(zhù)于找到🔴解決問(wèn)題的方法。

粘滞(zhì)磨損主要發生(shēng)在輕負荷、潤滑(huá)不良、滾動體速(sù)度差較大從而(er)産生滑動的接(jiē)觸表面。例如，滾(gǔn)動體從無載區(qū)進入承載區的(de)過程，滾動體在(zài)無載區失速，當(dāng)重新進入承載(zai)區時獲得加速(su)。這将導緻潤滑(hua)膜撕破、滑動、發(fa)熱，導緻材料可(ke)能從滾動體轉(zhuan)移到滾道或從(cóng)滾道轉移到滾(gǔn)動體上。早期階(jie)段，外觀是發光(guāng)表面，但✌️很快它(ta)就變成無光表(biǎo)面，或多或少帶(dài)有粘上的材料(liao)。

2、疲勞

疲勞的表(biǎo)現形式是剝落(luo)，即軸承材料出(chu)現麻點或脫⭐落(luò)㊙️，剝落最初發生(sheng)在滾道或滾動(dòng)體上。

來自滾道(dào)表面下的疲勞(láo)是材料惡化，是(shi)由滾道表面下(xia)方的交變應力(lì)引起，最終導緻(zhi)材料衰變。最初(chū)👅是出㊙️現裂縫，裂(liè)縫随軸承🌈工作(zuò)慢慢發展，當裂(liè)縫發展到表面(miàn)時，就發生剝落(luò)。

來自表面的疲(pí)勞通常由潤滑(huá)不足引起。潤滑(huá)劑的作用是❓建(jian)☔立💋油膜，把滾道(dào)與滾動體分隔(ge)開來。當潤滑不(bú)良時，會發生金(jīn)🐇屬與金屬的接(jie)觸。表面凸凹不(bú)平(突出部分)相(xiàng)互剪切，導緻表(biao)面出現剪切應(yīng)力。由于材料疲(pi)勞，出現小🏃🏻‍♂️裂縫(feng)，然後是微剝落(luò)。最初由于㊙️表面(miàn)粗糙度降低了(le)，所以🐅表面可能(néng)很明亮光滑，但(dàn)♍是如果持續發(fa)展下去，表面就(jiù)會變得無光，表(biao)面破碎會越來(lái)越多，出現麻點(dian)。

3、機械腐蝕

浸蝕(shi)通常是由于軸(zhóu)承座内溫度變(bian)化，内部空氣冷(lěng)凝，水份不斷積(jī)聚而成。而濕氣(qi)或水時常從破(pò)損或不适當的(de)💋密封圈進入軸(zhou)承，由于軸承滾(gǔn)道和滾動體表(biao)面🏃🏻‍♂️精度極高，極(ji)易受到濕㊙️氣與(yǔ)水的腐蝕。相比(bi)其它損壞過程(cheng)，發生🎯得較快，能(neng)發展到材料深(shen)處導緻軸承嚴(yan)重損傷。空氣濕(shī)度過高或用手(shou)指觸摸滾🧑🏾‍🤝‍🧑🏼道，都(dōu)能導緻🧡這種類(lei)型的腐蝕。因此(cǐ)做好防護🐉非常(chang)重要。潮濕🌈腐蝕(shí)通常發生在靜(jìng)止狀态，處于深(shēn)處的鏽會導緻(zhì)軸承早期損壞(huài)。

摩擦腐蝕的根(gen)源是兩個承載(zai)面之間的微移(yí)動。大多數🌐情況(kuang)下，這種摩擦腐(fǔ)蝕發生在軸承(chéng)外徑和軸承座(zuò)🌐之間和軸承孔(kǒng)☎️和軸🍉之間，微移(yi)動主要由滾動(dong)體經過時産生(shēng)的循環負荷引(yǐn)起。配合不好、軸(zhóu)彎曲或接觸面(mian)有缺陷，都能導(dǎo)緻或加速摩擦(cā)腐蝕的發生。空(kōng)氣能進入沒有(you)保護的表面，加(jia)速腐蝕的發展(zhan)。形成的氧化鐵(tiě)㊙️，體積要比純鋼(gāng)🐕大得多，造成材(cái)料變大，應力升(shēng)高，甚至對軸承(cheng)滾道也是這樣(yang)，從而導緻過㊙️早(zǎo)性的表面下疲(pí)勞。摩擦腐蝕容(rong)易造成軸承圈(quan)開裂。

假硬化也(yě)是一種摩擦腐(fǔ)蝕，發生在滾動(dòng)體和滾道間🔆的(de)接👣觸區域，是循(xun)環振動引起的(de)塑性接觸面微(wei)移動和回彈所(suo)👈緻。由于它是發(fā)生在軸承靜止(zhǐ)和承💃🏻載時，所以(yi)損傷出現在滾(gun)動體節圓處。根(gēn)據振動的強度(du)、潤滑條件和負(fu)荷，腐蝕和磨損(sǔn)可能同時發生(shēng)☁️，在滾道上形成(chéng)淺凹陷。通📧常，振(zhen)動會導㊙️緻潤滑(huá)劑的🌍局部缺失(shi)、金屬與金屬接(jiē)觸和磨耗磨損(sǔn)。凹陷處外觀通(tong)常變得無光，經(jing)常褪色，有時因(yīn)為發生潮濕腐(fǔ)蝕而略帶紅色(se)。偶爾凹陷處呈(chéng)現光亮🧡表面，可(ke)能主♊要是因為(wéi)仍有潤滑劑，還(hai)沒有發生磨耗(hào)磨損。假硬化損(sun)壞能導緻球軸(zhou)承的球面出現(xiàn)空洞，滾子軸承(cheng)出現線條。

4、電腐(fǔ)蝕

當電流通過(guò)軸承時，将會通(tōng)過滾動體在内(nèi)、外圈間傳導，可(kě)🚶能出現過高電(dian)壓造成的損傷(shāng)。接觸表面發生(sheng)的過程與電弧(hú)焊(小接觸面上(shàng)的高密度電流(liu))類❄️似，材料被加(jia)熱到回火至融(róng)化✌️等不同程度(dù)。在材料🥵被回火(huo)、再硬化或融化(huà)的地方💃🏻，外觀出(chū)現大小不一🈚的(de)褪色區。在材料(liao)融化的💘地方，形(xing)成大⛹🏻‍♀️約0.1mm 至 0.5mm 的坑(kēng)。

同樣，電流洩漏(lòu)也能造成損傷(shang)，電流洩漏來自(zì)通過軸承的雜(zá)散🚶電流，而雜散(sàn)電流通常是由(you)頻率變化引起(qǐ)的。主要的可見(jian)損傷是凹槽，形(xing)似洗衣闆圖案(àn)。這些凹槽的形(xíng)狀，在球軸承呈(chéng)接觸橢圓，在滾(gǔn)子軸承呈接觸(chù)線，滾動體通常(chang)出現🥵均勻的褪(tui)色。相比過高電(diàn)壓損傷‼️，在電流(liú)洩漏中，電流通(tong)過的區域更大(dà)，結果電流密度(du)♋變小，損傷溫度(du)也較低。因此主(zhǔ)要的可見損壞(huai)🐇是回火效應，即(jí)軸承表面‼️變軟(ruǎn)。當用高倍放大(da)鏡觀察損傷部(bù)位，通常也能看(kàn)到坑。

5、塑性變形(xing)

靜态負荷或沖(chòng)擊負荷可産生(sheng)過載，從而導緻(zhì)塑性變形，在滾(gǔn)☎️道上形成凹痕(hen)。通常安裝不當(dāng)是産生此🙇‍♀️問題(ti)的根源，即💚在軸(zhou)承圈上用力不(bu)當，從而在滾動(dòng)體上産生沖擊(jī)負荷。碎屑造成(chéng)的凹痕是因為(wei)外部顆粒(污染(rǎn)物)進入軸承，被(bèi)滾動🔞體壓入滾(gǔn)道。凹痕的🔴大小(xiǎo)和形狀取決于(yú)顆粒的性質。凹(ao)痕處滾道的幾(jǐ)☎️何形狀被破壞(huai)🙇‍♀️，潤滑受到影響(xiang)。表面出現應力(lì)🔞，疲勞導緻表面(miàn)過早剝落。

搬運(yun)造成的凹陷是(shi)由于軸承表面(mian)被硬的尖銳物(wù)體碰壞。由于軸(zhóu)承表面精度極(jí)高，當局部過載(zai)，比如㊙️軸承掉落(luo)地上💋，就可能會(huì)在表面磕出凹(ao)痕，從而讓軸承(cheng)無法工作。

6、破裂(lie)和開裂

受壓破(pò)裂是因為局部(bù)過載或應力過(guo)高，造成應力集(jí)中超過了材料(liào)的抗拉強度所(suo)緻。常見是野蠻(mán)拆⭕裝軸承 (沖擊(jī))或圓錐☔座或襯(chèn)套擰得太緊。當(dāng)用榔頭和硬鑿(záo)🌂直接敲打軸承(cheng)圈，可能導緻形(xíng)成微小的裂✉️縫(feng)。當軸承投入使(shǐ)用時，軸承圈可(kě)能有小片脫落(luò)。而安裝時圓錐(zhuī)座或襯套擰得(de)太緊，結果軸承(chéng)圈出現抗拉應(yīng)力(圓周應力)，當(dang)軸承投入使用(yòng)時産生裂縫。

疲(pi)勞破裂開始于(yú)彎曲狀态下應(ying)力超過疲勞強(qiang)度‼️時。最初出現(xiàn)一條裂縫，然後(hou)不斷增多，最後(hou)整個軸承圈或(huò)保持架開裂。當(dang)使用緊配合時(shi)可能出現疲勞(láo)破裂✨，因為緊♍配(pei)合可能産生很(hen)高的圓周應力(lì)。然後交變應力(li)和圓周應力共(gòng)同作用，造成軸(zhóu)承圈的過早疲(pi)勞，整個圈裂開(kāi)。

熱開裂産生于(yu)兩個表面相互(hù)嚴重摩擦時，産(chan)生的摩擦熱導(dao)緻⭐裂縫，通常與(yu)滑動方向成直(zhi)角。

很多軸承故(gu)障都可以避免(mian)。深入的軸承損(sun)傷根源分析可(kě)以🔴找到問題根(gēn)源，通過采取适(shì)當的措施，能提(ti)前🔞避免故障再(zai)次發生，降低故(gu)障成本。