摘要：本文主要论述了四种常见的滚动轴承失效形式，分析了滚动轴承失效的原因，并针对问题提出延长滚动轴承使用寿命的策略。旨在为滚动轴承的长寿命的研究提供一些参考。
关键词：滚动轴承；接触疲劳；磨损；断裂；游隙变化
引言：滚动轴承主要应用于机械设备的转动零件，是承担机器转动的重要部件。机械设备的转动零件在持续性运动过程中受压力、摩擦力、振动、过载等因素，导致转动零件的元件之间发生质量缺陷，从而引发滚动轴承的失效。常见的滚动轴承失效形式包括接触疲劳失效、磨损失效、断裂失效、游隙变化失效四种形式。引起滚动轴承失效的原因众多。了解原因，并加强影响因素的控制是延长其使用寿命的关键。研究滚动轴承的失效形式是了解影响其寿命周期的因素及延长产品寿命的基础，而研究滚动轴承的长寿命对于促进绿色制造及其发展有着重要的意义。
一、滚动轴承的失效形式
（一）接触疲劳失效
接触疲劳失效是滚动轴承工作表面受到交变应力影响而发生的时效。这种失效伴随着裂纹的产生，裂纹从接触表面逐渐的扩大，最终形成剥落形状。如点状、点蚀、麻点等形式的剥落。小片状的剥落称为浅层剥落，大片状的剥落由于扩展层次较深，也叫做深层剥落。裸层的出现是滚动轴承发生接触疲劳失效的根源。
（二）磨损失效
磨损失效指滚动轴承表面之间相对滑动摩擦力导致金属发生持续性磨损而发生的失效。这失效会引起轴承逐渐的损坏，从而影响轴承的尺寸精度及形状，增大滚动轴承配合的间隙。当磨损较大时润滑功能就会逐渐失效，严重时设置引起滚动轴承停止正常运转。磨损严重时，滚动轴承表面就会粘附较多的金属磨损颗粒，增加轴承之间的异物，加剧轴承损伤或对工作面造成犁沟状的擦伤。一旦硬质离子或金属异物进入机械主机内部系统，还可能将润滑油送入主机系统，将直接加剧主机系统的损坏。当局部摩擦面较大时，还可能发生滚动轴承工作面的撕裂。
（三）断裂失效
断裂失效是指轴承零件或轴承结构的断裂造成的时效。这种失效的主要原因是滚动轴承轴质量缺陷或外加荷载所致。外加荷载断裂指外加力超过滚动轴承材料所能承受的强度极限时先生的断裂，多发生在过载行为中。轴承质量则指安装不当或局部设计缺陷，如滚动轴承的元件存在裂纹、锁孔、气泡及结构中存在杂物等，这些缺陷会加剧滚动轴承运动中局部产热量的增加，导致其在剧烈冲击或震动下局部受到较大的撕扯，从而引发轴承断裂。
（四）游隙变化失效
轴承在工作过程中，受内外因素影响，精度会逐渐的减低，而轴承元件之间的间隙就会越来越大。这种工作中产生的间隙过大引发的失效就称为游隙变化失效，也叫作“咬死”。当外界的过盈量越大，轴承转速越快，零件之间的升温越快，游隙变化失效的概率就越大。而安装不当、过载状态等，则会加剧游隙变化失效的产生。
二、滚动轴承失效的原因
造成滚动轴承失效的原因较多，它可能是材料因素、加工工艺因素等轴承先天质量缺陷，也可能是安装不当、过载、润滑不良、过度运动、维护不当等后期因素所致。不同形式的失效原因也有所不同。一般磨损失效主要与轴承表面不光滑，如有粗糙或细小磨料有关，其次与振动、润滑不良等有关。当轴承内存在鹦鹉或润滑不良，轴承内部松动，发生接触面移位时，就会产生磨损失效。造成疲劳失效的原因包括安装不当、过载、润滑不良、轴承座与合面误差、装配偏心、表面腐蚀、表面压痕等。造成断裂磨损的原因主要包括装配面形状误差、配合太紧、轴承原材料缺陷、轴承锻造加工缺陷（锻造工艺缺陷、热处理工艺缺陷等）、主机缺陷、过载冲击过大、剧烈震动等。造成游隙变化失效的主要原因是润滑剂含水量加大、腐蚀性气氛的存在、轴承表面有电流通过、静载过载、磨料与振动双重作用等。
三、滚动轴承的长寿命研究
（一）滚动轴承寿命概述
1.定义
滚动轴承的寿命指接触疲劳寿命、磨损寿命、断裂寿命、游隙变化寿命等。滚动轴承的寿命有零部件寿命所决定，简言之有滚动轴承失效形式所决定。采取有效的措施控制轴承失效的出现是延长滚动轴承使用寿命的关键。
2.寿命的计算
滚动轴承的寿命与滚动轴承的荷载分布、当量动载荷、基本额定动载荷等参数有关。在设计滚动轴承时，常以机械设备的大修、中修年限作为轴承的设计寿命。基本额定寿命的计算公式如下式1、式2：
式1：L10=()ε
式2：L10h=()ε
在计算额定寿命时引入温度因数ft对C值进行修正，Ct=ftC。
在滚动轴承使用过程中，过载是造成轴承失效的关键因素之一，因此计算荷载分布是研究其使用寿命的关键。荷载分布计算公式参考下式3、式4、式5、式6、式7。
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式3、式4分别表示滚动轴承只受径向荷载时滚珠球与滚子的荷载分布，式5、式6标识轴承只受轴向荷载的情况，式6表示径向与轴向联合作用的荷载分布情况。通过计算分布荷载，就能计算出滚动轴承工作时发生的疲劳接触疲劳寿命、磨损寿命、断裂寿命、游隙变化寿命，从而预测滚动轴承的使用寿命。
对于滚动轴承符合寿命预测参考统计学寿命模型、断裂力学寿命模型、经验寿命模型等，综合预测，可提高寿命预测的准确性，更加精准的了解轴承寿命，并有针对性的进行设计优化。
四、延长滚动轴承使用寿命的策略
（一）重视安装管理
针对安装不合理造成的轴承失效，建议加强安装管理。安装前检查元件的质量，如表面是否存在压痕、磨损、腐蚀、尺寸、形状等，安装后对轴承做精度检测，检查安装扭矩，检查结构内部是否存在硬质异物或金属颗粒，检查滚珠接触面与轴承结构配合是否过紧，间隙是否符合安装要求。
（二）加强使用维护与保养
轴承运输时可在底部增加隔离点，减轻运输中震动对轴承结构造成的影响。滚动轴承使用中应按照说明选择专用的或质量标准符合规定的润滑油，按照轴承保养的要求对周期组织定期维护与保养，做好保养记录。应用于震动工况下应滚动轴承，可在滚动轴承上假设预荷载。
（三）更换滚动轴承材料
对于材料缺陷引起的时效，只能通过更换抗载、抗摩擦、抗腐蚀、抗压性能较好的材料。但选择材料时也要考虑机械转动系统其它结构的材料否则会加剧轴承与其他构建之间的间隙，造成间隙变化失效，同样会影响轴承使用的寿命。
五、结语
滚动轴承失效是由多种因素作用的结果。在研究滚动轴承的长寿命时，必须先确定滚动轴承失效的类型，分析和了解引起滚动轴承失效的各种因素，然后对各种因素进行控制，在此基础上计算滚动轴承的寿命，选择寿命最长的处理方式作为维护方案，对滚动轴承进行有针对性的维护和保养，防止滚动轴承在运行过程中元件过早的磨损及轴承性能过早退化等问题的出现。本文的研究也确定滚动轴承寿命研究的重点在于计算滚动轴承的载荷分布、复合寿命预测等内容。通过研究以上内容，可大致确定各种滚动轴承在不同工况下的寿命值，预测寿命及其可靠性。
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