滚动轴承接触疲劳失效的分析方法陈晓军--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

滚动轴承接触疲劳失效的分析方法陈晓军

发表时间：2020/10/19 来源：《基层建设》2020年第19期作者：陈晓军

[导读] 摘要：在电动机的运行中，由于长期运行，轴承经常会产生发热、噪音等故障，严重时甚至会导致整个轴承烧毁。

        大庆华科股份有限公司
        摘要：在电动机的运行中，由于长期运行，轴承经常会产生发热、噪音等故障，严重时甚至会导致整个轴承烧毁。在日常维护保养中，维修人员往往未经分析就直接更换轴承，无法抓住问题的关键，造成轴承的巨大浪费，而频繁的维修也会造成巨大的损失。
        关键词：滚动轴承；故障；措施
        由于滚动轴承在机械设备中的重要性，在工作中要更加重视滚动轴承的检测。滚动轴承虽然有许多优点，但在高速运转时存在抗冲击性差、噪声大等缺点。另外，在使用过程中保养不到位，经常导致滚动轴承失效，从而降低其使用寿命。
        1滚动轴承典型故障
        轴承失效的发生往往是多种因素的叠加，给修复和分析原因带来很大困难。只有尽快发现轴承故障，才能找出轴承故障的根本原因，进行正确的维修保养。下面将详细讨论几种轴承故障的原因。
        1.1滚动轴承疲劳失效
        在正常工作条件下，滚动轴承通常在内外滚道和滚动体表面承受较大的载荷，同时发生相对运动。因此，轴承本身将承受周期性的交变载荷。随着轴承使用寿命的延长，交变应力将继续循环。达到一定值后，将承受疲劳裂纹而产生剥落。疲劳剥落是轴承失效的主要形式。当轴承发生疲劳失效时，设备将继续运行，如冲击载荷、振动和噪声等。接触疲劳失效是指在交变应力作用下滚动轴承工作表面的老化。这种破坏伴随着裂缝。从接触面逐渐扩展形成裂纹。如点蚀、点蚀、点蚀等形式的剥落。小的片状剥落称为浅层剥落，而大的片状剥落由于其扩展层较深而称为深层剥落。裸露层的出现是滚动轴承接触疲劳失效的根源。
        1.2轴承磨损失效
        轴承磨损失效是指由于滚道与滚动体之间的相对运动而产生的摩擦，使轴承表面金属磨损而引起的失效。磨粒磨损和粘着磨损是电机故障中最常见的两种磨损形式。产生磨粒磨损的主要原因是轴承密封不严，导致滚道与滚道运动体之间混入硬颗粒，使轴承在旋转过程中产生磨损，而粘着磨损则是由于润滑不良和频繁的电机启停导致局部摩擦过热，轴承出现局部变形和微焊现象，甚至金属局部熔化，导致轴承报废。磨损失效是指滚动轴承表面之间的相对滑动摩擦引起的金属连续磨损而引起的失效。这种失效会使轴承逐渐损坏，影响轴承的尺寸精度和形状，增加滚动轴承的间隙。当磨损量较大时，润滑功能逐渐失效，严重时，设置会使滚动轴承停止正常工作。当磨损严重时，滚动轴承表面会附着更多的金属磨损颗粒，增加轴承之间的异物，加剧轴承损坏或在工作面上造成沟槽划伤。一旦硬离子或金属异物进入主机内部系统，润滑油也可能进入主机系统，这将直接加剧主机系统的损坏。当局部摩擦面较大时，滚动轴承工作面可能发生撕裂。
        1.3轴承滚道压痕失效
        轴承滚道压痕失效的原因是滚动轴承滚道表面会产生压痕，容易判断。主要原因是机械设备在运输过程中会产生振动，导致接触面发生微位移；轴承的安装和拆卸方法不正确，对轴承滚子施加了很大的外力；轴承承受着巨大的冲击载荷等。
        1.4轴承的锈蚀故障
        轴承在运行过程中被潮气、酸或碱性物质侵入。当轴承停止运行时，温度下降可能导致轴承腐蚀。如果轴承受到微电流或静电的刺激，会产生电火花和点蚀，影响轴承的精度，最终导致轴承不能正常工作。
        1.5轴承塑性变形故障
        在轴承运行过程中，如果轴承表面承受较大的冲击载荷或静载荷，滚动体表面和内外圆滚道的局部接触应力超过轴承材料的弹性极限，轴承的塑性变形将引起轴承的剧烈振动和噪声，会导致轴承工作异常。另外，轴承在装配过程中装配不当会造成保持架变形，导致滚动体在转动过程中摩擦增大，甚至卡住，造成轴承损坏；轴承在运行过程中，如果转速过高，负荷过高，润滑不良，金属材料缺陷而热处理不好等原因，则可能出现裂纹，严重时甚至断裂开裂。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

        1.6断裂失效
        断裂失效是指由于轴承零件或轴承结构的断裂而引起的老化。失效的主要原因是滚动轴承轴的质量缺陷或外载荷。外加载荷下的断裂是指当外加载荷超过滚动轴承材料的强度极限时发生的断裂，通常发生在过载状态下。轴承质量是指安装不当或局部设计缺陷，如滚动轴承部件结构中的裂纹、锁孔、气泡和杂质等。这些缺陷会加剧滚动轴承在运动中局部发热量的增加，在剧烈的冲击或振动下产生较大的局部撕裂，导致轴承断裂。
        1.7间隙变化失败
        轴承在工作过程中，受内外因素的影响，精度会逐渐降低，轴承元件之间的间隙也会越来越大。在这项工作中，由于间隙过大而引起的失效称为间隙变化失效，也称为“咬合”。当外界干扰较大时，轴承转速越快，零件间温升越快，间隙变化的失效概率越大。但是，安装不当和过载会加剧间隙变化的失败。
        2滚动轴承典型故障的处理措施
        在电机运行中，电机的滚动轴承经常面临运行速度快、运行时间长的情况。因此，在实际的维修保养中，不仅要对损坏的轴承及时进行修理和更换，还要看轴承的使用是否合理，结构设计是否符合轴承的要求，选型是否正确。下面就轴承的维修保养措施进行了详细的论述。
        2.1正确选型，严格轴承质量要求
        在电动机的初步设计中，要充分考虑轴承腔的设计是否合理，轴承产生的热量如何传递，轴承的安装位置是否合适，轴承所承受的载荷是否满足轴承的要求。只有正确选择轴承，才能保证轴承在使用过程中的安全。轴承安装前，应彻底清洁轴承，确保轴承不受异物污染，并仔细检查轴承，确保轴承内外环无磨损和腐蚀点，滚动体无麻点和变色，保持架没有扭曲或破裂。不合格的轴承不得装在电动机上。
        2.2滚动轴承的正确安装
        安装轴承时，应使用正确的安装方法。不要直接锤击轴承，应使用轴承安装设备或在轴承上垫一些软材料，以保证轴承压力均匀。同时，应保证合理的轴承安装间隙。如果间隙过小，容易造成轴承过热。间隙过热会导致轴承受力不均，导致轴承过度损坏
        2.3合理维护并有效监控滚动轴承
        为延长轴承的使用寿命，应保证轴承良好的密封性能，合理选用润滑油，定期清洗更换，并定期对关键部位的轴承进行清洗、检查和润滑。在轴承运行过程中，要对轴承进行有效的监测，保证轴承运行轻、无噪声。如果发现任何问题，应及时处理，以免造成更大的损失。
        2.4滚动轴承检修要求
        轴承在正常工作状态下是保证机械设备可靠运行的重要因素，必须正确确定滚动轴承的具体失效形式，并保持不同类型的故障。正确维护滚动轴承是减少滚动轴承故障的有效方法。通过加强对滚动轴承工作状态的监测和日常维护，可以实现这一目标。充分润滑是保证滚动轴承正常、安全运行的有效措施，特别是对于高速重载机械设备，必须对润滑油和润滑脂的使用和注入时间提出相应的要求。当生产和维修出现矛盾时，不能为了保证生产而耽误轴承的维修，造成轴承损坏。
        结论
        滚动轴承在工作过程中失去预期功能，导致失效或不能正常工作的现象称为失效。找出故障的具体原因，提出相应的改进措施，提高滚动轴承的寿命和安全性能。
        参考文献：
        [1]潘光翔.基于多级载荷试验的滚动轴承疲劳寿命研究[D].大连理工大学，2018.
        [2]廖雅诗.某型直升机滚动轴承疲劳寿命预测及其可靠性分析方法[D].中南大学，2018.
        [3]汪东恒.2.5MW风电齿轮箱轴承疲劳寿命研究[D].浙江理工大学，2017.
        [4]高山.变工况滚动轴承剩余使用寿命研究[D].郑州大学，2019.