1疲劳剥落失效原因
滚动轴承的疲劳剥落失效是不可能完全避免的。如果轴承安装不够正确、润滑不良、外部介质侵入、环境温度过高、载荷过大等,将会大大缩短轴承寿命。轴承的疲劳剥落是在外界交变应力的反复作用下,轴承工作表面下或表面上产生裂纹或工作面损伤,并随着裂纹继续扩展而产生。疲劳剥落失效与轴承工作表面状况和承受载荷大小密切相关,并与润滑油膜质量关系也很大。有研究表明,有良好油膜(厚油膜、高清洁度)和恶劣油膜(薄油膜、有污垢)条件下工作轴承的寿命之比为 400:1。形成有弹性流体动压润滑对滚动轴承运转起重要作用,使轴承寿命和可靠性显著提高。
试验表明,油膜厚度为接触体表面粗糙度值的 3~4倍时,轴承寿命可提高 1倍以上。
2磨损失效
轴承磨损失效前工作的累计总转数,或在一定转速下的工作小时数,通常称为轴承的磨损寿命。在滚动轴承内部滚动体和套圈滚道之间、保持架兜孔与滚动体之间、套圈与保持架引导面之间均存在滑动摩擦,会引起轴承零件的磨损。当轴承中进入硬颗粒、污垢、氧化物时,磨损更为剧烈。结果使轴承零件工作表面的表层质量恶化、旋转精度下降、游隙增大、振动噪声增加,最后导致失效。金属切削机床、电机、建筑机械、农业机械等所使用的轴承,金属粉末、氧化物、沙粒、污垢容易侵进,常具有磨粒磨损的特点,这时轴承的磨损寿命比疲劳寿命短的多。清洁润滑剂的、良好的密封能有效的减少磨损。
微动磨损是指在滚动体和滚道接触面之间的高接触应力处发生的反复、微震滑动磨损所成的有规则地分布于滚道上,形状相当于赫兹压力面的凹痕。与一般的塑性变形不同,这种形式的失效一般产生于汽车转向主销轴承、震动冲击较大的道路和铁路上行驶的运输机械中的轴承。
3塑性压痕
滚动轴承承受过重的载荷和冲击载荷时,在轴承零件表面会产生局部塑性变形或整体变形。这种塑性变形是在载荷瞬时冲击下发生的,会使轴承运转时发生剧烈的震动、噪声和温度升高。选用轴承时,应参照额定静载荷计算当量载荷Pr的保险系数,才能避免这种轴承早期的失效形式。
4断裂失效
轴承过载、轴承本身有缺陷或因疲劳引起轴承断裂,往往造成突发性失效事故。过载可能来自主机故障或不合理安装。轴承本身的缺陷可能因为轴承零件存在微裂纹、材料有大块夹杂物,磨削烧伤的套圈受到冲击或震动也引起断裂。工作表面有大块的疲劳剥落凹坑时如再次受到冲击载荷即从凹坑的最薄弱处开始产生裂纹,使轴承套圈断裂。错误的配装方法,如用锤子直接锤击内圈端面上造成内圈局部应力集中,也容易使轴承零件受损或破裂。
5腐蚀失效
轴承金属表面锈斑和腐蚀麻点的产生,是由于环境介质(如空气、湿气、燃料和润滑油中的氧化物等)发生化学或电化学反应,它包括电介质腐蚀、有机酸腐蚀、电流腐蚀等。硬脆松疏的氧化膜和腐蚀反应物在载荷作用下剥落,生成蚀坑或造成工作表面的凹凸不平,形成腐蚀磨损或腐蚀剥落疲劳。
6烧伤或润滑脂失效
滚动轴承运转时,存在滑动摩擦的零件之间,若温度急剧升高,则会使润滑剂失效,金属表层组织改变,严重时发生金属粘贴、轴承卡死。典型的烧伤常发生在短圆柱滚子轴承套圈挡边和滚子端面之间。在脂润滑的轴承中,脂的性能老化、润滑脂干涸或脂的泄漏也会造成润滑不良、摩擦温度急剧增加、工作表面产生烧伤,导致轴承失效。
7游隙变化失效
轴承在工作中,受外界或内在因素变化的影响,改变了原有的配合间隙,使精度降低,甚至造成咬死的现象,称为游隙变化失效。轴承零件的组织和应力如果处于不稳定的状态,随着时间的延长,其尺寸会发生变化,使轴承丧失运转精度;由于轴承零件的尺寸与形状不同,热膨胀系数不同导致膨胀量不同,会造成轴承工作游隙减小,而引起轴承精度早期失效。