不同的轴承故障类型对应的轴承振动的特征是不同的。轴承的运动部件的使用寿命取决于运动部件接触面材料的疲劳和磨损。 轴承的早期故障产生的原因很多,最常见的因素包括:疲劳、磨损、塑性变形、腐蚀、局部硬化、润滑不良、装配缺陷和设计缺陷。通常情况轴承的失效是由于多个因素共同作用的结果,或者起初一种因素,随着故障的加重逐渐导致出现多种故障。 图 1 轴承的剖面图 在分析轴承失效的过程中,往往会碰到许多错综复杂的现象,各种实验结果可能是相互矛盾或者主次不清,这就需要经过反复实验、论证,以获得足够的证据或反证。只有运用正确的分析方法、程序、步骤,才能找到引发失效的真正原因。 轴承失效分析三大步骤 一般情况下轴承失效分析大体可分为以下三个步骤:失效实物和背景资料的收集、对失效实物的宏观检查和微观分析。 1.失效实物和背景材料的收集 尽可能地收集到失效事物的各个零件和残片。充分了解失效轴承的工作条件、使用过程和制造质量等。具体内容包括:
在收集实际背景材料工作中,全部满足上述要求是很难的。但收集到的资料越多,无疑会更有利于得到正确的分析结论。 2.宏观检查
对失效轴承进行宏观检查(包括尺寸公差测量和表面状态检查分析),是失效分析最重要的环节。总体的外观检查,可了解轴承失效的概貌和损坏部位的特征,估计造成失效的起因,察看缺陷的大小、形状、部位、数量和特征,并截取适当部位做进一步的的微观检查和分析。宏观检查的内容包括: (1)外形和尺寸的变化情况(包括测振分析、动态函数分析和滚道圆度分析)。 宏观检查的结果,有时可基本判断失效的形式和原因,但要进一步确定失效的性质,还必须取得更多的证据,做微观分析。 3.微观分析 (1)材料质量是否符合有关标准和设计要求。 (2)轴承零件的基本组织和热处理质量是否符合有关要求。 以上介绍的轴承失效分析一般方法的三个步骤是一个由表及里逐步深入的分析过程。具体每一步骤中包含的内容应根据轴承失效的类型和特点,视具体情况取舍,但分析步骤是缺一不可的。而且在整个分析过程中,分析结果应始终与影响轴承失效的诸多因素联系起来,综合考虑。 预防轴承早期失效的途径在重要的机械设备中轴承的使用寿命是一项重要指标,了解并掌握轴承的工作状态,预测、预防轴承早期失效十分必要。通常有以下主要途径。 (1)采用先进技术,提高轴承的寿命和可靠性。包括结构优化设计、加工工艺的改革、材料的精选和精练、高效率高洁度的润滑、精细的装配和安装等等。 (2)加强轴承产品的质量检测和监督,确保轴承产品质量达到有关标准或设计要求。
现代轴承故障诊断技术,是与精密的测试系统和监测手段联系在一起的 。目前实际应用中比较成熟的检测系统有以下几种。
(2)轴承温度报警装置 (3)定期检测运行中轴承的当时状态,发现或监控已有缺陷极其发展趋势。 (4)铁谱诊断法 定时抽取工作轴承的润滑脂的样本,用铁谱仪检测其中的磨粒数量、尺寸及其形状特征,可发现出疲劳与磨损的程度,发现轴承失效的征兆。 轴承失效的原因轴承失效的原因往往是多因素的,所有设计制造过程的影响因素都会与轴承的失效有关,分析起来不易判断。在一般情况下,大体上可以从使用因素和内在因素两方面考虑和分析。 内在因素主要是指结构设计、制造工艺和材料质量等决定轴承质量的三大因素。 首先,结构设计合理的同时具备有先进性,才会有较长的轴承寿命。轴承的制造一般要经过锻造、热处理、车削、磨削和装配等多道加工工序。各加工工艺的合理性、先进性、稳定性也会影响到轴承的寿命。其中影响成品轴承质量的热处理和磨削加工工序,往往与轴承的失效有着更直接的关系。近年来对轴承工作表面变质层的研究表明,磨削工艺与轴承表面质量的关系密切。 轴承材料的冶金质量曾经是影响滚动轴承早期失效的主要因素。随着冶金技术(例如轴承钢的真空脱气等)的进步,原材料质量得到改善。原材料质量因素在轴承失效分析中所占的比重已经明显下降,但它仍然是轴承失效的主要影响因素之一。选材是否得当仍然是轴承失效分析必须考虑的因素。 轴承失效分析的主要任务,就是根据大量的背景材料、分析数据和失效形式,找出造成轴承失效的主要因素,以便有针对性地提出改进措施,延长轴承的服役期,避免轴承发生突发性的早期失效。 来源:金蜘蛛轴承网整理 |
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