轴承损坏原因分析手册

1軸承損壞原因分析手冊1.前言2.軸承的使用2.1使用注意事項2.2配合2.3軸承安裝2.4軸承運轉檢查3.軸承的診斷管理3.1運轉中檢查與故障處理4.1軸承的滾動聲4.2軸承的振動4.3軸承的溫度4.4潤滑4軸承的檢查5運行軌跡與加載荷的方法6軸承的損傷與對策7.1剝離7.2剝皮7.3卡傷7.4擦傷7.5斷裂7.6裂紋、裂縫7.7保持架的損傷7.8壓痕7.9梨皮狀點蝕7.10磨損7.11微振磨損7.12假性布氏壓痕7.13蠕變7.14燒傷7.15電蝕7.16生銹、傷痕7.17安裝傷痕7.18變色1.前言首先非常感謝各位對“HRB”產品給與的厚愛。此次，我們將新編《“HRB”軸承損壞原因分析手冊》一2文奉獻給廣大顧客，以便對大家在預防軸承早期損傷，選擇適合使用條件的軸承，進行正確安裝和使用，以及準確的潤滑等中有所幫助。滾動軸承在使用過程中由於本身品質和外部條件的原因，其承載能力，旋轉精度和減摩能性能等會發生變化，當軸承的性能指標低於使用要求而不能正常工作時，就稱為軸承損壞或失效，軸承一旦發生損壞等意外情況時，將會出現其機器、設備停轉，功能受到損傷等各種異常現象。因此需要在短期內查處發生的原因，並採取相應措施，當然，滾動軸承損壞的情況比一般機械零件的損壞要複雜得多，滾動軸承損壞的特點是表現形式多，原因複雜，軸承的損壞除了軸承設計和製造的內在因素外，大部分是由於使用不當，例如：選型布適合（參見顧客須知）、支承設計不合理，安裝不當，潤滑不良，密封不好等外部因素引起的。研究滾動軸承損壞的形成和原因具有重要的意義，一方面可以改進使用方法，正確地使用軸承，充分發揮軸承應有的效能，另一方面有助於開發性能更好的新產品。本文中除了敍述滾動軸承使用中注意事項、安裝方法、運轉監察等外，還著重介紹軸承損壞的形式和原因及應採取的對策。2.軸承的使用2.1使用注意事項滾動軸承使精密零件，因而在使用時要求相應地持慎重態度，既變使用了高性能的軸承，如果使用不當，也不能達到預期的性能效果，所以，使用軸承使應注意以下事項：2.1.1保持軸承及其周圍環境的清潔。即使肉眼看不見的微笑灰塵進入軸承，也會增加軸承的磨損，振動和雜訊。2.1.2使用安裝時要認真仔細，不允許強力衝壓，不允許用錘直接敲擊軸承，不允許通過滾動體傳遞壓力。2.1.3使用合適、準確的安裝工具，儘量使用專用工具，極力避免使用布類和短纖維之類的東西。2.1.4防止軸承的銹蝕，直接用手拿取軸承時，要充分洗去手上的汗液，並塗以優質礦物油後再進行操作，在雨季和夏季尤其要注意防銹。2.2配合2.2.1配合的選擇滾動軸承的內徑尺寸和外徑尺寸是按標準公差製造的，軸承內圈與軸，外圈與座孔的配合鬆緊程度只能通過控制軸頸的公差和座孔的公差來實現。軸承內圈與軸的配合採用基孔制，軸承外圈與座孔的配合採用機軸制。滾動軸承常用的配合如圖2-1所示。正確選擇配合，必須知道軸承的實際負荷條件，工作溫度及其他要求，而實際上是很困難的。因此，多數情況是根據使用精研選擇配合的。2.2.2負荷性質選擇配合首先應考慮負荷向量相對套圈的旋轉情況。按照合成徑向負荷向量相對於套圈的旋轉情況，套圈所承受的複合可分為：固定負荷、旋轉負荷和擺動負荷，如圖2-2所示。a.固定負荷作用于套圈上的合成徑向負荷，由套圈滾道的局部區域所承受，並傳至軸或軸承座的相應局部區域，這種負荷稱為固定負荷。其特點是合成徑向負荷向量與套圈相對靜止。承受定向負荷的套圈可選用較松的配合。b.旋轉負荷作用于套圈上的合成徑向負荷沿滾道圓周方向旋轉，順次由各個部位所承受，這種負荷稱為旋轉負荷，其特點是合成徑向負荷向量相對於套圈旋轉。3承受旋轉負荷的套圈應選緊配合，在特殊情況下，如負荷很輕，或在重負荷作用下套圈僅偶爾低速轉動，軸承選用較硬材料和表面粗糙較高時，承受旋轉負荷的套圈也可選用較松的配合。c.擺動負荷作用于套圈上的合成徑向負荷方向不定，這種負荷情況稱為擺動負荷或不定向負荷，其特點是作用套圈上的合成徑向負荷向量在套圈滾道的一定區域內擺動，為滾道一定區域所承受，或作用於軸承上的負荷是衝擊負荷，振動負荷，其方向，數值經常變動的負荷。承受擺動負荷得軸承內、外套圈與州、軸承座孔的配合都應採用緊配合。2.2.3負荷大小套圈與軸或外殼間的過贏量取決於負荷的大小，較重的負荷採用較大的過贏量，較輕的負荷採用較小的過贏量。通常將當量徑向負荷p分成“輕”、“正常”、“重”負荷三種情況，其與軸承的額定動負荷c的關系列於表2-1，供選擇軸和座孔公差帶時參考。2.2.4軸和外殼孔公差帶的選擇根據負荷的大小和性質，對軸和委可控的公差帶規定在表2-2——表2-4內。2.2.5配合表面的粗糙度和形位公差配合表面的粗糙度和形位元公差，直接影響產品的使用性能，如耐磨性，抗腐蝕性和配合性質等。為此，合理規定軸和外殼孔的形位公差和提出配合表面的粗糙度要求，對於穩定配合性質，提高過贏配合的聯結強度至關重要。軸和外殼孔的配合表面粗糙度及形位公差見表2-5——表2-6和圖2-32.3軸承安裝軸承安裝的好壞與否，將影響到軸承的精度、壽命和性能。因此，請充分研究軸承的安裝，即請按照包含如下項目在內的操作標準進行軸承安裝。2.3.1清洗軸承及相關零件，（對已經脂潤滑的軸承及雙側具油封或防塵蓋，密封圈軸承安裝前無需清洗。）2.3.2檢查相關零件的尺寸及精加工情況2.3.3安裝方法軸承的安裝應根據軸承結構，尺寸大小和軸承部件的配合性質而定，壓力應直接加在緊配合得套圈端面上，不得通過滾動體傳遞壓力，軸承安裝一般採用如下方法：a.壓入配合軸承內圈與軸使緊配合，外圈與軸承座孔是較松配合時，可用壓力機將軸承先壓裝在軸上，然後將軸連同軸承一起裝入軸承座孔內，壓裝時在軸承內圈端面上，墊一軟金屬材料做的裝配套管（銅或軟鋼），如圖2-4所示。裝配套管的內徑應比軸頸直徑略大，外徑直徑應比軸承內圈擋邊略小，以免壓在保持架上。軸承外圈與軸承座孔緊配合，內圈與軸為較松配合時，可將軸承先壓入軸承座孔內，這時裝配套管的外徑應略小於座孔的直徑，如圖2-5所示。如果軸承套圈與軸及座孔都是緊配合時，安裝室內圈和外圈要同時壓入軸和座孔，裝配套管的結構應能同時押緊軸承內圈和外圈的端面，如圖2-6所示。b.加熱配合通過加熱軸承或軸承座，利用熱膨脹將緊配合轉變為松配合的安裝方法。是一種常用和省力的安裝方法。此法適於過盈量較大的軸承的安裝，熱裝前把軸承或可分離型軸承的套圈放入油箱中均勻加熱80-100℃，4然後從油中取出儘快裝到軸上，為防止冷卻後內圈端面和軸肩貼合不緊，軸承冷卻後可以再進行軸向緊固。軸承外圈與輕金屬制的軸承座緊配合時，採用加熱軸承座的熱裝方法，可以避免配合面受到擦傷。用油箱加熱軸承時，在距箱底一定距離處應有一網柵，如圖2-7所示，或者用鉤子吊著軸承，軸承不能放到箱底上，以防沉雜質進入軸承內或不均勻的加熱，油箱中必須有溫度計，嚴格控制油溫不得超過100℃，以防止發生回火效應，使套圈的硬度降低。c.圓錐孔軸承的安裝圓錐孔軸承可以直接裝在有錐度的軸頸上，或裝載緊定套和退卸套的錐面上，其配合的鬆緊程度可用軸承徑向遊隙減小量來衡量，因此，安裝前應測量軸承徑向遊隙，安裝過程中應經常測量遊隙以達到所需要的遊隙減小量為止，安裝時一般採用鎖緊螺母安裝，也可採用加熱安裝的方法。d.推力軸承的安裝推力軸承的周全與軸的配合一般為過渡配合，座圈與軸承座孔的配合一般為間隙配合，因此這種軸承較易安裝，雙向推力軸承的中軸泉應在軸上固定，以防止相對於軸轉動。軸承的安裝方法，一般情況下是軸旋轉的情況居多，因此內圈與軸的配合為過贏配合，軸承外圈與軸承室的配合為間隙配合。2.3.4軸承安裝後的檢查2.3.5潤滑劑的添加2.4軸承運轉檢查軸承安裝結束以後，應馬上進行運轉檢查，已確定安裝是否正常。表2-7出示了運轉檢查的方法再此運轉檢查中若發現異常現象，應馬上停止運轉，並對機器進行檢查，生產的原因及其措施，請參照表2-83.軸承的診斷管理為使滾動的軸承具有的性能，在良好的條件下能夠維持長期使用，必須對軸承進行檢查和保養，這種檢查與保養（軸承裝前保管見附頁軸承儲存），對提前預防故障是很重要的，希望根據適合機器運轉條件的操作標準，進行定期檢查和保養，一般採用如下方法：3.1運轉狀態下得量中檢查根據軸承的滾動聲、振動、溫度的檢查和潤滑劑的性質檢查，潤滑劑的補充或更換時間進行判斷。詳細情況見第4項內容：運轉中檢查與故障處理。3.2軸承檢查充分觀察機器的定期檢查和更換而拆下萊德軸承，檢查滾道面狀況和有無損傷及可否再次使用，詳細情況請見第5項內容：軸承的檢查。4.運轉中檢查與故障處理運轉中的檢查專案有軸承的滾動聲、振動、溫度、潤滑的狀態等，具體情況如下：在運轉中發現異常狀態時，請參照上表2-84.1軸承的滾動聲採用測聲器對運轉中的軸承的滾動聲的大小及音質進行檢查，軸承即使有輕微的剝離等損傷，也會發出異常音和不規則音，用測聲器能夠分辨。4.2軸承的振動5軸承振動對軸承的損傷很敏感，例如剝落、壓痕、銹蝕、裂紋、磨損等都會在軸承振動測量中反映出來，所以，通過採用特殊的軸承振動測量器（頻率分析器等）可測量出振動的大小，通過頻率分不可推斷出異常的具體情況。測得的數值因軸承的使用條件或感測器安裝位置等而不同，因此需要事先對每台機器的測量值進行分析比較後確定判斷標準。4.3軸承的溫度軸承的溫度，一般有軸承室外面的溫度就可推測出來，如果利用油孔能直接測量軸承外圈溫度，則更位元合適。通常，軸承的溫度隨著運轉開始慢慢上升，1-2小時後達到穩定狀態。軸承的正常溫度因機器的熱容量，散熱量，轉速及負載而不同。如果潤滑、安裝部合適，則軸承溫都會急驟上升，會出現異常高溫，這時必須停止運轉，採取必要的防範措施。根據大量測試資料，表4-1列出了各種機械中軸承工作時外圈溫度的平均值，以供參考。由於溫度受潤滑、轉速、負荷、環境的影響，表中值只表示大致的溫度範圍。使用熱感器可以隨時監測軸承的工作溫度，並實現溫度超過規定值時自動報警戶或停止防止燃軸事故發生。4.4潤滑4.4.1軸承潤滑的作用潤滑對滾動軸承的疲勞壽命和摩擦、磨損、溫升、振動等有重要影響，沒有正常的潤滑，軸承就不能工作。分析軸承損壞的原因表明，40%左右的軸承損壞都與潤滑不良有關。因此，軸承的良好潤滑是減小軸承摩擦和磨損的有效措施。除此之外，軸承的潤滑還有散熱，防銹、密封、緩和衝擊等多種作用，軸承潤滑的作用可以簡要地說明如下：a.在相互接觸的二滾動表面或滑動表面之間形成一層油膜把二表面隔開，減少接觸表面的摩擦和磨損。b.採用油潤滑時，特別是採用迴圈油潤滑、油霧潤滑和噴油潤滑時，潤滑油能帶走軸承內部的大部分摩擦熱，起到有效的散熱作用。c.採用脂潤滑時，可以防止外部的灰塵等異物進入軸承，起到封閉作用。d.潤滑劑都有防止金屬銹蝕的作用。e.延長軸承的疲勞壽命。4.4.2脂潤滑和油潤滑的比較軸承的潤滑方法大致分為脂潤滑和油潤滑兩種。為了充分發揮軸承的功能，重要的是根據使用調減和使用目的，採用潤滑方法。表4-2示出脂潤滑和油潤滑的優缺點。4.4.3脂潤滑潤滑脂是由基礎油，增稠劑及添加劑組成的潤滑劑。當選擇時，應選擇非常適合於軸承使用條件的潤油脂，由於商標不同，在性能上也將會有很大的差別，所以在選擇的時候，必須注意。軸承常用的潤滑脂有鈣基潤滑脂、鈉基潤滑脂、鈣鈉基潤滑脂、鋰基潤滑脂、鋁基潤滑脂和二硫化鉬潤滑脂等。軸承中充填潤滑脂的數量，以充滿軸承內部空間的1/2-1/3為適宜。高速時應減少至1/3。過多的潤滑脂將使溫升增高。4.4.4潤滑脂的選擇按照工作溫度選擇潤滑脂時，主要指標應是滴點，氧化安定性和低溫性能，滴點一般可用來評價高溫性能，軸承實際工作溫度應低於滴點10-20℃。合成潤滑脂的使用溫度應低於滴點20-30℃。6根據軸承負荷選擇潤滑脂時，對重負荷應選針入度小的潤滑脂。在高壓下工作時除針入度小外，還要有較高的油膜強度和極壓性能。根據環境條件選擇潤滑脂時，鈣基潤滑脂不易溶于水，適於乾燥和水分較少的環境。4.4.5油潤滑在高速、高溫的條件下，脂潤滑已不適應時可採用油潤滑。通過潤滑油的迴圈，