為什么軸承會損壞?
1、軸承損壞主要原因有:
①材料疲勞;②潤滑不良;③污染;④安裝問題;⑤處理不當(dāng)。
大體上講,有三分之一的軸承損壞原因是材料疲勞;有三分之一是潤滑不良;另外三分之一是污染物進入軸承或安裝處理不當(dāng)。
2、軸承損壞的開始:
軸承從開始使用到第一個材料疲勞點出現(xiàn)的時間長短,是和這段時間軸承的轉(zhuǎn)數(shù)、負(fù)載大小、潤滑及清潔度有關(guān)。疲勞是負(fù)載表面下剪應(yīng)力周期性出現(xiàn)所形成的結(jié)果,經(jīng)過一段時間后,便會引發(fā)微小的裂紋,然后漸漸延伸至表面。當(dāng)滾動體經(jīng)過這些裂紋形成的小塊面積后,便有些裂塊開始脫落,形成所謂的剝皮現(xiàn)象,隨著剝皮的繼續(xù)擴大,軸承損壞不能使用。最初發(fā)生在表面下,雖然最初的剝皮通常非常輕微,但隨著應(yīng)力的增加及裂塊的增多,導(dǎo)致剝皮面積的蔓延,這種過程通常持續(xù)很長一段時間,期間有明顯的振動和噪音,因此在沒壞之前,應(yīng)有足夠的時間來更換它。
3、軸承的受力痕跡
通常軸承在運轉(zhuǎn)工作一段時間后,在工作表面都會有明顯的受力痕跡,并非所有的痕跡的出現(xiàn)就表示軸承壞掉了,軸承在正常的狀況下使用也會留下受力痕跡的。
軸承在負(fù)荷下運轉(zhuǎn),其滾道的接觸面在外觀上呈晦暗的發(fā)烏。但這并非表示是磨損,同時也跟壽命無關(guān)。此發(fā)烏的痕跡構(gòu)
成了軸承的受力痕跡,此痕跡隨其運轉(zhuǎn)與負(fù)荷狀況,其外觀也各不相同,仔細(xì)地檢查就能幫助我們判斷軸承是否在正常的狀況下運轉(zhuǎn)。
向心軸承、球軸承、球面、雙列球只承受徑向力,能承少量的軸向負(fù)荷,往往損壞的形式都是過大的軸向力造成的。
(1)、單向的徑向負(fù)荷:兩種情況,一種是內(nèi)環(huán)旋轉(zhuǎn);一種是內(nèi)環(huán)固定。
(2)、單向的軸向負(fù)荷:內(nèi)環(huán)或外環(huán)旋轉(zhuǎn)。
(3)、單向的徑向負(fù)荷與軸向負(fù)荷組合。
(4)、徑向負(fù)荷與內(nèi)環(huán)同步旋轉(zhuǎn),外環(huán)固定。
(5)、徑向負(fù)荷與外環(huán)同步旋轉(zhuǎn),內(nèi)環(huán)固定。
4、常見的軸承損壞形式及原因:
1)滾道表面與滾子表面布滿凹痕,保持架上顆粒物及滾道面磨損,潤滑脂(劑)變色。通常該種情況都是安裝過程不潔所致。
安裝時要保持清潔,使用新的潤滑脂,同時檢查密封是否完好。
2)潤滑不當(dāng)造成的磨損
表面磨損呈鏡面壯,色澤呈藍色或棕色。此種情況是由于潤滑不足造成的,應(yīng)改善潤滑狀況,重新確定潤滑周期與油封。
3)安裝不當(dāng)所造成的凹痕
內(nèi)、外環(huán)工作表面都有間距等于滾子之間的距離的凹痕。其原因是安裝時未敲擊在正確的環(huán)上,或是在圓錐軸上推進過度、或在靜止?fàn)顟B(tài)負(fù)荷超載所致。
4)異物所造成的凹痕
工作表面與滾子表面遍布凹痕,可能是安裝時帶入異物或是潤滑劑異物以及周圍環(huán)境等。軸承安裝清洗干凈,使用干凈的潤滑劑并檢查油封。
5)滾子端面擦傷
在滾子端面與引導(dǎo)擋邊磨擦,產(chǎn)生刻痕及變色。此情況是由于過大的軸向負(fù)荷下滑動或潤滑不足引起的。此類損壞可選擇黏度較高的潤滑劑。
6)滾子與滾道的磨傷
在滾道負(fù)荷區(qū)開始端與滾子有磨傷及局部變色,這是由于滾子進入負(fù)荷區(qū),突然加速所造成的。有兩種可行辦法:其一是選擇黏度較高的潤滑劑;其二是減小軸承間隙。
7)外表面的磨傷
內(nèi)環(huán)內(nèi)孔與外環(huán)外表面有刻痕及局部變色,此種情況是環(huán)與軸或軸承箱有相對運動所致。
解決的唯一方法是:加大環(huán)與軸或軸承箱的配合過盈量來防止相互轉(zhuǎn)動。軸向制動或夾緊無法解決此類問題。
8)表面坑痕
滾道、滾動體表面或大端面小而淺的坑痕,呈結(jié)晶壯的破壞壯。這是由于潤滑不良所致。例如;少油或由于溫升所造成的黏度改變,使油膜無法將接觸面分離,表面有瞬間的接觸。辦法:改善潤滑。
9)微動腐蝕
軸承環(huán)與軸或軸承箱之間有相對運動才發(fā)生的現(xiàn)象。這是由于太松的配合或軸承座變形所致。
10)電流腐蝕
滾道或滾動體表面有暗棕色或灰黑色的直條痕或麻點。當(dāng)電流通過軸承時,軸承零件表面會發(fā)生熔接現(xiàn)象。辦法:阻止電流流過軸承。
11)滾道表面對稱位置的剝落
在兩環(huán)中有-環(huán)徑向?qū)ΨQ位 置有明顯的受力痕跡,且有表皮剝落。這是由于軸承箱變形、橢圓壓縮所致,重新制造軸承箱。
12)軸向負(fù)荷造成的剝落
受力痕跡明顯,環(huán)的一側(cè)或雙列軸承的某一滾道表皮剝落。
原因:
a、安裝不正確造成的軸向負(fù)荷;
b、予壓過度;
c、非固定軸承被卡住或軸向位移預(yù)留量不足。
13)印痕所造成的剝落
滾道表面剝落,并有與滾子間距相等的印痕。這種是不正確安裝引起的軸承在靜止?fàn)顟B(tài)負(fù)荷過度。其它的細(xì)微印痕可能是安裝時帶入的異物或潤滑劑中的異物。
14)野蠻安裝敲打造成的裂痕
此裂痕為崩裂的缺口,通常只發(fā)生在一邊。這是由于野蠻敲打通過滾動體將力傳遞到套圈端面形成沖擊力所致。請勿直接敲打軸承環(huán)。
15)過度的擠壓造成的裂痕
裂痕通過全斷面。這是由于軸承內(nèi)環(huán)的干涉配合太大或是在圓錐軸上過度推進所造成的。
16)微動腐蝕所造成的裂痕
在內(nèi)環(huán)上為橫斷向,在外環(huán)上則為圓周方向。是由于配合太松或是軸承箱形狀不佳引起的。
17)微動腐蝕所造成的剝落
軸承環(huán)的滾道表面剝落。相對于此處剝落的外表面有腐蝕現(xiàn)象。由于配合太松或軸承箱形狀不正確所致。
5、保持架的損壞
保持架的損壞,通常不易判斷。若保持架壞了,軸承其它零件也都壞掉了,這使得原因難以分析。造成架損壞主要原因有以下幾種:震動、轉(zhuǎn)速太高磨損、卡死和歪斜等。
1)震動:當(dāng)軸承處于震動狀況下,軸承內(nèi)部的力量可能導(dǎo)致保持架出現(xiàn)疲勞裂痕,漸漸地,會使架破碎。
2)過高的轉(zhuǎn)速:如果軸承以超出保持架材質(zhì)所能承受的速度運轉(zhuǎn),慣性力將使保持架破碎。
3)磨損:不當(dāng)?shù)臐櫥驁杂驳漠愇锒寄苁贡3旨苣p,由于架是由軟材料制成的,運轉(zhuǎn)中架與滾動體之間是滑動摩擦,一旦潤滑不良,架磨損速度相當(dāng)快,漸漸地架的兜孔會因磨損間隙不斷擴大,因此而產(chǎn)生撞擊力使架很快破碎。
4)卡死:零件的破碎物或堅硬的顆粒可能會卡在架與滾動體之間,阻礙滾動體滾動,也會造成架破碎。
軸承溫升
軸承的摩擦損失在軸承內(nèi)部幾乎都變?yōu)闊?,因而?dǎo)致軸承溫度上升。摩擦力矩造成的發(fā)熱量可用下式表示:
發(fā)熱量與排熱量平衡,則軸承溫度穩(wěn)定。般運轉(zhuǎn) 初期溫度急劇上升,但達到正常狀態(tài)則基本穩(wěn)定。達到安定狀態(tài)為止的時間,溫度則因發(fā)熱量、軸承箱等熱容量、冷卻面積、潤滑油量、周圍溫度不同而不同。若總是穩(wěn)定不下來,達不到安定狀態(tài),就只能判斷為某種異常。
溫升異常的原因有:軸承扭動(力矩負(fù)荷);游隙過小、預(yù)壓過大、潤滑劑過多或不足;異物混入及密封裝置的發(fā)熱等。
摩擦:滾動軸承摩擦系數(shù)以軸承內(nèi)徑為基準(zhǔn),可用公式表示為:
式中:
μ:摩擦系數(shù)
M:摩擦力矩N.mm
P:負(fù)荷N
d:軸承內(nèi)徑mm
軸承常見問題的排除
軸承若運轉(zhuǎn)不正常時,通常表現(xiàn)出許多癥狀,大致可分為七大類:
A:軸承過熱;
B:噪音大;
C:振動;
D:機械性能達不到滿意效果;
E:軸承在軸上松動;
F:更換頻率高;
G:軸心轉(zhuǎn)動困難。
隨著軸承不同程度的破壞,往往都是二次破壞的結(jié)果,要有效的排除這些軸承問題,必須先觀察這些軸承應(yīng)用情況,然后再分析這些損壞的原因。
一、軸承過熱:
原因:
1、潤滑脂或機油失效或選用錯誤。相應(yīng)的辦法是:選擇正確的潤滑脂或機油,檢查潤滑脂或機油的相容性。
2、油位太低,潤滑劑從油封流失,軸承箱內(nèi)潤滑脂不足。對策:油位應(yīng)該略低于最下面一個滾動體的中心,軸承箱內(nèi)潤滑脂填充約1/3至1/2空間。
3、油位太高或軸承箱潤滑脂完全添滿,這樣會導(dǎo)致潤滑劑充分?jǐn)嚢瓒a(chǎn)生高溫或漏油。對策:潤滑脂添入箱內(nèi)至1/2;若機油潤滑,油位略低于最下方滾動體的中心。
4、軸承間隙不適當(dāng),當(dāng)有熱流通過軸心時,導(dǎo)致內(nèi)環(huán)過分膨脹。對策:檢查過熱軸承的間隙是否是原始的設(shè)計范圍,如果是,請改用較大的間隙,改成C3或C3改成C4。
5、接觸型(摩擦)油封太干或彈簧過緊。對策:更換接觸型的油封,并潤滑其油封表面。
6、軸承箱內(nèi)孔不圓,軸承箱扭曲變形、支撐面不平坦、箱孔內(nèi)徑過小。對策:檢查軸承箱、內(nèi)孔,調(diào)整底座調(diào)整片均勻分布。
7、旋轉(zhuǎn)油封與壓蓋相磨擦,或軸肩摩擦到軸承密封蓋上。對策;檢查旋轉(zhuǎn)的油封的運轉(zhuǎn)間隙以避免摩擦,防止不對正。
8、交叉定位或軸上有兩個定位軸承,由于過多軸向膨脹而導(dǎo)致軸承內(nèi)間隙不足。
對策:
1)在軸承箱和端蓋凸緣之間插入調(diào)整片以釋放軸承的軸向預(yù)壓。
2)將任軸承箱的端蓋往外移,利用調(diào)整片以獲得介于軸承箱和外環(huán)之間的間隙,有可能的話施加軸向彈簀力量在外環(huán)上,以降低軸的軸向浮動。
9、緊定套過分緊鎖:放松固定螺帽與套筒,重新鎖緊,確保軸承能自由的旋轉(zhuǎn)。
10、具有兩個或多個軸承的軸心耦合時,產(chǎn)生不正確的直線偏差或角度歪斜。對策:由調(diào)整片來調(diào)整正確的對位,確保軸心耦合在一條直線上,尤其是當(dāng)軸上同時有三個或多個軸承運轉(zhuǎn)時,更得注意。
11、軸的直徑過大,導(dǎo)致內(nèi)環(huán)膨脹過多,減少軸承間隙。
對策:
1)研磨軸徑,使軸與軸承內(nèi)環(huán)之間獲得一適當(dāng)?shù)呐浜稀?/p>
2)改用徑向間隙大的軸承。
12、由于軸承箱孔的材質(zhì)太軟受力后孔徑變大,導(dǎo)致外環(huán)在箱孔內(nèi)打滑。對策:改善箱體材質(zhì)或加工一個鋼質(zhì)襯套擠進箱孔,然后加工襯套內(nèi)孔至正確尺寸。
二、噪音
1、潤滑脂或機油失效,潤滑劑型號選擇不當(dāng)。對策:選擇適當(dāng)?shù)臐櫥瑒?,?yīng)確認(rèn)它們的相容性。
2、油位太低或軸承箱潤滑脂不足。對策:油位應(yīng)略低于最下方滾動體的中心,軸承箱內(nèi)填充潤滑脂1/3~ 1/2空間。
3、軸承內(nèi)部間隙不適當(dāng),緊定套筒過分鎖緊,軸徑過大與軸承內(nèi)孔過盈太大等都能造成軸承間隙減小,當(dāng)軸面有熱流通過時,導(dǎo)致內(nèi)環(huán)過分膨脹。
對策:
1)檢查過熱軸承間隙是否與原始設(shè)計相符,如果依舊,可以改用較大間隙。如由“0”組改成“C3”由“C3”改成“C4”
。
2)改善緊定套筒鎖緊量,檢測徑向間隙,確定在適當(dāng)?shù)奈恢谩?/p>
3)調(diào)整軸與軸承內(nèi)孔的配合關(guān)系。
4、臟物、砂粒粉塵或其它污染物進入軸承箱。對策:將軸承箱清洗干凈,更換新的油封或改良油封設(shè)計。
5、水、酸、油漆或其它腐蝕性物質(zhì)進入軸承箱。對策:安裝一定保護性防壓蓋或甩壓環(huán)以防止外物進入軸承。
6、軸承箱內(nèi)孔不圓、扭曲變形、內(nèi)孔過小。對策:檢查軸承箱是否擠壓軸承,孔徑尺寸是否正確。
7、安裝軸承前軸承箱內(nèi)的碎片,異物沒有清除干凈。對策:仔細(xì)清洗軸承箱和軸承本身。
8、(交叉定位)同一軸上有兩個定位軸承,而引起的不對正或由于軸熱膨脹而導(dǎo)致軸承內(nèi)部間隙不足。對策:調(diào)整軸承箱與端蓋之間的調(diào)整墊片,使軸承箱與外環(huán)之間有一定的間隙。
9、軸肩摩擦到軸承密封蓋,軸肩部直徑不正確與保持架摩擦。對策:重新加工軸肩,檢查肩部直徑及圓角。
10、外環(huán)與軸承箱扭曲,軸與內(nèi)環(huán)扭曲。是由于箱孔圓角過大;沒有足夠的支撐。軸肩圓角過大,沒有足夠支撐,兩端面靠不實。對策:重新加工箱孔圓角和軸肩的圓角。
11、不正確的安裝方式,用錘直接敲到軸承上,導(dǎo)致軸承工作表面有磕傷。對策:選擇正確的安裝方法:套筒法、加熱法、油壓法等。
12、固定墊圈的太陽片(鎖緊墊片)摩擦到軸承。對策:將太陽片打倒或更換新的。
13、設(shè)備中的轉(zhuǎn)動件干涉到靜止件。對策:仔細(xì)檢查,避免發(fā)生干涉現(xiàn)象。
14、軸承間隙過大導(dǎo)致振動。
15、設(shè)備振動,檢查設(shè)備旋轉(zhuǎn)件的平衡量校正之。
三、振動
1、臟物、異物、砂?;蚱渌廴疚镞M入箱體中。對策:將軸承箱清洗干凈,更換新的油封。
2、水、酸、油漆或其它腐蝕性物質(zhì)進入軸承箱中。對策:安裝一個保護性防塵蓋,改良油封。
3、軸承箱內(nèi)孔不圓、扭曲變形、支撐面不平。對策:檢查軸承箱,調(diào)整支撐面、調(diào)整墊片。
4、軸徑小或緊定套未鎖緊。對策:檢測軸徑,選擇合適的配合量,重新鎖緊緊定套。
5、不平衡負(fù)荷,箱孔間隙大,外環(huán)在箱孔內(nèi)打滑。對策:更換合乎設(shè)計要求孔徑的軸承箱。
6、兩個或多個軸承耦合,產(chǎn)生軸心直線偏差和角度偏差。對策:重新調(diào)整墊片,使軸心耦合在同一直線上。
7、不正確的安裝,用錘直接敲擊在軸承上。
8、軸承間隙過大。
9、設(shè)備振動。
四、機械性達不到設(shè)計要求
1、軸承內(nèi)部間隙不適當(dāng),軸承預(yù)緊力不夠:選擇合適的軸承。
2、軸承箱中的碎片,臟物未清除干凈,或者運轉(zhuǎn)過程中臟物、水、酸性污染物進入箱體中。
3、緊定套被過分鎖緊或沒有鎖緊。
4、軸承箱孔徑精度不高,箱孔變形、扭曲。
5、軸徑過小,軸肩尺寸不合,與軸承相干涉。
6、由于軸徑過大,或箱孔等原因,造成軸承內(nèi)部間隙過小。
7、多個軸承耦合,產(chǎn)生不對正。
五、軸心轉(zhuǎn)動困難
1、潤滑失效,油位高低、軸承游隙的選擇。
2、清潔程度,雜物。
3、摩擦:油封、軸肩與密封,防松片(太陽片)。
4、軸的同心度不對正,交叉定位引起的軸向卡死。
5、軸承箱精度低、扭曲。
六、軸承在軸上松動
1、軸徑小,軸承內(nèi)孔大。
2、過盈量不夠。
3、緊定套鎖緊不夠。
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