軸承在設備(bèi)中的應用相當廣(guǎng)泛，軸承壽命極其(qi)關鍵。據統計，旋轉(zhuǎn)機械的故障中軸(zhou)承的損壞故障約(yue)😄占30%，而這些根源🈚很(hen)簡🔞單，例如貨物列(liè)車脫軌事故，據調(diào)查發現軸箱♈中的(de)一個軸承過熱(如(rú)圖1)，導緻車軸斷裂(liè)，造成車廂傾覆、交(jiāo)通中斷數小時，事(shì)故損失巨🐉大。

圖1 軸(zhou)箱軸承

軸承故障(zhàng)損傷根源分析：

軸(zhou)承是大部分設備(bei)的核心部件，一旦(dàn)軸承失效，設備就(jiù)🌈會停止，找到根源(yuan)以避免事故再次(cì)發生就顯得尤📧為(wéi)重要。實際上，軸承(cheng)🛀一旦受損，它就會(huì)逐漸惡化直到🛀🏻無(wu)法工👄作，那時故障(zhàng)發生的所有證據(jù)可能都被破壞了(le)。

如圖2 揭示了損傷(shāng)從小到大的整個(ge)過程，外部顆粒(污(wu)✔️染物🧑🏽‍🤝‍🧑🏻)進入軸承，運(yun)動中産生凹痕(污(wū)染物被壓入滾道(dao))。凹痕邊緣會升高(gāo)，所以凹痕看起來(lai)像個坑。滾🥰道局部(bu)🌈幾何形狀發生改(gai)變，使得這個💚區域(yù)無法形成良好油(you)✂️膜把接觸🔞表面分(fen)離開來，結果造成(cheng)材料疲勞。最初是(shì)表面出現裂縫，最(zuì)後是受💛損區域剝(bāo)落㊙️，随着繼續運🌈轉(zhuǎn)，剝落不斷加劇。到(dao)後來，受損區域變(biàn)得如此之🌈大，最初(chu)的受損點(即凹痕(hen))完全消失。此時對(dui)🙇‍♀️受損軸承進行檢(jiǎn)查，已很難發現問(wen)題的根源:即可能(neng)由于密封不好緻(zhì)使污染物進入軸(zhou)承。

圖2 軸承損傷的(de)發展

每種故障都(dōu)有其特有的特性(xing)，通過觀察損傷狀(zhuàng)況有可能🏃🏻‍♂️确定故(gù)障根源。下面相關(guan)軸承損傷類型和(he)軸承損傷的根源(yuan)

1、磨損

磨損是滾動(dong)軸承最常見的故(gu)障之一，通常是由(yóu)異物❄️引起研磨損(sǔn)傷、擦傷、槽痕、圓周(zhōu)線痕或碎屑污染(rǎn)✌️，分磨耗磨損和粘(zhān)滞磨損兩大類。

磨(mó)耗磨損是由于軸(zhóu)承内部有微小異(yi)物，它們可能是來(lái)自外部或内部的(de)污染顆粒，比如齒(chǐ)輪帶來的金屬微(wei)粒或碳化物。這些(xie)顆粒将磨損或研(yan)磨滾道和滾動體(tǐ)，在圓錐滾子軸承(cheng)中♋，滾子端🌈面和内(nèi)圈擋邊的磨損程(cheng)度遠比滾道嚴重(zhòng)，這種磨損将造成(cheng)軸向遊隙或内部(bu)間隙擴大，進而降(jiàng)低軸承壽命，導緻(zhì)軸承偏心。此外，磨(mó)損也會影響軸承(cheng)所在機器的其他(tā)零件。污染物能進(jìn)入軸承内部，通常(chang)是密封圈嚴重磨(mó)損或失效(或沒有(you))。潤滑劑分析可能(neng)💃🏻會發現污染物的(de)來源，從而有助于(yu)找到💋解決問題的(de)方法。

粘滞磨損主(zhǔ)要發生在輕負荷(he)、潤滑不良、滾動體(ti)速度差較大從而(er)産生滑動的接觸(chù)表面。例如，滾動體(ti)從無載區🌈進入承(chéng)載區的‼️過程，滾動(dong)體在無載區失速(su)，當重新進入承載(zǎi)區🈲時獲得加速。這(zhè)将導緻潤滑膜撕(si)破、滑🏃動、發熱，導緻(zhì)材料可能從滾動(dòng)🏃‍♀️體轉移到滾道或(huo)從滾㊙️道轉移到滾(gun)動體上。早期階段(duan)，外觀是發光表面(mian)，但很📱快它就變成(chéng)無光表面，或多或(huo)少帶有粘上的材(cái)料。

2、疲勞

疲勞的表(biao)現形式是剝落，即(jí)軸承材料出現麻(ma)點或脫落，剝落🙇‍♀️最(zui)初發生在滾道或(huò)滾動體上。

來自滾(gun)道表面下的疲勞(láo)是材料惡化，是由(yóu)滾道表面下方的(de)交變應力引起，最(zuì)終導緻材料衰變(bian)。最初是出現裂縫(feng)，裂縫随軸承工作(zuò)慢慢發展，當裂縫(feng)發展到表面時，就(jiù)發生剝落。

來自表(biao)面的疲勞通常由(you)潤滑不足引起。潤(run)滑劑的作用是建(jian)立油膜，把滾道與(yu)滾動體分隔開來(lái)。當潤滑不💁良時，會(hui)發生金🥵屬與金屬(shu)的接觸。表面凸凹(āo)不平(突出部分)相(xiang)互剪切，導緻表面(mian)出現剪切應力。由(yóu)⭐于材料疲勞，出現(xian)小裂縫，然後是微(wēi)剝落。最初由于表(biǎo)面粗糙度降低了(le)，所以表面可能很(hen)明亮光滑，但是如(ru)果持續發展下去(qu)，表面就🔴會變得無(wu)光，表面破碎會越(yue)來🍓越多，出現麻點(diǎn)。

3、機械腐蝕

浸蝕通(tong)常是由于軸承座(zuo)内溫度變化，内部(bù)空氣冷凝❤️，水份不(bú)斷積聚而成。而濕(shī)氣或水時常從破(po)損或不适🙇🏻當的密(mì)封💰圈進入軸🈲承，由(yóu)于軸承滾道和滾(gǔn)動體表面🍓精度極(ji)高，極易受到濕‼️氣(qi)與水㊙️的腐蝕。相比(bǐ)其它損壞過程，發(fa)生得較快，能發展(zhǎn)到材料深處導緻(zhì)軸承嚴重損傷。空(kong)氣濕度過高或用(yòng)手指觸摸滾道，都(dōu)能導緻這種類型(xíng)的腐蝕。因此做好(hao)防護非常重要。潮(chao)濕腐蝕通常發生(shēng)📐在靜止狀态，處于(yu)深處的鏽會導緻(zhi)軸承早期損壞。

摩(mó)擦腐蝕的根源是(shì)兩個承載面之間(jiān)的微移動。大多數(shù)情💘況下，這種摩擦(cā)腐蝕發生在軸承(cheng)外徑和軸承座🐪之(zhī)間和軸承孔和軸(zhóu)之間，微移動主要(yào)由滾動體經過時(shi)産生的循環負荷(hé)引起。配合不好、軸(zhou)彎曲或接觸面⛹🏻‍♀️有(yǒu)缺陷，都能導緻或(huo)加速摩擦腐蝕的(de)發生。空氣能進入(rù)沒有保護的表面(mian)，加速腐蝕的發展(zhan)🛀。形成的氧化鐵，體(ti)積要比純鋼大得(dé)多，造成材💜料變大(dà)，應力升高，甚至對(dui)軸承滾道也是這(zhe)樣，從而導緻過早(zao)性的表面下疲㊙️勞(lao)。摩擦腐蝕容易💋造(zao)成軸承圈開裂。

假(jiǎ)硬化也是一種摩(mó)擦腐蝕，發生在滾(gun)動體和滾道間的(de)接觸區域，是循環(huan)振動引起的塑性(xing)接觸面微移動和(he)回彈所緻。由于它(ta)🥵是發生在軸承靜(jing)止和承載時，所以(yǐ)損傷出現在滾動(dong)體節圓處。根據振(zhen)動的強度、潤滑條(tiao)件和負荷，腐蝕和(hé)磨損可能同時發(fa)生🏃🏻，在滾道上形😘成(cheng)淺凹陷。通常，振動(dòng)會導緻潤滑劑的(de)局部缺失、金屬與(yu)金屬接觸和磨耗(hào)磨損。凹陷處外觀(guān)通常變得無光🌏，經(jing)常褪色，有時因💛為(wei)發生潮濕腐蝕而(ér)略帶紅色。偶爾凹(āo)陷處呈現光亮表(biǎo)面，可能主🌈要是因(yin)為仍有潤滑劑，還(hái)沒有🌈發生磨耗磨(mó)損。假硬化損壞能(néng)導緻球軸承的球(qiu)面出現空洞，滾子(zǐ)軸承💋出現線條。

4、電(dian)腐蝕

當電流通過(guo)軸承時，将會通過(guò)滾動體在内、外圈(quān)間傳導♻️，可能🔞出現(xiàn)過高電壓造成的(de)損傷。接觸表面發(fā)生的過程與電弧(hu)焊(小接觸面上的(de)高密度電流)類似(sì)，材料被加熱到回(huí)火⭕至融化等不同(tóng)程度。在材料被回(hui)火、再硬化或融化(huà)的地方，外觀出現(xian)大小不一的褪色(sè)區。在材料融化的(de)地方，形成大約0.1mm 至(zhi) 0.5mm 的坑。

同樣，電流洩(xiè)漏也能造成損傷(shāng)，電流洩漏來自通(tōng)過軸承的雜散電(dian)流，而雜散電流通(tōng)常是由頻率變化(hua)引起的。主🧑🏾‍🤝‍🧑🏼要的可(kě)見損傷🤩是凹槽，形(xing)似洗衣闆圖案。這(zhè)些凹槽的形狀，在(zài)球軸承呈接觸橢(tuo)圓，在滾子軸承呈(chéng)接觸線，滾動體通(tōng)常出現均勻的褪(tuì)色。相比過高電壓(yā)損傷，在電流洩漏(lou)中，電流通過的區(qū)域更大，結果電流(liú)密度變小，損傷溫(wēn)度也較低。因此主(zhǔ)要的可見損壞是(shi)回火效應，即軸承(cheng)表面變軟。當用高(gāo)倍放大鏡觀察損(sǔn)傷部位，通常也能(néng)看到🈲坑。

5、塑性變形(xing)

靜态負荷或沖擊(jī)負荷可産生過載(zai)，從而導緻塑性🌈變(bian)形，在滾道上形成(chéng)凹痕。通常安裝不(bu)當是産生此問題(ti)的根源，即在軸💚承(chéng)圈💛上用力不當，從(cóng)而在滾動體上産(chan)生沖擊🏃🏻負荷。碎屑(xiè)造成的凹痕是因(yin)為外部顆粒(污染(rǎn)物)進入軸承，被滾(gun)動體壓入滾💘道。凹(ao)痕的大小和形狀(zhuang)取決于顆粒的性(xing)質。凹痕處滾道的(de)幾何形狀被破壞(huai)㊙️，潤滑受到影響。表(biao)面出現應力，疲勞(láo)導緻表面過早剝(bao)落。

搬運造成的凹(āo)陷是由于軸承表(biao)面被硬的尖銳物(wù)體🌍碰壞。由于軸承(chéng)表面精度極高，當(dāng)局部過載，比如軸(zhóu)承掉落地上，就可(ke)能會在表面磕出(chu)凹痕，從而讓軸承(chéng)無👌法工作。

6、破裂和(hé)開裂

受壓破裂是(shi)因為局部過載或(huò)應力過高，造成應(ying)力集中超過了材(cai)料的抗拉強度所(suǒ)緻。常見是野蠻拆(chāi)裝軸承 (沖擊)或🔞圓(yuán)錐座或襯套擰得(de)太緊。當用榔頭和(he)硬鑿😄直接敲打軸(zhóu)承圈，可能導緻形(xing)🐆成微小的裂縫。當(dang)軸承投入使用時(shi)，軸承圈可能有小(xiao)片脫落。而安裝時(shi)圓錐👨‍❤️‍👨座或襯套擰(ning)得太緊，結果軸承(cheng)圈出現抗拉應力(li)(圓💯周🤟應力)，當軸承(cheng)投入使用時産生(shēng)裂縫。

疲勞破裂開(kai)始于彎曲狀态下(xià)應力超過疲勞強(qiáng)度時。最初🧑🏾‍🤝‍🧑🏼出👉現一(yi)條裂縫，然後不斷(duan)增多，最後整個軸(zhóu)承圈或保持架🌂開(kāi)裂。當使用緊配合(hé)時可能出現疲勞(láo)破裂，因為緊配合(he)可能産生很高的(de)圓周應力。然後交(jiāo)變應力和圓周應(ying)力共同作用，造成(cheng)軸承圈的✉️過早疲(pi)勞，整個圈裂開。

熱(rè)開裂産生于兩個(gè)表面相互嚴重摩(mo)擦時，産生的🤩摩擦(cā)熱導緻裂縫，通常(cháng)與滑動方向成直(zhi)角。

很多軸承故障(zhàng)都可以避免。深入(ru)的軸承損傷根源(yuan)🈲分💃析📐可㊙️以找💁到問(wèn)題根源，通過采取(qu)适當的措施，能提(ti)前避免🏃‍♂️故障❄️再次(ci)發生，降低故障成(chéng)本。