軸承在設備中(zhōng)的應用相當廣泛(fàn)，軸承壽命極其關(guān)鍵。據🐅統計，旋轉機(ji)械的故障中軸承(chéng)的損壞故障約占(zhàn)30%，而這些根源很簡(jiǎn)單，例如貨物列車(chē)脫軌事故，據調查(cha)發現軸箱✍️中的一(yi)🏃個軸承過熱(如圖(tu)1)，導緻車軸⁉️斷裂，造(zào)成車廂傾覆🧡、交通(tōng)中斷數小時，事故(gu)損失巨大。

圖1 軸箱(xiang)軸承

軸承故障損(sǔn)傷根源分析：

軸承(chéng)是大部分設備的(de)核心部件，一旦軸(zhóu)承失效，設備就會(huì)停止，找到根源以(yǐ)避免事故再次發(fa)生就顯得尤為重(zhong)要。實際上，軸承一(yi)旦受損，它就會逐(zhú)漸惡⭐化直到無法(fǎ)工作，那時故障發(fa)生的所有證據可(ke)能都被破壞了。

如(rú)圖2 揭示了損傷從(cong)小到大的整個過(guò)程，外部顆粒(污♋染(ran)物🐆)進☎️入軸承，運動(dong)中産生凹痕(污染(rǎn)物被壓入滾道✉️)。凹(ao)痕邊緣會升高，所(suǒ)以凹痕看起來像(xiàng)個坑。滾道局部🍉幾(ji)何形🧑🏽‍🤝‍🧑🏻狀發生改變(biàn)，使得這個✏️區域無(wú)法形成良好油🌏膜(mó)把接觸表面分離(li)🚩開來，結果造成材(cai)料🚩疲勞。最初是💃🏻表(biao)面出現裂🔴縫，最後(hou)是受損區域剝落(luò)，随着繼續運轉，剝(bāo)落不斷加劇。到後(hou)來，受損區域變得(dé)如此之大，最初的(de)受損點(即凹痕🥰)完(wán)全消失。此時對🌍受(shòu)損軸承進行檢查(chá)，已很難發現問題(tí)🔅的根源:即可能由(yóu)于密封不好緻使(shi)污染🤟物進入軸承(cheng)。

圖2 軸承損傷的發(fā)展

每種故障都有(you)其特有的特性，通(tōng)過觀察損傷狀況(kuang)有🥵可能确定故障(zhàng)根源。下面相關軸(zhou)承損傷類型和軸(zhou)承損傷👄的根源

1、磨(mo)損

磨損是滾動軸(zhou)承最常見的故障(zhang)之一，通常是由異(yì)⛱️物引起研磨損傷(shāng)、擦傷、槽痕、圓周線(xiàn)痕或碎屑污染，分(fèn)磨耗磨損和粘滞(zhì)磨損兩大類。

磨耗(hao)磨損是由于軸承(chéng)内部有微小異物(wu)，它們可能是來自(zì)外部或内部的污(wu)染顆粒，比如齒輪(lún)帶來的金屬微粒(lì)或碳👨‍❤️‍👨化物。這些顆(kē)粒将磨損或研磨(mo)滾道和滾動體，在(zai)圓👅錐滾子軸承中(zhōng)，滾子端面和内圈(quān)擋💋邊的磨損程度(du)遠比滾道嚴重，這(zhe)種磨損👄将造成軸(zhou)☀️向遊隙或内部間(jian)隙擴大，進而降低(di)軸🌈承壽命，導緻軸(zhou)承偏心。此外，磨損(sǔn)也會影響軸承所(suǒ)在機器的其他零(ling)件。污🌂染物能進入(ru)軸承内部，通🥰常是(shi)密封圈嚴重磨損(sun)或失效(或沒💋有)。潤(run)滑劑分析可能🆚會(hui)發現污染物的來(lái)源，從而有助于找(zhao)到👣解決問題的方(fāng)法。

粘滞磨損主要(yào)發生在輕負荷、潤(run)滑不良、滾動體速(su)度差較大✉️從🌈而産(chan)生滑動的接觸表(biao)面。例如，滾動體從(cong)無載區進入承載(zai)區的過程，滾動體(ti)在無載區失速，當(dang)重💰新進入承載區(qu)時獲得加速。這将(jiang)導緻潤滑膜撕破(po)、滑動、發熱，導緻材(cái)料可能從滾動體(ti)轉移到滾道或從(cong)滾道轉移到滾動(dong)體上。早期👈階段，外(wài)觀是💁發光表面，但(dàn)很快它就變成無(wú)光表面，或多或少(shǎo)帶有粘上的材料(liào)。

2、疲勞

疲勞的表現(xian)形式是剝落，即軸(zhóu)承材料出現麻點(diǎn)或🐆脫落，剝📧落最初(chū)發生在滾道或滾(gun)動體上。

來自滾道(dao)表面下的疲勞是(shi)材料惡化，是由滾(gǔn)道表🥰面下方的交(jiāo)🔴變應力引起，最終(zhōng)導緻材料衰變。最(zuì)初是出現裂📱縫，裂(liè)縫随軸承工作慢(màn)慢發展，當裂縫發(fa)展到表面時，就發(fā)生剝🌈落。

來自表面(miàn)的疲勞通常由潤(run)滑不足引起。潤滑(hua)劑的作用😍是建立(li)💃油膜，把滾道與滾(gun)動體分隔開來。當(dāng)潤👣滑不🌈良時，會發(fā)生金屬與☎️金屬的(de)接觸。表面凸凹不(bu)✔️平(突出♈部分)相🔆互(hù)剪切，導緻表面出(chu)現剪切應力。由于(yu)材料疲勞，出現小(xiǎo)裂縫，然後是微剝(bao)落。最初由于💞表面(miàn)粗糙度📧降低了，所(suǒ)以表面可能很明(ming)亮光滑，但是如果(guǒ)持續發👅展下去，表(biao)面就會變得無光(guāng)，表面破碎會越來(lai)🈚越多，出現麻點。

3、機(ji)械腐蝕

浸蝕通常(chang)是由于軸承座内(nèi)溫度變化，内部空(kōng)氣冷凝，水份不斷(duan)積聚而成。而濕氣(qi)或水時常從破損(sun)或不适當的密封(feng)圈進入軸承，由于(yú)軸承滾道和滾動(dòng)📧體表面☀️精度極高(gāo)，極易受到濕❤️氣與(yu)水的腐蝕。相比其(qi)它損壞過程，發生(shēng)得較快，能發展到(dào)材料深處導💛緻軸(zhou)承嚴重損傷。空氣(qi)濕度過高或用手(shǒu)指觸摸滾🛀🏻道，都能(néng)導緻🛀🏻這種類型的(de)腐蝕。因此做好防(fang)護非常重要。潮濕(shi)腐蝕通🧡常發生💁在(zài)靜止狀态，處于深(shēn)處的鏽會導緻軸(zhou)承早期損壞。

摩擦(ca)腐蝕的根源是兩(liǎng)個承載面之間的(de)微移動。大多數情(qíng)✔️況下，這種摩擦腐(fu)蝕發生在軸承外(wai)徑和軸承座之間(jiān)和軸承孔⭐和軸之(zhī)間，微移動主要由(you)滾動體經過時産(chǎn)生的循環負荷引(yǐn)起。配合不好、軸彎(wān)曲❓或接觸面有缺(que)陷，都能導緻或加(jia)速摩擦腐蝕的發(fa)🔴生。空氣能進入沒(méi)有保護的表面，加(jia)速腐蝕的發展🔅。形(xing)成的氧化鐵，體積(jī)要比純鋼大得多(duō)，造成材🛀料變大，應(ying)力升高，甚至對軸(zhou)承滾道也是這樣(yang)，從而導緻過早性(xing)的表面下疲🈲勞。摩(mó)擦腐蝕容易造✉️成(chéng)軸承圈🥰開裂。

假硬(ying)化也是一種摩擦(ca)腐蝕，發生在滾動(dòng)體和滾道間的接(jie)觸區域，是循環振(zhèn)動引起的塑性接(jie)觸面微✂️移動和回(hui)彈所緻。由于它✊是(shi)發生在軸承靜止(zhǐ)和承🏃‍♀️載時，所以損(sǔn)傷出現在滾動體(ti)節圓處。根據振動(dong)的強度、潤滑條件(jiàn)和負荷，腐蝕和磨(mo)損可能同時發生(shēng)，在滾道上形成淺(qiǎn)凹陷。通♊常，振動會(huì)導🌐緻潤滑劑的局(jú)部缺失、金🐅屬與金(jīn)屬接觸和磨耗磨(mo)損。凹陷處外觀通(tong)常變🧑🏽‍🤝‍🧑🏻得無光，經常(cháng)褪色，有時因為發(fa)生潮濕腐蝕而略(lue)帶紅色。偶爾凹陷(xiàn)處呈現光亮表❌面(miàn)，可能主要是因為(wéi)仍有潤滑劑🌍，還沒(méi)有發生磨耗磨損(sǔn)。假硬化損壞能導(dǎo)緻球軸承的球面(mian)出現空洞，滾子軸(zhou)承🈲出現線條。

4、電腐(fu)蝕

當電流通過軸(zhóu)承時，将會通過滾(gǔn)動體在内、外圈間(jian)傳導，可能出♈現過(guò)高電壓造成的損(sǔn)傷。接觸表面發✏️生(sheng)的過程與電弧焊(han)(小接觸面上的高(gao)密度電流)類似，材(cai)料被加熱到回火(huǒ)至融化等不同程(chéng)度。在材料被回火(huo)、再硬化或融化的(de)地方，外觀出現大(da)小不一的褪色區(qu)。在材料融化的地(dì)方，形成大約0.1mm 至 0.5mm 的(de)坑。

同樣，電流洩漏(lòu)也能造成損傷，電(dian)流洩漏來自通過(guò)軸承的雜散電流(liú)，而雜散電流通常(cháng)是由頻率變化引(yǐn)起的。主要的可見(jiàn)損傷是凹槽，形似(si)洗衣闆圖案🏃。這些(xie)凹槽的形狀，在球(qiu)✍️軸承呈接觸橢圓(yuán)，在滾子軸承呈接(jie)觸線，滾動體通常(cháng)出現均勻的褪👨‍❤️‍👨色(sè)。相比過高電壓損(sun)傷，在電流洩漏中(zhong)，電流通過的區域(yu)更大，結果電流密(mì)🏒度變小，損傷溫度(du)也較低。因此主要(yào)的可見損壞是回(huí)火效應，即軸承表(biǎo)面🐆變軟。當用高倍(bei)放大鏡觀察損傷(shāng)部位，通常也能看(kan)到坑。

5、塑性變形

靜(jìng)态負荷或沖擊負(fù)荷可産生過載，從(cong)而導緻塑性變形(xíng)🈲，在滾道上形成凹(āo)痕。通常安裝不當(dāng)是産生此問題💋的(de)根源，即🙇🏻在軸承圈(quān)上用力不當，從而(er)在滾動體上産生(sheng)沖擊負荷。碎屑造(zao)成的凹痕是因為(wei)外部顆粒(污染物(wu))進入軸承，被滾動(dong)體壓入滾道。凹痕(hén)的✔️大小和形狀取(qu)決于顆粒的性質(zhì)。凹痕處滾道的幾(jǐ)何形狀被破壞，潤(run)滑受到影響。表面(miàn)出現應力，疲勞💞導(dao)緻表面過早剝落(luò)。

搬運造成的凹陷(xian)是由于軸承表面(miàn)被硬的尖銳物體(tǐ)碰壞。由于軸承表(biǎo)面精度極高，當局(jú)部過載，比如💔軸承(cheng)掉落地上，就可能(neng)會在表面磕出凹(āo)痕，從而讓軸承無(wu)🔅法工作。

6、破裂和開(kai)裂

受壓破裂是因(yin)為局部過載或應(yīng)力過高，造成應力(lì)💞集中超🌍過🈲了材料(liao)的抗拉強度所緻(zhi)。常見是野蠻拆裝(zhuang)軸承 (沖擊)或圓錐(zhuī)座或襯套擰得太(tài)緊。當用榔頭和硬(yìng)鑿直接敲💜打軸承(cheng)圈，可能導緻形成(cheng)微小的裂縫。當軸(zhóu)承投入使用㊙️時，軸(zhou)承圈可能有小片(pian)脫落。而安裝時圓(yuán)錐座或襯套擰得(de)太緊，結果軸承圈(quān)出現🌈抗拉應力(圓(yuan)周應力)，當軸承投(tóu)👈入使用時産生裂(lie)縫。

疲勞破裂開始(shi)于彎曲狀态下應(yīng)力超過疲勞強度(dù)時。最🈲初出現一條(tiao)裂縫，然後不斷增(zēng)多，最後整個軸承(chéng)圈或保持架開裂(lie)。當使用緊配合時(shí)可能出現疲勞破(po)裂，因為緊配合可(ke)能産生很高的圓(yuán)周應力。然後交變(biàn)應力和圓周應力(lì)共同作用，造成軸(zhou)承圈的過早疲勞(láo)，整個圈裂開。

熱開(kai)裂産生于兩個表(biao)面相互嚴重摩擦(cā)時，産生的摩擦熱(rè)導緻裂縫，通常與(yǔ)滑動方向成直角(jiǎo)。

很多軸承故障都(dou)可以避免。深入的(de)軸承損傷根源分(fèn)析⚽可以📧找到問題(tí)根源，通過采取适(shi)當的措施，能提前(qian)♉避免故障再次發(fa)生，降低故障成本(běn)。