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1、圓錐滾子軸承滾道破損故障形貌
故障軸承外圈窄端滾道邊緣有一長度約為51mm（中間的凹槽為檢驗(yàn)切割所致）如圖1所示，寬度約為7mm的破損帶（如圖2所示），破損帶內(nèi)發(fā)生疲勞性剝落，與滾道過渡邊緣有棱狀材料碾壓凸起（如圖3所示），其他部位無明顯損傷。
圖1 故障軸承外圈窄端邊緣的破損帶長度
圖2 破損帶寬度
圖3 破損處與滾道邊緣的棱狀材料碾壓凸起
2、圓錐滾子軸承貫穿裂紋故障形貌
故障軸承內(nèi)圈沿著徑向方向有一貫穿裂紋，裂紋呈較規(guī)則形狀，內(nèi)圈內(nèi)徑、寬端面均有明顯滑動(dòng)痕跡（圖4）。
圖4 內(nèi)圈內(nèi)徑、寬端面的滑動(dòng)痕跡
故障軸承全部滾子小端有一明顯寬度約為7mm的亮?。▓D5），部分滾子小端倒角處有剝落跡象。
圖5 失效軸承的滾子亮印寬度
3、軸承故障樹分析
通過故障樹圖6、7進(jìn)行分析，可以初步對(duì)軸承的失效原因進(jìn)行有針對(duì)性地分析與討論。
首先，對(duì)于滾道破損問題，由于施加載荷為正常通用載荷并無異常，因此可以排除載荷過大原因；由于破損帶位于外圈滾道邊緣部分，而非全部載荷區(qū)，因此排除異物侵入、潤滑不良、游隙不當(dāng)?shù)仍?，因?yàn)檫@些原因所導(dǎo)致的滾道疲勞必然是分布于全載荷區(qū)或者至少是大部分載荷區(qū)。因此，可以初步確定，力矩載荷與旋轉(zhuǎn)不良是致使該軸承外圈滾道破損的主要原因。
其次，對(duì)于內(nèi)圈貫穿裂紋問題，由于經(jīng)過測量的軸承與軸均未超差，因此可以排除過盈量大的原因；與外圈相同，軸承載荷并無異常，可以排除過大載荷的原因；軸圓柱度符合標(biāo)準(zhǔn)要求，可以排除軸的原因；內(nèi)圈并無剝落，可以排除剝落發(fā)展的原因；內(nèi)圈沒有燒傷變色現(xiàn)象，可以排除發(fā)熱變形原因。綜上所述，基本可以確定旋轉(zhuǎn)不良是致使該軸承內(nèi)圈貫穿裂紋的主要原因。
4、軸承故障具體原因分析
4.1外圈滾道疲勞破損原因
1）力矩載荷。當(dāng)軸承承受力矩載荷而使?jié)L子與滾道的部分表面產(chǎn)生應(yīng)力集中時(shí)，便會(huì)在應(yīng)力集中區(qū)域發(fā)生局部過載剝落。
2）旋轉(zhuǎn)不良。由于旋轉(zhuǎn)不良而使?jié)L道承載區(qū)域減小甚至偏離主要承載區(qū)域，致使局部應(yīng)力集中而發(fā)生剝落。
4.2內(nèi)圈貫穿裂紋原因
1）由于某些原因使軸承內(nèi)圈承受傾覆力矩，在傾覆力矩作用下致使內(nèi)圈異常受載而撕裂。
2）軸承旋轉(zhuǎn)過程中發(fā)生異常的過大的沖擊載荷，致使內(nèi)圈局部瞬間受載過大而將內(nèi)圈振裂。
5、軸承故障綜合分析
5.1外圈滾道疲勞破損
經(jīng)過對(duì)外圈滾道疲勞破損部位與滾子亮印帶的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)二者尺寸吻合（圖8）。
圖8 外圈滾道疲勞破損部位與滾子亮印帶的對(duì)比
外圈疲勞破損部位與滾道相交處的棱狀凸起部分的圓弧與滾子小端倒角吻合，因此可以判定，外圈滾道疲勞破損部位與滾子亮印帶的局部相互作用是致使?jié)L道應(yīng)力集中而發(fā)生剝落的原因。
加之內(nèi)圈內(nèi)徑有明顯滑動(dòng)痕跡，可以推測內(nèi)圈與軸產(chǎn)生了相對(duì)滑動(dòng)，原因可能是固定內(nèi)圈軸向位置的鎖緊螺母松動(dòng)而使內(nèi)圈脫離工作位置產(chǎn)生內(nèi)組件竄出現(xiàn)象（圖9），致使軸承旋轉(zhuǎn)不良而產(chǎn)生受載區(qū)域局部應(yīng)力集中，從而在交變應(yīng)力的作用下，發(fā)生外圈疲勞破損現(xiàn)象。
圖9 圓錐滾子軸承內(nèi)組件竄出示意圖
5.2 內(nèi)圈貫穿裂紋
根據(jù)外圈滾道疲勞破損的分析情況，當(dāng)內(nèi)組件竄出致使外圈滾道疲勞破損后，軸承的旋轉(zhuǎn)進(jìn)入極度不良狀態(tài)，此時(shí)，內(nèi)圈在承受偏載而產(chǎn)生傾覆力矩的情況下還會(huì)由于外圈滾道的破損而產(chǎn)生沖擊載荷，繼而使內(nèi)圈產(chǎn)生裂紋并擴(kuò)展、貫穿。
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