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軸承的好壞會直接影響到發(fā)動機的正常使用，發(fā)動機的高壓轉子前支點采用的是三點接觸球軸承，下面本公司分享是有關三點接觸球軸承的失效案例。
1、三點接觸球軸承失效形貌
某發(fā)電機高壓轉子三點接觸球軸承失效，保持架破裂，部分鋼磨損，套圈溝道表面有擠壓痕跡，如圖1和2所示。
圖1 軸承保持架破裂形貌
圖2 鋼球、套圈故障形貌
2、三點接觸球軸承故障分析
一般情況下，軸承只要選型得當，維護和潤滑良好，滾動軸承使用壽面一般均大于其計算壽命，但是由于使用過程中受到各種因素的影響，也會出現一些想不到的早期損壞。下面我們主要分析下，此發(fā)動機三點角接觸球軸承損壞的原因，可以從以下幾點進行分析。
2.1軸承結構及潤滑分析
三點接觸球軸承裝配在某發(fā)動機高壓壓氣機前支點上，內圈旋轉。該軸承的潤滑冷卻采用端面噴射加環(huán)下潤滑的負荷供油方式，前后共有3個噴嘴，前后2個斷面的噴嘴將滑油噴入軸承內圈與保持架之間，軸承的前端有收油環(huán)，將前面端噴嘴噴入的滑油傳遞至軸承內圈進行環(huán)下潤滑（圖3）
圖3 軸承潤滑方式
2.2理化分析
對分解后的三點接觸球軸承內圈、外圈、鋼球及保持架（內、外圈和鋼球材料為Cr4Mo4V；保持架表面鍍銀處理，材料為40CrNiMoA)，中央傳動齒輪機匣等損傷件和發(fā)現的碎塊、金屬絲以及外場、廠內分解時收集到的金屬碎屑、油液進行了理化檢驗和分析。
2.2.1 碎屑檢驗
對滑油濾、金屬屑末報警器、磁塞上以及中介機匣中收集到的碎屑進行了能譜檢查，其中主要的成分為Cr4Mo4V ， 1Cr13，40CrNiMoA 和Ag。
2.2.2油液檢查
對外場收集的滑油進行理化性能檢測分析，結果見表1。運動黏度和酸值兩項指標均在標準要求范圍內。
2.2.3 失效軸承檢查
(1)失效軸承內、外圈溝道表面存在明顯的凹坑，在掃描電鏡下放大觀察，應為滾動接觸疲勞所產生的剝落，溝道剝落形貌，如圖4所示。
圖4 失效軸承套圈溝道剝落形貌
軸承內、外圈的基體硬度符合標準要求。外圈溝道面和引導面處發(fā)現明顯的淬火層，外圈引導面的二次淬火層厚度約3~3.5 mm ，溝道面二次淬火層約1 ~1.5 mm。檢查表明，外圈引導面和溝道均由于發(fā)生了嚴重的磨損而產生了高溫。
(2)保持架兜孔工作面及外徑引導面均有嚴重磨損，超過1/2厚度的保持架出現過熱現象。保持架與鋼球接觸的工作面存在過熱區(qū)，保持架的外引導面也存在過熱區(qū)，圖5中白色區(qū)域為保持架過熱區(qū)。
圖5 保持架外引導面和兜孔過熱痕跡
2.3潤滑條件復查
2.3.1噴嘴堵塞檢查
噴嘴無堵塞情況。
2.3.2噴嘴流量及噴射方向復制
復查了工廠裝配時的噴嘴流量試驗記錄，所有噴嘴流量和方向均合格。分解后又進行了滑油流量及噴射方向的復測試驗，所有噴嘴的滑油流量均合格。由于前噴嘴3814和后噴嘴3817變形，試驗時滑油噴射方向略有偏轉，但基本仍向軸承供油。結合潤滑油壓力測試結果，表面失效軸承潤滑冷卻情況良好。
2.4 載荷分析
(1)外場載荷復查。載荷統(tǒng)計結果表明，所有機動載荷均在設計要求范圍內。
(2)中央錐齒輪附加載荷復查。對中央齒箱齒輪印痕原始情況進行復查，符合要求。
(3)軸向載荷。經復查，故障發(fā)動機影響高壓轉子軸向力的相關封嚴件裝配前尺寸均符合要求，不存在軸向力過大的情況。
本例軸承故障與以往故障不同的幾個主要原因是，異物嵌入到保持架與套圈之間的間隙處或保持架兜孔與鋼球之間(后者的可能性最大)，導致保持架偏擺，產生異常磨損，使溫度急劇升高。保持架碎裂后，其碎塊嚴重阻礙鋼球的運轉，導致鋼球與保持架以及內、外圈之間產生滑動，套圈和鋼球的溫度急劇升高，熱膨脹使部分鋼球產生卡死現象，在內、外圈之間被拖蹭擠壓，發(fā)生材料熔融和轉移現象；在鋼球和內、外圈的接觸區(qū)域形成了過熱區(qū)，導致內.外溝道表面出現擠壓變形和高溫粘結，鋼球發(fā)生嚴重變形。軸承失效后軸向徑向游隙增大造成轉子偏轉，導致密封件產生嚴重的碰磨損傷。
3、軸承失效預防措施
結合以上分析，為避免出現類似失效故障，提高三點接觸球軸承的可靠性，建議采取如下預防措施：
(1)確保裝配質量。嚴格執(zhí)行裝配工藝，保證裝配質量符合要求，避免出現蓋板、密封墊及螺釘等松動脫落等問題。
(2)針對三點接觸球軸承存在外圈剝落、保持架碎裂等現象，需明確軸承成品的碳化物形態(tài)和尺寸控制要求；優(yōu)化軸承零件表面精密磨削工藝；積極開展國產超純材料的應用研究。
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