久研轴承科技(安徽)有限公司

滚动轴承意外损坏原因的分析

2015-10-19

哈尔滨轴承集团公司 郭萍 王哲 马君
  滚动轴承是各种机械装置中大量使用的基础零件,一套轴承的突然损坏就可能使整套设备停止运转,还可能造成严重的人身事故。因此研究滚动轴承的损坏原因具有重要的意义,可以使我们改进使用方法.正确地使用轴承,从而防止轴承的突然损坏,避免事故的发生。充分地发挥轴承应有的效能。
  以下是对几种用户使用过程中突然损坏的轴承样品进行的实例分析:
  一、6203轴承的故障分析
  6203轴承是我厂出口到国外一家公司的轴承,用于手套自动纺织机的传动轴上。该批轴承经用户装机运转3个月后,部分轴承发生故障,故进行返厂分析。
  1.外观分析
  三套轴承中的油脂均己烧干,其中一套(3号)已无法用手转动。
  2.轴承安装分析(如图1所示)
  其中轴承座孔表面为车加工表面.轴为锻造成型,且表面较为租糙。
  从图1中可以看出。座孔与轴的锥度较大,造成一套轴承内径与轴的过盈量很大而另一套轴承则处于间隙状态。这种配合不甚合理。
  3.轴承尺寸精度的测量
  4.拆套分析
  三套6203轴承中,1号、2号轴承滚道正常,轴承的钢球、架均未损坏,但内、外滚道均已变色,是因为轴承工作过程中温度偏高所致,1号、2号轴承外圈滚道产生的运动轨迹,属于轴承在配合面出现较大的同心误差,产生倾斜力而造成的。另外,3号轴承的内、外圈、滚动体及保持架均己锈蚀,内、外滚道有不同程度的剥落现象(图2所示)。
  5.轴承的硬度分析(HRC)
  6.轴承淬火组织分析
  7.材料分析
  经光谱分析6203轴承的钢种符合GCr15。
  8.结论
  经以上分析6203轴承材料、热处理质量及机械加工均合格。轴承损坏是因为轴承安装过程中.轴承座孔和轴的配合不符合公差配合标准,且因锥度较大而产生倾斜配合造成的。另外轴承也存在密封安装方面的问题,3号轴承产生锈蚀卡死。
  二、6202-2Z轴承样品故障分析
  6202-2Z是我厂为国内一电机厂家配套的电机轴承。首批轴承装机一个月后出现轴承噪音过大、振动值超差现象,无法满足使用要求。
  1.轴承的测振(加速度型)
  从表4中可以看出,无论清洗前后,轴承的振动值都严重超差,不符合Z1组振动值小于44dB的要求。
  2.清洗后样品轴承径向游隙的测量
  根据测量结果(见表5),轴承游隙偏大(标准规定,基本组游隙值为3~18um,考虑到测量负荷,应在8~23u m之间),其中4号轴承的游隙己超差。
  3.拆套分析
  (1)套圈滚道与钢球的接触痕迹,如图3所示。
  从图3中可以看出,内、外滚道与钢球的接触痕迹分别偏向一侧。说明轴承承受的工作载荷中,轴向力与径向力的比值偏大,造成轴承工作接触角的增大,而轴承在此种游隙下是不具有这样大轴向承载能力。一般小型轴承在基本组游隙状态下,轴向负荷不得超过额定静负荷的0.25倍,超过此极限,对轴承的温升和受力产生不良影响,将导致轴承寿命显著下降或急剧损坏。
  (2)对钢球的测量(名义钢球直径尺寸为5.953mm)
  从表6中可以看出,钢球已经严重磨损,圆度被破坏。从钢球的磨损接近0.01mm来看,轴承本身游隙不是很大,属于基本组游隙,说明测得的游隙过大是由于钢球的磨损造成的,这是导致轴承振动值超差、噪音较大的直接原因。
  4 结论
  根据对样品的检测分析,轴承的振动值超差,噪音较大的现象,是由于安装时,承受轴向负荷过大(超过轴承轴向承载极跟)和使用不当,使轴承在工作中的温度迅速升高,摩擦加剧,钢球磨损严重所引起的。
  三、16007与6302-2Z轴承的故障分析
  16007和6302-2Z是我厂给国内一摩托车制造厂配套的两种轴承。其中16007轴承用于AX-100摩托车发动机曲轴输出端支承,6302-2Z则属于该车的后轮毂轴承。首批装有这两种轴承的摩托车售出后的2~3个月内,部分摩托车上的这两种轴承均发生了损坏。
  1.损坏样品轴承的初步分析
  通过对损坏的轴承撵品进行检测发现,16007轴承是因工作时温升过高,导致滚道烧伤而过热损坏;6302轴承则因滚道出现疲劳剥落劳而损坏。
  2.厂实际调查后得出的结论
  16007轴承是该厂为提高其摩托车国产化率而采用的,原从国外进口的轴承型号为16007C3,“C3”是轴承的径向游隙代号,而该厂却将“C3”误认为轴承的公差等级为C级,故向我厂订购了径向游隙为基本组的16007轴承。由于轴承的径向游隙偏小(游隙值基本组为:6~20μm,C3组为15~33μm),而曲轴输出端与轴承内径的过盈较大,导致安装轴承时出现径向夹紧。吃掉了游隙。因此,轴承在高速运转时,磨擦急剧加大,温升过高,造成轴承的过热损坏。
  6302轴承的损坏则是由于不懂轴承的安装常识造成的。该轴承的补圈与壳体之间为过盈配合,轴承压入壳体时.所施加的压力必须均匀地加在外圈上。实际操作时则是把压力加在内圈上。这样。压力通过内圈传递给钢球,再由钢球传递给外圈,造成内、外圈滚遒,特别是外圈滚道产生许多压痕,导致外滚道过早疲劳剥落。
  通过以上一些轴承损坏的实例分析可以看到,尽管轴承意外损坏的形式多种多样,但究其原因,大部分是选型不合适、配合不合理、安装不当、密封不好及润滑不良等外部因素引起的。因此用户应多了解有关轴承方面的知识,必要时需应向轴承生产厂家提供轴承使用的工况条件,由轴承厂为萁单独设计制造。这样,才能使其所用的轴承正常地工作,更好地发挥其应有的效能。
来源:《轴承》2002年第4期