下面為您講解軸承常見的失效形式:
1. 疲勞
運行一段時間之后,受到正常載荷作用的軸承將由于材料疲勞而失效。疲勞損傷開始形成于軸承表面下的細裂紋。隨著載荷的持續作用,裂紋會擴展到表面,這將引起材料接觸面松動。
這些失效表現為滾道或滾動體出現點蝕、層裂或剝落。如果這樣的軸承仍繼續服役,那么這些損傷將進一步擴展,因為在缺陷附近局部應力會增加。
表面損傷嚴重妨礙了滾動體的滾動,導致以滾動體的缺陷頻率重復產生短時間的沖擊。
隨著損傷的擴展,沖擊的周期重復特性將減少,因為滾動體的運動變得不規則,這使得在沖擊之間區分單次沖擊變得不可能。
如果這樣的軸承繼續服役,那么損傷將擴展到其他滾道或滾動體,最終將導致部件和保持架之間的摩擦增加,這將導致嚴重膠合。
2. 磨損
磨損是另一種常見的軸承失效原因,它主要是由塵土和外界粒子由于密封不嚴或由于被污染的潤滑油進入到軸承中。
外界粒子研磨接觸表面將使接觸表面變得粗糙,形成凹凸不平的表面。嚴重的磨損會改變滾道與滾動體的輪廓和直徑,使得軸承游隙增大。
滾動摩擦大幅增加,導致更大的滑動和滑移,最終結果是*故障。逐漸增加的磨損將使軸承日益產生幾何誤差。已磨損滾動體的非均勻直徑將引起保持架振動并產生諧波,因為滾珠旋轉通過載荷區與保持架旋轉頻率是周期性的。
滾道的幾何誤差將產生軸轉速的多次諧波。如果軸承的游隙進一步增加到軸承出現松弛狀態,這將更為復雜。
3. 塑性變形
軸承接觸面的塑性變形是軸承遭受過大的載荷,而位移卻相對較小的結果。結果是滾道產生壓痕,因為過大的載荷會引起局部塑性變形。
在運行中,已經變形的軸承旋轉不均勻,將產生過大的振動,因而不適宜繼續服役。如果繼續服役,將會立即出現局部疲勞損傷。
4. 腐蝕
當油中的水、酸性物質或者其他污染物進入軸承中時,會出現腐蝕。腐蝕是由損壞的密封、酸性潤滑油或者當在非常潮濕的空氣中,軸承從非常高的運行溫度突然冷卻過程中出現的冷凝引起的。
結果是軸承運動表面生銹,這將產生不均勻、噪聲更大的運轉,因為生銹的斑點會妨礙潤滑和滾動體的平滑滾動,也會使軸承產生研磨效應和磨損。生銹的凹凸點也是滑動和滑移的起始位置。
5. 硬化
硬化表現為整個滾道圓周上出現均勻分布的壓痕,在形狀上近似于赫茲接觸區域。
引起硬化有三個可能的原因:
(1)靜態過大的載荷導致滾道產生塑性變形;
(2)靜止的滾動軸承遭受振動和沖擊載荷;
(3)軸承形成了通過電流循環(回路)。
所有這三種原因的結果都是滾道形成重復的壓痕。在一些情況下,由于軸承可能偶爾輕微轉向,將出現大量的壓痕。
這樣的軸承運轉起來噪聲更大、不平穩,因為每個壓痕都像一個小疲勞區域,這將與通過的滾動體產生更大的沖擊。硬化的軸承持續運轉將導致在壓痕位置發展成為滑移,并且逐漸出現分布式的損傷。
6. 潤滑
潤滑不足是軸承失效早于預期的常見原因之一,因為它會導致滑動、滑移、增大摩擦、生熱和膠合。
在高應力的赫茲接觸區域,當潤滑不充分時,接觸表面將粘合在一起,隨著滾動體往前運動將撕裂它們。
軸承潤滑出現在這三個關鍵位置:保持架與滾動體交接面、滾動體與滾道交接面、保持架與滾道交接面。
潤滑不足或者選擇不合適的潤滑油將存在嚴重的后果,因為增加的溫度能退火滾動體,從而降低它的硬度和疲勞壽命,也降低潤滑。軸承部件嚴重磨損后將是災難性的失效。
7. 安裝不當
不當的安裝將存在以下影響:在徑向和軸向產生過大的預載荷、不對中、松弛安裝、軸承部件安裝中使用過大的力將導致損傷等。
徑向預載荷使得軸承運行產生更大的噪聲,通常也會增大內圈與外圈之間的溫差。溫差增大可能會增加不想要的預載荷,引起更高的接觸壓力導致疲勞早于預期、嚴重的滾動體磨損、過熱和最終膠合。
橢圓預載荷可能來源于不圓的軸或內外圈,這將引起內圈或外圈變形導致額外的軸向預載荷。
預載荷也能導致內圈與外圈彼此之間不對中,從而引起滾動體在預載荷下運行。這樣的不對中會在滾道上產生均勻更寬的磨損軌跡,從而延伸到整個圓周。
在靜止的滾道上,軌跡是不均勻寬度斜著分布在滾道上。過大的軸向預載荷是由于安裝過程中軸向調節太緊產生的。
早于預期的疲勞、滾動體嚴重磨損和過熱將是最終的結果。如果在軸承裝配過程中使用不合適的安裝方式,會使滾道或滾動單元產生壓痕或刻痕。即使是小的損傷,也能發展成早于預期的剝落。
8. 不正確的設計
不正確的設計包括軸承選擇的類型與尺寸不合適,或者裝配件支承不夠。選擇不合適的軸承帶來的問題取決于它是否包含低的承載能力和低速率。
最終結果是減少疲勞壽命和失效早于預期。支承不夠使得軸承與配合件之間的間隙增大,這將產生相對運動,如軸上的內圈產生滑動。
如果滑動不大且持續將導致出現微振磨損,從而產生研磨的金屬顆粒。松弛將保持長久,從而導致摩擦增加和溫度升高,產生災難性的失效。