朱成九，朱爱华

（华东交通大学，南昌　330013）

　　摘　要：对某离心泵轴承的失效进行了分析，结果表明：在内、外温差较大的环境下长年使用，带冷却装置的中空轴承座会产生较大的变形，使轴承工作时外圈受到较大的异常载荷，导致沟道局部的实际载荷远远大于所能承受的设计载荷，引起轴承过早失效。

　　关键词：离心泵轴承；外圈；轴承座；载荷；失效分析

　　某电厂双吸冷却离心泵，型号为20SH-13A，转速800～900r/min，所用轴承为6314/C3，润滑油为Mobile LIGHT N46，轴承座是冷却油浴润滑，设备使用时间有5年以上。在更换轴承运行1个月以后，靠电机侧的轴承组失效，对失效轴承进行更换后，又出现了更为严重的情况——轴承座破裂，现对其失效进行分析。

　　1　轴承外观检查

　　双吸冷却离心泵结构如图1所示；其轴承组件结构如图2所示。

　　对失效的轴承进行外观检查，发现保持架已断裂，并有被异物挤压的凹痕，钢球表面有剥落和异物压痕，如图3所示。内沟道整个圆周上有严重的疲劳剥落，如图4所示，内圈端面未见异常，内径面有轻度蠕动腐蚀痕迹。如图5所示，靠泵侧的轴承外圈沿周向存在裂纹，并存在轴向断裂。对称方向的外表面上有严重的蠕动腐蚀痕迹。外圈表面清晰可见一条轴向直线痕迹。外圈断口清晰，未有研磨痕迹，但有碳化后的黑色油迹（图6）。

　　2　故障原因分析

　　轴承在安装投入运行的初期是正常的，这说明安装过程未对轴承造成严重损伤。在运行一个月后出现异常声，说明故障是在运行过程中产生并迅速加剧的。

　　按照电厂提供的运行条件，经过验算可知，使用Mobile LIGH N46号润滑油进行油浴润滑，可以满足轴承的运行工况，故障轴承上的黑色碳化油迹也说明润滑油是充足的。

　　基于轴承的结构和工作特点，外圈出现深度剥落后，沟道上的受力情况将发生很大的变化，出现破裂趋势，并随之迅速扩展（图7）。断裂处的外部痕迹也证明断裂是从疲劳剥落深处开始的，并逐步扩展至断裂。外圈的蠕动腐蚀痕迹显示了该轴承的承载区域是对称分布的；而蠕动腐蚀区中的轴向直线痕述晗恰显示了该轴承的安装位置（轴向直线痕迹对应于轴承座的分合面）和轴承上承载区的异常情况（图8）。

　　异常的承载区分布，必然导致沟道上的载荷异常，致使轴承出现早期疲劳损伤，并扩展剥落。考虑到水泵工作轴的挠度将影响到轴系的动平衡，会产生更大的离心力，施加到轴承上造成轴承过载^[1]。但是，由于轴承是外圈固定，内圈转动，离心力（偏心径向载荷）产生的摩擦痕迹应是外圈满圆周，内圈集中在偏心方向，这与故障轴承的失效情况不符。轴承座经过多年使用后，由于内、外温差的影响及磨损等因素，轴承座孔尺寸会出现较大偏差。如存在圆度偏差的轴承座将使外圈挤压变形，产生较大异常载荷（图8），异常载荷由外圈通过钢球、保持架、内圈传递，造成内圈满圆周摩擦痕迹，外圈沟道上出现双承载区或多承载区（图9），这与故障轴承外圈出现两处蠕动腐蚀痕迹，保持架断裂，整个内圈沟道面上出现严重的疲劳剥落现象相吻合。因此，导致轴承早期失效的异常载荷不是由于工作轴的挠度产生的离心力引起，而是其外圈受到异常挤压变形产生圆度偏差所致。

　　再次更换轴承，并安装一个新轴承座后，运行良好。因此，在工作过程中，一定要保证轴承与轴承座的良好接触，避免出现异常载荷。该轴承座串联安装了2套轴承，通常要求2套轴承经过配对后再安装到机器中，同时一定要避免2套轴承的外径存在较大偏差，保证其载荷均布，避免早期失效。也可将配对轴承支承的轴系改为球面滚子轴承和CARB圆柱滚子轴承支承的轴系配置（图10），免去轴承的配对处理，同时使轴系对工作轴挠度和两个轴承座之间的安装位置的要求大大降低，提高设备运行的可靠性。

　　3　结束语

　　根据上述分析，造成轴承失效的原因为：由于带冷却的中空轴承座，在内、外温差较大的条件下长年使用，产生较大变形，致使轴承外圈受到异常载荷，使其沟道局部的实际载荷远远大于沟道所能承受的设计载荷，导致外沟道接触点发生深度剥落，Z终造成外圈断裂。更换了轴承座及轴承后，运转良好。因此，轴承座一旦产生变形，应该及时维修或更换。

　参考文献：

　　[1]王振华.实用轴承手册[K].上海：上海科学技术文献出版社，1990.

　　[2]郭惠俊.SKF轴承综合型录[M].上海：上海科学技术出版社，1994.
 

来源：《轴承》2009年7期