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不適當造成軸承早期損壞的現象

2020-12-07 12:46:35

1、與軸承配合工件的尺寸、形狀及位置精度不合格引起的損壞

若工件軸和外殼孔的擋肩對配合表面不垂直,或軸承定位面的粗糙度不合格,以及由于軸彎曲,都將造成軸承內圈和外圈軸線的相互歪斜并引起套圈和滾子滾動表面局部接觸應力顯著增大,進而產生疲勞剝落,發生早期損壞,如圖1所示。

若工件外殼孔呈橢圓形或錐形,會使套圈產生變形,并危及滾道,進而引起滾道過早磨損和疲勞破壞。同樣,若工件軸與軸承的配合軸頸幾何形狀不正確也將造成軸承內圈滾道的損壞。如軸徑過大,則可能造成內圈破裂,如圖2所示;如外殼孔徑過大,則造成外圈的松動并產生打滑,進而加劇外殼孔和外圈外徑的磨損,如圖3所示。

2、安裝操作方式不當造成軸承的損壞

圓錐滾子軸承的內組件和外圈是分別在軸上和外殼內安裝的,裝配時由于歪斜、沖擊或裝配用力過大等均可使套圈滾道及滾子受到損傷,這種損傷即使很小,也會加劇滾道的破壞。如滾子上有磕碰傷,軸承轉動后也將造成套圈滾道的損傷,如圖4所示。

在安裝過程中如采用壓入方式進行軸承的裝配,必須使用專用的套筒工具,因為直接通過鐵棒用力敲打套圈,可能使套圈產生裂紋或端面損壞,甚至造成內圈擋邊的崩裂。為避免裂紋的產生,安裝時不宜用鐵棒直接敲打套圈,而必須加銅制襯墊。 

使用專用的套筒工具進行內組件的裝配時,應注意套筒的內外徑尺寸,以免使套筒壓在保持架端面上造成保持架變形,變形嚴重時可能造成滾子散落。

在搬運和裝配時如不小心使軸承內組件掉落地面或受到碰撞,將造成保持架的變形,如圖5所示,變形的保持架將使滾子受卡,影響軸承的轉動靈活性,進而產生發熱和燒傷現象,最終導致軸承失效。

軸承安裝后外圈與內組件間游隙的調整也非常重要,如游隙過小,則導致溫升過高,加快磨損甚至咬死;游隙過大,將產生附加徑向跳動和軸向竄動,造成滾子與外圈滾道的相對位移并引起不均勻的局部磨損,產生噪音。只有調整適當,才能保證軸承正常運轉。

3、使用維護不當造成的損壞

軸承工作時,如潤滑油不足,工作面金屬與金屬的直接接觸將引起擦傷,并產生發熱和燒傷,降低軸承原有的硬度進而造成粘著磨損,最終導致軸承失效。

軸承安裝前如工件未清理干凈或添加的潤滑油不清潔(如混有沙子、灰塵、臟物等),或因密封不可靠以及在多塵的環境中工作時,一些硬質顆粒進入軸承滾道將引起磨粒磨損,其表面呈現細槽痕跡或細小的麻點,使軸承的游隙加大,精度降低,使用壽命縮短。

軸承在使用中如受到過大的靜載荷或沖擊載荷的作用,很可能使內外圈和滾子的接觸處產生不均勻的塑性變形———壓痕。壓痕的出現會使軸承的振動和噪聲增大,溫度升高,磨損加劇,進而產生嚴重的剝落,使軸承失效,如圖6所示。這種情況多發生在轉速較低或擺動的軸承上。

軸承在潮濕的介質以及有酸蒸汽和其他引起金屬腐蝕的物質環境中工作,如軸承的密封不好,可能造成銹蝕。銹蝕的產物和潤滑油混合一起會對滾道和滾動體的工作表面造成腐蝕磨損,并引發表面剝落。軸承在使用中如有電流通過軸承,電流可能擊穿軸承油膜,產生電火花,從而造成表面熔融,形成小凹坑或條形坑,如圖7所示。

為使軸承能正常工作并達到預期壽命,在選用軸承時,應針對軸承的主要失效形式進行必要的計算。對于一般運轉的軸承,應根據接觸疲勞失效,按額定動載荷進行壽命計算;對于高速軸承,除進行壽命計算外,還要進行必要的極限轉速校核;對于轉速較低的軸承,要進行靜強度計算,以防止塑性變形的發生。軸承發生早期失效后,要細心觀察損壞的情況,分析產生的原因,采取必要的改進措施。此外,軸承組合結構設計要合理,要保證充分的潤滑和可靠的密封,這對提高軸承的壽命和保證正常工作是非常重要的。

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