久研轴承科技(安徽)有限公司

滚动轴承常见失效形式分析与正确维护

2015-06-26

周朝霞
(徐州工程兵指挥学院,江苏徐州 221004)
  滚动轴承与滑动轴承相比,具有摩擦阻力小、起动灵敏、效率高以及润滑简便和易于更换等优点,广泛应用于各种机械上。滚动轴承在使用过程中,由于本身质量和外部条件的原因,其承载能力、旋转精度和减摩性能等会发生变化,当轴承的性能指标低于使用要求而不能正常工作时,称之为轴承损坏或失效。工程机械上滚动轴承应用范围较广,出现的问题也较多,是维护的重点。
  1 滚动轴承损坏的常见形式
  滚动轴承损坏的情况比一般机械零件的损坏要复杂得多,大部分是由于使用维护不当,如选型不适合、支承设计不合理、安装不当、润滑不良、密封不好等外部因素引起的。下面分别介绍滚动轴承的常见失效形式。
  (1)疲劳破坏
  滚动轴承在工作过程中,滚动体和内(外)圈不断地转动,滚动体与滚道接触表面受脉动载荷的反复作用,首先在表面下一定深度处产生疲劳裂纹,继而扩展到接触表面,形成疲劳点蚀,致使轴承不能够正常工作。通常,疲劳点蚀是滚动轴承的主要失效形式。
  (2)永久变形
  当轴承转速很低或间歇摆动时,一般不会产生疲劳破坏。但在很大的静载荷或冲击载荷作用下,会使轴承滚道和滚动体接触处的局部应力超过材料的屈服极限,产生永久变形(滚道表面形成变形凹坑),而使轴承在运转中产生剧烈振动和噪声,以致轴承不能够正常工作。这种情况一般发生在低速运转的轴承上。
  (3)轴承烧伤
  滚动轴承的轴承圈及滚动元件一般用高纯度的特种铬合金钢制成,硬度相当高。但如润滑不良、润滑油质量不符合要求,以及轴承选型不当、安装欠妥都可能使轴承烧伤,使轴承滚道、滚动体回火。
  (4)座圈滚道磨损
  滚动轴承的座圈滚道严重磨损将影响轴承的正常工作,破坏轴承与壳体、轴承与轴的正确配合关系,产生噪声。产生的主要原因可能是座圈内落入沙尘、金属碎屑等异物,或者润滑油不足及润滑油质量不符合要求等。
  2 滚动轴承的正确维护
  滚动轴承的正确维护是减少轴承失效的有效途径,也是延长轴承寿命的可靠保证。因此,在工程机械的日常维护和维修中,要重视滚动轴承拆装、检验、润滑的各个环节,并对滚动轴承进行正确调整。
  (1)滚动轴承的拆装
  轴承拆装的正确与否,将影响到轴承的精度、寿命和性能。轴承及相关零件安装前应清洗干净,安装时应使用专用工具将轴承平直均匀地压入,不要用手锤敲击,特别是要禁止直接在轴承上敲击。当轴承座圈与座孔配合松动时,应当修复座孔或更换轴承,不要采用在轴承表面上打麻点或垫铜皮的方法勉强使用。轴承拆卸时应使用合适的拉器将轴承拉出,不要用凿子、手锤敲击轴承。
  (2)滚动轴承的检验
  装配前应对轴承进行外观检视,以确定其能否继续使用。先转动清洗干净的轴承,查看滚动体与内、外圈滚道,凡有麻点或烧蚀者均应更换。然后,转动轴承数圈,倾听其声音是否均匀无异响,并查看轴承架是否变形,滚动体磨损情况,凡滚动体从轴承架上脱落的均应更换。另外,还要注意检查轴承内、外圈滚道是否有明显的压痕(尤其是圆锥轴承),如果存在压痕将影响其预紧度的调整,应及时更换。Z后,要检查轴承与轴或孔的配合是否符合要求,滚针轴承与轴(颈)的配合间隙应不大于0.10mm。若因轴承原因造成配合间隙过大,则应更换轴承。
  (3)滚动轴承的安装
  轴承的安装应根据轴承结构型式、尺寸大小和轴承部件的配合性质而定,压力应直接加在紧配合的套圈端面上,不得通过滚动体传递压力,轴承安装一般采用如下方法:
  ①压入配合。轴承内圈与轴为紧配合、外圈与轴承座孔为较松配合,可用压力机将轴承先压装在轴上,然后将轴连同轴承一起装入轴承座孔内,压装时在轴承内圈端面上垫一软金属材料制成的装配套管(铜或软钢)。装配套管的内径应比轴颈直径略大,外径应比轴承内圈挡边略小,以免压在保持架上。轴承外圈与轴承座孔为紧配合、内圈与轴为较松配合时,可将轴承先压入轴承座孔内,这时装配套管的外径应略小于座孔的直径。如轴承套圈与轴及座孔均为紧配合时,安装时内圈和外圈要同时压入轴和座孔,装配套管的结构应能同时压紧轴承内圈和外圈的端面。
  ②加热配合。通过加热轴承或轴承座,利用热膨胀将紧配合转变为松配合的安装方法,是一种常用和省力的安装方法。此法适于过盈量较大轴承的安装,热装前把轴承或可分离型轴承的套圈放入油箱中均匀加热80-100℃,然后从油中取出尽快装到轴上,为防止冷却后内圈端面和轴肩贴合不紧,轴承冷却后可再进行轴向紧固。轴承外圈与轻金属制的轴承座紧配合时,采用加热轴承座的热装方法可以避免配合面受到擦伤。用油箱加热轴承时,在距箱底一定距离处应有一网栅,或者用钩子挂住轴承,轴承不能放到箱底上,以防杂质进入轴承内或不均匀加热,油箱中必须有温度计,严格控制油温不得超过100℃,以防止发生回火效应,使套圈的硬度降低。
  ③圆锥孔轴承的安装。圆锥孔轴承可以直接装在有锥度的轴颈上,或装在紧定套和退卸套的锥面上,其配合的松紧程度可用轴承径向游隙减小量来衡量,因此安装前应测量轴承径向游隙,安装过程中也要经常测量游隙,达到所需游隙减小量为止。安装时一般采用锁紧螺母安装,也可采用加热安装的方法。
  ④推力轴承的安装。推力轴承的座圈与轴的配合一般为过渡配合,座圈与轴承座孔的配合一般为间隙配合,因此这种轴承较易安装。双向推力轴承的中座圈应在轴上固定,以防止相对转动。这类轴承的安装一般情况下以轴旋转的情况居多,因此内圈与轴的配合为过盈配合,轴承外圈与轴承室的配合为间隙配合。
  (4)滚动轴承的调整
  为使轴承保持良好的工作状态,延长其使用寿命,装配时都需进行调整,即调整轴承与相配轴的同轴度及轴承的预紧度。
  ①同轴度的调整。为保证轴有正确的工作位置,轴承装配时应使其与相配轴有良好的同轴度。靠定位装置定位,安装轴承前应检查卡环是否良好、可靠,轴肩是否平整,表面有无杂质等;通过试运转找正,在轴承盖紧固螺栓拧紧过程中,应不断转动轴承,使其在转动中自行找正后,再按规定力矩拧紧紧固螺栓。传动轴中间支承轴承等也应如此。
  ②轴承预紧度的调整。轴承预紧即安装时迫使轴承内、外圈间产生一定的轴向位移,从而使轴承预先压紧,以提高轴承的支承刚度。预紧度合适的轴承应转动灵活,轴向推拉、撬动无明显的间隙感觉。预紧度的调整方法有:螺纹调整法,通过拧进、拧出螺母(钉)来调整轴承预紧度,可应用于轮毂轴承、转向机轴承等。此法较简单,但调整后应将螺母(钉)锁死,以防因其松动而改变己调整好的预紧度;垫片调整法,通过增、减轴承内外圈的止推垫片而获得适当的预紧度。调整时垫片增、减不当会影响该总成的总体装配质量,如减速器的主动锥齿轮轴承调整垫片增、减不当,会破坏锥齿轮的啮合印痕,影响减速器的工作性能。
  (5)滚动轴承的润滑
  润滑和密封对滚动轴承的疲劳寿命和摩擦、磨损、温升、振动等有重要影响,没有正常的润滑,轴承就不能工作。分析轴承损坏的原因表明,40%左右的轴承损坏都与润滑不良有关,因此轴承的良好润滑是减小轴承摩擦和磨损的有效措施。滚动轴承工作条件恶劣,受冲击负荷的影响显著,若采用质量较差的润滑油(如抗氧化性、稳定性差),选用不当的润滑脂或者不能对轴承进行很好的密封,导致灰尘、水分等进入轴承,均会对轴承工作产生很大负面影响,因此在维护滚动轴承时必须重视润滑和密封。
  滚动轴承的润滑剂可以是润滑脂、润滑油和固体润滑剂。一般情况下,滚动轴承采用润滑脂润滑,但在轴承附近有润滑油油源时(如变速箱内有润滑齿轮的机油),就可直接采用润滑油润滑。具体选择时可以参考速度因数Dn值来确定,D代表轴承内径(mm),n代表轴承转速(r/min)。Dn值能够间接反映轴颈的圆周速度,当Dn小于(1.5-2)×105.r/min时,滚动轴承一般采用润滑脂润滑,超过这一范围宜采用润滑油润滑。由于机械作用,老化及污染的增加,轴承配置中所填的润滑脂将逐渐失去其润滑性能,因此需对润滑脂不断补充和更新。另外,当轴承温度超过70℃的情况下,轴承温度每上升15℃就要使润滑脂的补充间隔时间减少一半。润滑油的更换周期因使用条件和油量而不同,一般情况下,在运转温度为50℃以下、灰尘少的良好环境下使用时,一年更换一次,当油温达到100℃时,要3个月或更短时间更换一次。
 
来源:《建筑机械》2003年9期