滚动轴承的诊断

北京交通大学毕业设计（论文）题目：滚动轴承故障分析及防止措施姓名：孙长春专业：铁道车辆工作单位：吉林铁道职业技术学院职务：学生准考证号：291710101822设计（论文）指导老师：孙志才发题日期：2011年04月20日完成日期：2011年06月28日毕业设计（论文）评议意见专业铁道车辆姓名孙长春题目滚动轴承故障分析及防止措施指导教师评阅意见成绩评定：指导教师：201年月日答辩小组意见答辩组负责人：201年月日备注毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目：滚动轴承的故障分析及防止措施一、毕业设计（论文）内容1、滚动轴承的简介2、轴承配合形式3、轴承的故障分析及防范措施二、基本要求1、掌握滚动轴承的组成部件、工作原理、各项技术要求及运用状态要求；2、了解影响滚动轴承的品质的因素通常有哪些，如何预防和改善；3、在运用中掌握故障的外在表现，做到早预防、早发现、早处理，以保证交通运输安全。三、重点研究的问题本课题以滚动轴承的故障诊断为重点研究问题，试验台常见故障和检修为难点，将滚动轴承相关内容作为本课题的特色。四、主要技术指标1、由于滚动轴承型号众多，按滚动轴承其外径尺寸大小，可分为:微型轴承、小型轴承、中小型轴承、中大型轴承、大型轴承、特大型轴承等。2、根据各型轴承公差配合不同，可分为2级、4级、5级、6级、6X级和0级，共6个级别。3、由于轴承制造材质不同、功用不同、型号不同，决定其工作情况不同，主要造成受力不同因此轴承的载荷指标可根据4、按照《TB铁标检修规程》下达任务日期：2011年04月20日要求完成日期：2011年06月28日指导老师：孙志才开题报告一、文献综述本人根据任务书的要求，对就近和以前有关铁路滚动轴承热轴故障的预防对策等有关书籍进行了搜索及阅读。重点摘要滚动轴承热轴故障分析方法，滚动轴承的发展及类型，以及防止轴承故障诊断。对于滚动轴承热轴故障分析及诊断在本文中将就这些问题作一个初步的分析。二、选题目的意义我国目前的主型轴承仍然为滚动轴承，轴承内外圈及保持架仍然作为滚动轴承的最重要的组成部分。随着铁路跨越式发展，货车运行速度越来越快，载荷也越来越大，而且“多拉快跑”是铁路实现新跨越的基础，货车实现80km/h,万吨列车的开行都标志着铁路走上了大发展的轨道。因此在新的形式下，加强对滚动轴承故障的预测，分析及诊断，是保证铁路运行安全的重要措施。三、研究方案主要对列车检修人员对滚动轴承的性能能够准确的判断分析，并及时针对其发生热轴故障原因才取相应的预防措施，以保证列车安全正点的正常运行。完成毕业设计日期：2011年06月28日摘要主要介绍了滚动轴承的结构一般是由内圈1、外圈2、滚动体3和保持架4组成的，滚动体与内外圈的材料要求有高的硬度和接触疲劳强度、良好的耐磨性和冲击韧性。一般用含铬合金钢制造，常用材料有GCr15、GCr15SiMn、GCr6、GCr9等，经热处理后硬度可达HRC61～65。保持架一般用低碳钢板冲压而成，高速轴承多采用有色金属或塑料保持架。滚动轴承与滑动轴承相比有许多的有缺点、类型代号有球形、圆柱形、锥柱形、滚针、鼓形，通过对滚动轴承特点的了解，选择正确的滚动轴承。滚动轴承是应用最为广泛的机械零件质疑，同时，它也是机器中最容易损坏的元件之一，许多旋转机械的故障都与滚动轴承的状态有关。所以在轴承上也少不一系列的故障，以及对其故障的诊断和防范措施。滚动轴承是广泛运用的机械支承。其功能是在保证轴承有足够寿命的条件下，用以支承轴及轴上的零件，并与机座作相对旋转、摆动等运动，使转动副之间的摩擦尽量降低，以获得较高传动效率。常用的滚动轴承已制定了国家标准，它是利用滚动摩擦原理设计而成，由专业化工厂成批生产的标准件。在机械设计中只需根据工作条件选用合适的滚动轴承类型和型号进行组合结构设计。关键词：疲劳剥落传动效率塑性变形可分离轴承目录第一章滚动轴承的简介……………………………………………………11.1滚动轴承轴承构造……………………………………………………11.2滚动轴承常用材料……………………………………………………21.3滚动轴承的工作特点…………………………………………………21.4滚动轴承的类型及代号………………………………………………31.5滚动轴承的工作情况…………………………………………………9第二章轴承配合的形式…………………………………………………102.1轴承配合……………………………………………………………102.2轴承座的刚度和同轴度……………………………………………112.3润滑与密封…………………………………………………………11第三章轴承的故障分析及防范措施…………………………………133.1滚动轴承的故障形式………………………………………………143.2滚动轴承的防范措施………………………………………………173.3轴承的报废条件……………………………………………………203.4轴承一般检修的工艺过程…………………………………………203.5滚动轴承故障诊断方法……………………………………………21结束语…………………………………………………………………………23参考文献………………………………………………………………………24第一章滚动轴承的简介1.1滚动轴承构造滚动轴承一般是由内圈1、外圈2、滚动体3和保持架4组成，如图17-1。内圈装在轴颈上（在推力轴承中称为轴圈），配合较紧；外圈装在机座或零件的轴承孔内，通常配合较松。内外圈上有滚道，当内外圈相对旋转时，滚动体将沿滚道滚动。滚动体是实现滚动摩擦的滚动元件，除自转外，还绕轴线公转。形状有球形、圆柱形、锥柱形、滚针、鼓形等，如图17-2。保持架的作用是把滚动体均匀地隔开。为适应某些使用要求，有的轴承可以无内圈或无外圈、或带防尘、密封圈等结构。1.2滚动轴承常用材料滚动体与内外圈的材料要求有高的硬度和接触疲劳强度、良好的耐磨性和冲击韧性。一般用含铬合金钢制造，常用材料有GCr15、GCr15SiMn、GCr6、GCr9等，经热处理后硬度可达HRC61～65。保持架一般用低碳钢板冲压而成，高速轴承多采用有色金属（如黄铜）或塑料保持架。1.3滚动轴承的工作特点1.3.1滚动轴承与滑动轴承相比,具有下列优点:1.3.1.1滚动轴承的摩擦系数比滑动轴承小,传动效率高。一般滑动轴承的摩擦系数为0.08-0.12,而滚动轴承的摩擦系数仅为0.001-0.005;1.3.1.2滚动轴承已实现标准化、系列化、通用化,适于大批量生产和供应，使用和维修十分方便；1.3.1.3滚动轴承用轴承钢制造,并经过热处理,因此,滚动轴承不仅具有较高的机械性能和较长的使用寿命,而且可以节省制造滑动轴承所用的价格较为昂贵的有色金属;1.3.1.4滚动轴承内部间隙很小,各零件的加工精度较高,因此,运转精度较高。同时,可以通过预加负荷的方法使轴承的刚性增加。这对于精密机械是非常重要的;1.3.1.5某些滚动轴承可同时承受径向负荷和轴向负荷,因此,可以简化轴承支座的结构;1.3.1.6由于滚动轴承传动效率高,发热量少,因此,可以减少润滑油的消耗,润滑维护较为省事;1.3.1.7滚动轴承可以方便地应用于空间任何方位的铀上。1.3.2滚动轴承的缺点，主要是：1.3.2.1滚动轴承承受负荷的能力比同样体积的滑动轴承小得多,因此,滚动轴承的径向尺寸大。所以,在承受大负荷的场合和要求径向尺寸小、结构要求紧凑的场合〈如内燃机曲轴轴承),多采用滑动轴承；1.3.2.2滚动轴承振动和噪声较大,特别是在使用后期尤为显著,因此,对精密度要求很高、又不许有振动的场合,滚动轴承难于胜任,一般选用滑动轴承的效果更佳1.3.2.3滚动轴承对金属屑等异物特别敏感,轴承内一旦进入异物,就会产生断续地较大振动和噪声,亦会引起早期损坏。此外,滚动轴承因金属夹杂质等也易发生早期损坏的可能性。即使不发生早期损坏,滚动轴承的寿命也有一定的限度。总之,滚动轴承的寿命较滑动轴承短些。可是,滚动轴承与滑动轴承相比较,各有优缺点,各占有一定的适用场合,因此,两者不能完全互相取代,并且各自向一定的方向发展,扩大自己的领域。但是,由于滚动轴承的突出优点,颇有后来者居上的趋势。目前,滚动轴承已发展成为机械的主要支承型式,应用愈来愈广泛。1.4滚动轴承的类型及代号机械有各种不同的工况，为满足这些具体的使用要求，需要有不同类型的轴承来保证实际需要。根据滚动体形状，滚动轴承大致可分为球轴承和滚子轴承；按其承受负荷的主要方向，则可分为向心轴承和推力轴承。划分的种类有很多方式，例如：1.4.1按滚动轴承结构类型分类：1.4.1.1轴承按其所能承受的载荷方向或公称接触角的不同，分为：1.4.1.1.1向心轴承----主要用于承受径向载荷的滚动轴承，其公称接触角从0到45。按公称接触角不同，又分为：径向接触轴承----公称接触角为0的向心轴承：向心角接触轴承----公称接触角大于0°到45°的向心轴承。1.4.1.1.2推力轴承----主要用于承受轴向载荷的滚动轴承，其公称接触角大于45°到90°。按公称接触角不同又分为：轴向接触轴承----公称接触角为90的推力轴承：推力角接触轴承----公称接触角大于45°但小于90°的推力轴承。1.4.1.2轴承按其滚动体的种类，分为：球轴承和滚子轴承。1.4.1.2.1球轴承----滚动体为球：1.4.1.2.2滚子轴承----滚动体为滚子。滚子轴承按滚子种类，又分为：圆柱滚子轴承----滚动体是圆柱滚子的轴承。1.4.2滚动轴承代号滚动轴承代号是用字母加数字来表示轴承结构、尺寸、公差等级、技术性能等特征的产品符号。国家标准GB/T272-93规定轴承的代号由三部分组成：前置代号基本代号后置代号；基本代号是轴承代号的基础。前置代号和后置代号都是轴承代号的补充，只有在遇到对轴承结构、形状、材料、公差等级、技术要求等有特殊要求时才使用，一般情况可部分或全部省略。1.4.2.1基本代号进口轴承阿基本代号用来表明轴承的内径、直径系列、1.4.2.1.1轴承内径用基本代号右起第一、H位数字表示。对常用内径d=20～480mm的轴承内径一般为5的倍数，这两位数字表示轴承内径尺寸被5除得的商数，如04表示d＝20mm；12表示d＝60mm等等。对于内径为10mm、12mm、15mm和17mm的轴承，内径代号依次为00、01、02和03。对于内径小于10mm和大于500mm轴承。1.4.2.1.2轴承的直径系列（即结构相同、内径相同的轴承在外径和宽度方面的变化系列）用基本代号右起第三位数字表示。例如，对于向心轴承和向心推力轴承，0、1表示特轻系列；2表示轻系列；3表示中系列；4表示重系列。各系列之间的尺寸对比如下图所示。推力轴承除了用1表示特轻系列之外，其余与向心轴承的表示一致。；1.5滚动轴承的工作情况1.5.1向心轴承中的载荷分布在中心轴向力作用下的滚动轴承，可以认为载荷由各滚动体平均分担；但在径向力作用下，它最多只有半圈滚动体受载，且各滚动体的受载大小也不同。根据力的平衡条件可求出受载最大的滚动体的载荷为点接触轴承接触轴承式中Fr-轴承所受的径向力；Z-滚动体的个数。1.5.2角接触轴承中附加轴向力角接触轴承受径向载荷Fr时，会产生附加轴向力Fs。由于轴承外圈接触点法线与轴承中心平面有接触角α，通过接触点法线对轴承内圈和轴的法向反力Fi将产生径向分力Fri和轴向分力Fsi。各球的轴向分力之和即为轴承的附加轴向力Fs。按一半滚动体受力进行分析，得Fs≈1.25Frtanα(17.2)1.5.3失效形式在一般机械设备传动系统中，由于滚动轴承的失效而造成整个传动系统的损坏所占的比例很大。因此，在滚动轴承的设计中如对各种因素考虑不周，就将降低实际的使用寿命。1.5.4计算准则决定轴承尺寸时，要针对主要失效形式进行必要的计算。一般工作条件的回转滚动轴承，应进行接触疲劳寿命计算和静强度计算；对于摆动或转速较低的轴承，只需作静强度计算；高速轴承由于发热而造成的粘着磨损、烧伤是主要的失效形式，除进行寿命计算