濟南市鴻慷機電設備有限公司位于交通便利的泉城濟南，是全球生產滾動軸承和直線運動產品的領導企業---德國舍弗勒集團在山東的授權代理商。公司專營舍弗勒集團旗下兩大品牌INA軸承和FAG軸承，是一家順應經濟發展需要而誕生的專業化新型高端軸承公司。多年來一直從事軸承的銷售和售后技術支持，在機械行業技術方面有著非常豐富的經驗，今天濟南鴻慷機電進口軸承專家為大家介紹一下滾動軸承失效類型及痕跡特征。
引言
滾動軸(zhou)(zhou)承是工程機械設備中常用(yong)重要機件，各種因(yin)(yin)素導致的(de)損害會(hui)在(zai)軸(zhou)(zhou)承上留下不(bu)同(tong)的(de)特征(zheng)。通過檢查(cha)分析損壞的(de)軸(zhou)(zhou)承，找出其損壞的(de)原(yuan)(yuan)因(yin)(yin)并采取(qu)必要的(de)改善(shan)措施，防(fang)止不(bu)利因(yin)(yin)素的(de)發生(sheng)，是非常有意義(yi)的(de)。即使有時沒(mei)有找出失效的(de)真實(shi)原(yuan)(yuan)因(yin)(yin)，也能得出一些(xie)(xie)方向性(xing)的(de)提示(shi)，排除一些(xie)(xie)錯誤(wu)的(de)觀(guan)點(dian)和避免一些(xie)(xie)不(bu)必要的(de)彎路。
1 滾(gun)動軸(zhou)承運轉軌跡模(mo)式(shi)
滾(gun)(gun)動軸(zhou)承(cheng)在低負荷下運轉時(shi)，內、外圈(quan)滾(gun)(gun)道(dao)接觸面(mian)會有一些鈍化(hua)痕跡，通(tong)常這不算磨損，對(dui)軸(zhou)承(cheng)壽(shou)命影響不大(da)。鈍化(hua)痕跡形成(cheng)的部位及大(da)小即所謂的軌跡模式，因轉動與滾(gun)(gun)動情況不同而(er)各(ge)異，一般(ban)可以通(tong)過對(dui)軌跡模式的檢測(ce)來(lai)掌握軸(zhou)承(cheng)的運行環(huan)(huan)境，區分其運行環(huan)(huan)境是(shi)否(fou)正常和適當。
2 失(shi)效分類及實例
軸(zhou)(zhou)承失(shi)效(xiao)的(de)典型損壞形式(shi)一(yi)般是由初(chu)期階(jie)段(duan)延續(xu)上升到第二階(jie)段(duan)，即由壓(ya)痕(hen)、擦痕(hen)、刮傷(shang)、電(dian)擊(ji)、銹(xiu)跡、過熱等上升至凹痕(hen)、磨損、瘢痕(hen)、腐蝕、疲勞、剝落、失(shi)圓(yuan)、燒(shao)傷(shang)、斷裂、內部間隙增(zeng)大、振(zhen)動和噪(zao)聲上升，直(zhi)至失(shi)效(xiao)，而軸(zhou)(zhou)承失(shi)效(xiao)通常表現為各階(jie)段(duan)損壞的(de)混合，以(yi)下為常見的(de)失(shi)效(xiao)形式(shi)和不適當運行方式(shi)。
2.1疲勞
疲(pi)勞是載(zai)荷所(suo)產生(sheng)的剪切應(ying)力在金屬承載(zai)表面(mian)(mian)(mian)以下快速周(zhou)期性的出現(xian)，經過一定時間后產生(sheng)微(wei)觀(guan)裂(lie)紋(wen)，并(bing)(bing)逐漸(jian)延(yan)伸到金屬表面(mian)(mian)(mian)引起的剝離或(huo)脫落，并(bing)(bing)逐漸(jian)擴(kuo)展(zhan)最終(zhong)使(shi)軸承失(shi)效。它與(yu)因(yin)潤滑(hua)不足、粗糙表面(mian)(mian)(mian)及微(wei)觀(guan)凹凸(tu)在周(zhou)期載(zai)荷作用(yong)下滾道表面(mian)(mian)(mian)形成的微(wei)小裂(lie)紋(wen)不同，表面(mian)(mian)(mian)裂(lie)紋(wen)（或(huo)表面(mian)(mian)(mian)疲(pi)勞）非常細微(wei)，但逐漸(jian)擴(kuo)展(zhan)會縮短軸承使(shi)用(yong)壽(shou)命。
2.2磨損
2.2.1潤(run)滑原因
當(dang)潤滑(hua)(hua)油型號不(bu)對、變質、流(liu)失(shi)、潤滑(hua)(hua)不(bu)充分或潤滑(hua)(hua)失(shi)效(xiao)，無法(fa)形成有(you)承載力的(de)油膜，金屬(shu)之間直(zhi)(zhi)接(jie)接(jie)觸，相對滑(hua)(hua)動(dong)，表(biao)(biao)面材(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)原始微觀刀(dao)紋被磨(mo)掉，起(qi)初出現明顯(xian)的(de)碾壓(ya)光亮鏡面效(xiao)果。當(dang)潤滑(hua)(hua)油耗盡，干摩擦使溫度(du)急劇上(shang)升，發(fa)藍直(zhi)(zhi)至呈棕色，溫度(du)繼續(xu)升高，金屬(shu)表(biao)(biao)面變軟，發(fa)生流(liu)動(dong)和(he)粘連，表(biao)(biao)面材(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)發(fa)生相互轉移的(de)拖尾效(xiao)應(ying)，呈淚痕狀。摩擦發(fa)生時，某些材(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)表(biao)(biao)面也可能會(hui)被加熱后(hou)又經油淋快速冷卻而局部(bu)硬化，造成滾動(dong)中局部(bu)應(ying)力集(ji)中和(he)其它材(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)加速磨(mo)損。
2.2.2污染原因
因(yin)裝(zhuang)配操作不(bu)當(dang)，密封性(xing)差(cha)，維(wei)護不(bu)良，雜質或軸(zhou)承材料(liao)磨(mo)屑進(jin)入等，軸(zhou)承工(gong)作面會被逐漸磨(mo)損直至不(bu)能使用。
2.2.3振動(dong)原因
軸承靜止時(shi)(shi)，滾(gun)子(zi)與滾(gun)道間還未形成(cheng)潤滑(hua)膜，相(xiang)互接觸(chu)的(de)金屬之間受振動環境影響產(chan)(chan)生(sheng)相(xiang)對移(yi)動摩擦，有(you)時(shi)(shi)會產(chan)(chan)生(sheng)搓板(ban)條紋狀印(yin)痕，微(wei)小顆粒(li)從滾(gun)道表面剝(bo)離形成(cheng)印(yin)痕，滾(gun)柱(zhu)(zhu)軸承產(chan)(chan)生(sheng)長條凹槽，滾(gun)珠軸承產(chan)(chan)生(sheng)球狀凹坑。大多情況剝(bo)離部(bu)位會氧化使(shi)印(yin)痕底(di)部(bu)有(you)暗紅色(se)銹跡(ji)，而滾(gun)子(zi)沒(mei)有(you)明顯的(de)損(sun)害(hai)。振動幅(fu)度(du)的(de)大小、持續(xu)的(de)時(shi)(shi)間和間隙的(de)大小都影響損(sun)害(hai)的(de)程(cheng)度(du)，但振頻(pin)與損(sun)害(hai)程(cheng)度(du)無顯著關系(xi)。圓柱(zhu)(zhu)滾(gun)子(zi)軸承相(xiang)對更易受到傷害(hai)，因為(wei)滾(gun)珠能在任(ren)何方向滾(gun)動，而滾(gun)柱(zhu)(zhu)只能朝(chao)一個(ge)方向滾(gun)動，其他方向則形成(cheng)滑(hua)動。所以(yi)，提供振動阻尼基座、采(cai)用(yong)油浴潤滑(hua)、軸承預加彈性載荷，或可能情況下采(cai)用(yong)球面滾(gun)子(zi)代替圓柱(zhu)(zhu)滾(gun)子(zi)等，盡量避免振動損(sun)害(hai)。
2.2.4進出(chu)載荷區
滾(gun)動(dong)軸承運轉時，載荷(he)區(qu)的(de)(de)滾(gun)子(zi)(zi)(zi)受到內(nei)(nei)、外(wai)圈(quan)的(de)(de)壓(ya)力(li)驅動(dong)處(chu)(chu)于(yu)(yu)滾(gun)動(dong)狀(zhuang)態，而無載荷(he)區(qu)域的(de)(de)滾(gun)子(zi)(zi)(zi)并未(wei)完全(quan)形成滾(gun)動(dong)，當這部分滾(gun)子(zi)(zi)(zi)處(chu)(chu)于(yu)(yu)正在進入(ru)(ru)與尚未(wei)進入(ru)(ru)載荷(he)時刻，處(chu)(chu)于(yu)(yu)剛性體與塑性體、滑動(dong)和滾(gun)動(dong)的(de)(de)混合狀(zhuang)態，受加速、壓(ya)力(li)失圓和劇烈的(de)(de)搓擠，此刻若潤滑油膜失效，會(hui)導致滾(gun)子(zi)(zi)(zi)和內(nei)(nei)外(wai)滾(gun)道磨損。
2.2.5安裝原因
安裝圓柱(zhu)滾(gun)(gun)子(zi)(zi)軸(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)時(shi)，滾(gun)(gun)子(zi)(zi)與保(bao)持架(jia)相(xiang)連的環應(ying)加以潤滑和旋轉進行(xing)安裝，否則滾(gun)(gun)子(zi)(zi)容易刮擦滾(gun)(gun)道，導致與滾(gun)(gun)子(zi)(zi)間距一致的橫向擦痕(hen)。批量(liang)裝配(pei)軸(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)時(shi)若(ruo)采用(yong)合理(li)的工裝會非常(chang)方便。若(ruo)軸(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)內圈與軸(zhou)(zhou)、外圈與軸(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)座(zuo)配(pei)合不夠(gou)緊，此種情況靠軸(zhou)(zhou)向壓緊難以改善，運行(xing)時(shi)產生相(xiang)對運動（跑套），在軸(zhou)(zhou)和軸(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)孔(kong)、軸(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)外表面和軸(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)座(zuo)孔(kong)會產生磨損。
2.2.6軸承(cheng)結構
軸(zhou)承(cheng)擋邊(bian)、角(jiao)環及(ji)保持架等都容易在運行中發(fa)生摩(mo)擦，雙(shuang)列球面滾(gun)子軸(zhou)承(cheng)的(de)中隔圈在尺寸設計上過(guo)于靠(kao)近保持架容易磨損(sun)；雙(shuang)支撐軸(zhou)承(cheng)跨度(du)較大時，常因熱膨脹釋放受阻，受過(guo)大的(de)單向(xiang)軸(zhou)向(xiang)載荷導致滾(gun)子端(duan)部與擋邊(bian)和角(jiao)環的(de)導向(xiang)面發(fa)生磨損(sun)。
2.2.7軸承質(zhi)量原因
不(bu)(bu)具備(bei)資質的制造廠家(jia)所生產的軸承(cheng)(cheng)，結構(gou)設計不(bu)(bu)合理、材(cai)料選用(yong)不(bu)(bu)當(dang)、制造上的缺陷、質量控制不(bu)(bu)善(shan)、工藝執行(xing)不(bu)(bu)嚴及運輸保(bao)管(guan)失誤等，均可能(neng)引起(qi)軸承(cheng)(cheng)較快磨(mo)損(sun)。
2.3凹痕
2.3.1軸(zhou)(zhou)承拆裝(zhuang)時(shi)施力不(bu)當、過盈配合過大、錐孔(kong)軸(zhou)(zhou)承軸(zhou)(zhou)套過度脹緊，軸(zhou)(zhou)承未運(yun)轉時(shi)受不(bu)對稱或非正常載荷，使(shi)座(zuo)圈和滾(gun)(gun)子上(shang)形成凹痕，有(you)時(shi)軸(zhou)(zhou)承圈上(shang)的(de)凹痕與(yu)滾(gun)(gun)子的(de)間距(ju)是一致的(de)。
2.3.2毛刺類雜質卷入滾動中座環會(hui)產(chan)生碾壓(ya)凹痕，導(dao)致凹痕的粒子并(bing)不一(yi)定很硬，碎紙(zhi)、纖維也可能導(dao)致這種情況。
2.4瘢痕
推力球軸承若(ruo)載荷不足情況下轉速(su)過高(gao)，離心力會把滾(gun)(gun)珠甩向滾(gun)(gun)道(dao)外側(ce)，滾(gun)(gun)珠與滾(gun)(gun)道(dao)產生相(xiang)對滑動(dong)而非正常滾(gun)(gun)動(dong)，導致滾(gun)(gun)道(dao)外側(ce)形成傾斜(xie)的條狀劃擦(ca)痕(hen)跡(ji)，一般通過對軸(zhou)承(cheng)附加預緊載荷（如彈簧）可以避(bi)免(mian)。此外，一些軸(zhou)承(cheng)定位件、壓緊件及隨軸(zhou)旋(xuan)轉件的各(ge)種缺陷也會在軸(zhou)承(cheng)上留下損傷痕(hen)跡(ji)。
2.5腐蝕(shi)和銹蝕(shi)
暴露在空氣中的軸承(cheng)金屬表面會(hui)產(chan)生一(yi)層(ceng)很薄的氧(yang)化保(bao)護(hu)膜(mo)，但若無(wu)潤滑(hua)油保(bao)護(hu)，此薄膜(mo)極易破壞(huai)，一(yi)經與水或(huo)腐蝕(shi)(shi)元素接觸(chu)，就會(hui)產(chan)生腐蝕(shi)(shi)痕跡并(bing)迅(xun)速擴展。如鹽水能產(chan)生電解腐蝕(shi)(shi)，一(yi)般(ban)硫酸腐蝕(shi)(shi)很快(kuai)，硝液(ye)腐蝕(shi)(shi)較弱。腐蝕(shi)(shi)也(ye)可(ke)因(yin)摩(mo)擦引起氧(yang)化薄膜(mo)破壞(huai)，氧(yang)化逐漸滲透至材料內部，銹蝕(shi)(shi)處破裂形成凹坑，產(chan)生承(cheng)載不均(jun)勻，載荷分(fen)布惡化。
2.6電擊
當(dang)對機械設備施焊(han)，電(dian)流(liu)從一個軸承環(huan)經滾子流(liu)向(xiang)(xiang)另一個環(huan)，接觸點(dian)產生高(gao)溫(wen)電(dian)弧，局部材料受(shou)(shou)熱產生大小(xiao)不(bu)一的變(bian)色(se)或(huo)灼(zhuo)傷區(qu)域，此處材料被回(hui)火、被再次硬化(hua)或(huo)融(rong)化(hua)，形成凹坑(keng)褶(zhe)皺，滾動(dong)受(shou)(shou)到影響，外環(huan)滾道上(shang)的剝落會因碾(nian)壓周(zhou)向(xiang)(xiang)擴(kuo)展(zhan)，滾子上(shang)的灼(zhuo)傷有黑色(se)或(huo)變(bian)色(se)瘢痕。直(zhi)流(liu)電(dian)和交流(liu)電(dian)都能損傷軸承，即使是很小(xiao)的電(dian)流(liu)。轉(zhuan)動(dong)著的軸承對電(dian)流(liu)損害更敏(min)感，損傷的程度取決于電(dian)流(liu)強度、持(chi)續時間、載荷、速(su)度和潤滑(hua)。
有時電流產(chan)生的(de)(de)凹(ao)痕與振動引起的(de)(de)凹(ao)痕非(fei)常(chang)相似，一般較(jiao)(jiao)難區分，但是前(qian)者產(chan)生的(de)(de)凹(ao)痕底部(bu)(bu)深(shen)暗發黑，通常(chang)不明亮(liang)不銹(xiu)蝕；而振動引起的(de)(de)凹(ao)痕底部(bu)(bu)較(jiao)(jiao)亮(liang)或(huo)帶(dai)銹(xiu)跡；另一個特征(zheng)是振動損(sun)傷主要在滾道上(shang)(shang)，滾子上(shang)(shang)無(wu)明顯損(sun)傷。
2.7剝落
通常(chang)的軸承剝落并非(fei)疲勞已達到額(e)定壽命，而有可(ke)能存(cun)在6種情況。
2.7.1軸(zhou)承配(pei)置選型(xing)不當，裝調預載荷過大，配(pei)合(he)過緊造成軸(zhou)承運行(xing)過載荷。
2.7.2運行(xing)軸承(cheng)(cheng)散熱不良，材料(liao)間(jian)相互溫差過(guo)大，軸承(cheng)(cheng)圈熱變形和局部高(gao)負載會(hui)引起剝(bo)落。
2.7.3剖分式軸承座中分面錯位或連接螺栓過緊，致軸承孔失圓而形成附加載荷。
2.7.4雙(shuang)支型(xing)軸(zhou)(zhou)承浮動端(duan)移動度受限(xian)，不能釋放熱膨(peng)脹引起的(de)軸(zhou)(zhou)向(xiang)附加載荷(he)，導(dao)致(zhi)擠壓。
2.7.5安裝傾斜，定位不良或缺乏定位，內外圈不同軸，深溝球軸承直徑兩(liang)端造成嚴重的傾斜受力印(yin)痕和剝(bo)落；圓柱滾子(zi)軸承則在(zai)內圈一側滾道邊緣(yuan)超載出(chu)現印(yin)痕和剝(bo)落。
2.7.6硬粒雜質污(wu)染碾壓造成剝(bo)落(luo)，其(qi)它(ta)如(ru)表面(mian)腐蝕、銹蝕、摩擦或電擊損害等引(yin)起的(de)剝(bo)落(luo)，當剝(bo)落(luo)到(dao)一定程度時，通過聲音和振(zhen)動的(de)不正常可以(yi)判(pan)斷出。
2.8斷裂
2.8.1野蠻拆(chai)裝，對內外(wai)(wai)環的直接錘擊或以硬物敲(qiao)鑿都將(jiang)導(dao)致裂(lie)紋或碎(sui)片脫落(luo)；球面(mian)滾(gun)子(zi)軸承裝配(pei)時受(shou)敲(qiao)擊易造成中部(bu)法蘭(lan)破(po)裂(lie)或撞擊力由(you)另(ling)一(yi)列(lie)滾(gun)子(zi)傳(chuan)遞后造成另(ling)一(yi)側內環外(wai)(wai)擋邊破(po)裂(lie)。
2.8.2錐形內孔或脹套緊(jin)力(li)(li)過(guo)(guo)度，圓柱孔內圈配(pei)合過(guo)(guo)盈量過(guo)(guo)大，導(dao)致過(guo)(guo)度加熱后(hou)與(yu)主軸(zhou)套裝過(guo)(guo)緊(jin)，造成內環上過(guo)(guo)大的(de)附加拉應力(li)(li)，在運行載(zai)荷(he)作用下容易斷(duan)裂。
2.8.3軸(zhou)承內圈與主軸(zhou)配合不夠緊，運行中產生相對轉動(dong)和(he)摩擦(ca)(ca)，易導致內圈裂(lie)(lie)紋或橫貫(guan)摩擦(ca)(ca)面的斷裂(lie)(lie)。
2.8.4深溝球軸承易產生外圈(quan)周向斷裂(lie)(lie)，嚴重磨損銹蝕的球面滾子軸承易產生內圈(quan)橫向斷裂(lie)(lie)。
2.9保(bao)持架(jia)損(sun)壞
2.9.1劇烈振動下滾子慣性力(li)會(hui)使保(bao)(bao)持(chi)架(jia)受沖擊過(guo)載(zai)荷，保(bao)(bao)持(chi)架(jia)內部(bu)會(hui)疲勞產(chan)生裂紋(wen)，這些裂紋(wen)遲早(zao)會(hui)導致(zhi)保(bao)(bao)持(chi)架(jia)破裂。
2.8.2若軸承轉速超過(guo)保持架設(she)計強度(du)，保持架也(ye)會因高速產(chan)生的巨大慣性力而破(po)壞。
2.9.3使用(yong)滾動(dong)軸承的(de)初衷是避免(mian)滑動(dong)摩擦，但保持(chi)架和與其(qi)接觸的(de)軸承組件不可避免(mian)地會產(chan)生滑動(dong)摩擦。保持(chi)架材料相(xiang)對偏軟，若潤滑不充分和微粒研(yan)磨，磨損(sun)相(xiang)對較快(kuai)，當保持(chi)架尺(chi)寸因磨損(sun)減小(xiao)后，間隙(xi)增大(da)，對滾動(dong)件的(de)導向作用(yong)減弱(ruo)，滾動(dong)會偏離正常運動(dong)軌跡，會更加速保持(chi)架失(shi)效。
2.9.4若硬質顆粒進入(ru)保持(chi)架阻礙了滾(gun)子正常(chang)旋轉，也將導致保持(chi)架失效。
2.9.5其它原因(yin)：若(ruo)軸承安裝(zhuang)時(shi)內(nei)外環軸心(xin)偏移(yi)或(huo)(huo)軸承間隙增大，滾子以橢圓和非(fei)正(zheng)常軌跡運(yun)動，那(nei)么保持架(jia)每轉一圈都必定改變形狀，產生附加載荷或(huo)(huo)承受劇(ju)烈加速、減速及速度波動和慣性力的(de)影(ying)響，其內(nei)部(bu)材料遲早會因(yin)疲勞導致破(po)損。
3 結論
總之，只要注意保(bao)護運(yun)行現場和保(bao)留失效軸承遺(yi)留物件(jian)，認真進行觀察分析和不(bu)斷總結積累經驗，就能找到解決問(wen)題的方(fang)法和思(si)路(lu)，從失效軸承的運(yun)行環(huan)境和損壞痕(hen)跡分析中獲(huo)益。
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——責任編輯：濟南鴻慷機電(dian)設備公司01銷(xiao)售顧問
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