轴承失效分析.ppt

byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 1 滚动轴承的失效分析 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 2 主要内容 滚动轴承失效分析程序配合面失效滚动接触面失效滑动接触面失效保持架失效 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 3 Contamination25 InadequateLubrication35 CausesofBearingFailure byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 4 现象原因运转不平稳套圈或滚动体受损轴承或润滑剂受污染轴承游隙过大加工精度下降由于润滑不充分或污染导致磨损套圈或滚动体受损可调整轴承的预紧负荷或游隙发生变化异常噪声工作游隙大小不合适 游隙过大 声音变调或发出长声尖叫 接触区受到损伤 润滑剂不合适工作噪声的逐渐变化由于温度工作游隙发生变化滚道受损 由于污染或疲劳 维护人员能判断的轴承损伤 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 5 对失效轴承的保护与检查 确定工作参数 整理监控装置记录的图表和数据资料 提取润滑剂样品 检查环境条件确定外部因素的作用及其它可能的损伤 对轴承安装条件的评估 对各部件的安装部位打上标记 拆下轴承 对轴承及与其配合的部件打标记 检查轴承配合部位 对轴承状态进行评估检查 对轴承部件进行检查或发送到轴承公司进行检查 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 6 微动腐蚀特征 配合表面经常发现褐 黑色斑点 有时在轴承润滑剂内也发现有褐色磨屑 配合表面之间的磨损 指内圈孔和外圈外表面 旋转件可能产生的疲劳断裂 主要指轴 游动支承轴承丧失其原定功能 主要指外圈与座孔之间 都是微动腐蚀所造成的后果 配合面的失效 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 7 产生的原因 在外力作用下 配合表面之间过盈量太小 导致配合件之间产生微观运动 但套圈并没有发生滑动 配合表面之间形成激扰 轴颈及座孔产生变形 游动支承轴承承受循环载荷的套圈产生微动 配合面的失效 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 8 补救措施 尽可能采用紧配合 提高轴和轴承座孔刚度 减少变形 配合表面进行涂层处理 运转温度较高时 套圈的尺寸稳定性要好 改善配合表面的粗糙度 配合面的失效 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 9 配合面滑动磨损 配合面的失效 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 10 配合面滑动磨损特征 轴承内圈孔表面 外圈外表面及轴向接触表面都可能产生冷焊合 或在较平滑的表面上呈现光亮的接触带 表面及配合面的磨损导致预紧负荷的下降及游隙的增大 原因 套圈与轴和轴承座孔的配合较松 在循环载荷作用下产生旋转运动 若受静态不平衡载荷同样会导致相对旋转运动 套圈轴向定位不可靠 游动支承轴承的缓慢运动 配合面的失效 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 11 配合面滑动磨损补救措施 轴承套圈尽可能地采用紧配合 以免配合表面之间产生相对运动 加大轴向定位面的面积 并确保轴向定位可靠 确保配合面内不进入水分及其它污物 正确设计游动支承 配合面的失效 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 12 套圈配合面及定位面接触不均匀 配合面的失效 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 13 轴承套圈配合面及定位面接触不均匀特征 配合痕迹在非承载区 而承载区表面贴靠或接触不充分 有些区域的加工纹理完全被抹掉 而有些地方则完全没有发生接触 造成载荷分布不均匀 圆锥滚子轴承内圈挡边因其壁厚太薄 定位面太小而发生断裂 轴承套圈及密封件的侧面出现周向擦痕 配合面的失效 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 14 产生原因 设计不合理 加工精度太低 没达到设计要求 轴承圈套在轴上和轴承座内轴向固定不可靠 轴向游隙太大 套圈端面与配合件之间出现缝隙 导致大量污物进入造成磨损 补救措施 改进设计配合件的结构 保证轴及轴承座孔的刚度均衡协调 若必要的话可选用其它类型的轴承 检查配合件的加工质量 调整辅向定位结构 检查轴向游隙 使之尽可能地小 配合面的失效 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 15 异常磨痕异常磨痕产生的原因 在已用过的轴承中 会发现在滚道与滚动体的接触面之间发生一些变化 即接触轨迹的产生 这些轨迹在原本加工光滑或粗糙的表面上都会发生 这些轨迹有时是由于进到轴承内的细小异物在接触表面上循环作用而形成的压痕 从轨迹的产生及分布情况 可以对轴承润滑剂的质量 清洁度 载荷方向以及其分布情况进行分析 滚动接触面的失效 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 16 润滑不当产生的异常磨痕 滚动接触面的失效 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 17 原因 轴承内润滑剂的供给不充分 润滑剂的粘度相比偏低 补救措施 改进润滑剂的供应方式 保证有足够的润滑剂 采用粘度和运转条件相适应的润滑油 采用含有添加剂的润滑剂 采用轴承部件经过涂层处理的轴承 轴承载润滑剂中存在污物时的轨迹 滚动接触面的失效 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 18 有污染时引起的异常痕迹 滚动接触面的失效 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 19 原因 密封不合适 轴承安装环境不够清洁干净 加工制造时留下的残物没有清理干净 如砂子 温度差形成冷凝水 润滑剂本身不干净 补救措施 改善密封结构 安装时认真清洁每一个部件 必要时可进行涂层处理 在轴承首次启动之前 对整个润滑系统进行冲洗 滚动接触面的失效 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 20 存在有害的径向预紧力时的异常磨痕 特征 存在有害的径向预紧力时 沿内外圈滚道周向都会产生轨迹 原因 内圈与轴 外圈与轴承座孔的配合过盈量太大 轴承内外圈温差太大 轴承游隙太小 滚动接触面的失效 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 21 滚动接触面的失效 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 22 椭圆变形时的轨迹特征 在静止套圈滚道表面形成数段不连续的轨迹 产生的原因 轴或轴承座孔为椭圆形的 轴承座孔周向刚度差别较大 较大的过盈量也易引起变形 薄壁轴承垂直停放时间太久 导致变形 滚动接触面的失效 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 23 存在有害的轴向预紧力时的轨迹 滚动接触面的失效 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 24 特征 当支承采用游动端 固定端布置时 在固定端轴承上才出现明显的轨迹 主要是由于轴向载荷的作用才产生的 原因 一游动端轴承的功能受到干扰 装配错误 热膨胀轴线倾斜 微动腐蚀 未曾预料的轴向热膨胀 补救措施 校核配合件的配合精度及形位公差 改变装配及运行条件 采用轴向可相对移动的轴承如N NU NJ型轴承 滚动接触面的失效 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 25 轴线偏斜时的滚道轨迹 滚动接触面的失效 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 26 特征 轴承静止套圈上轨迹的旋转面不是与轴线垂直 而是成一定的倾斜 在滚子轴承中这种现象更明显 轨迹明显集中在滚道的边缘上 原因 轴产生较大的挠曲变形 剖分式轴承座上下两半错位 或是两个轴承座轴线不同轴 只受扭矩作用时 轴承综合游隙太大 补救措施 安装时尽可能防止轴线偏斜 调整合适的轴承游隙 滚动接触面的失效 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 27 疲劳与断裂经典疲劳的初始裂纹产生于表面下部 这种现象是很少发生的 相反 经常发生由于表面裂纹扩展造成的疲劳损伤 表面裂纹是由于润滑不良 或受污物的作用而产生的 当疲劳已经发生后 这种原因就不再好查找 特征滚道和滚动体工作表面层产生剥离 较深的点蚀 滚动接触面的失效 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 28 固体颗粒循环作用引起的疲劳 滚动接触面的失效 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 29 固体颗粒循环作用引起的疲劳特征 材料剥离 在压痕后呈沿循环方向呈V型扩展 V型点蚀 原因 滚道受损伤 硬质颗粒引起压痕是非常危险的因素 补救措施 彻底清理轴承座体 可能的话可进行喷漆或涂层处理 安装时要保证各部件的清洁 改善密封结构 防止杂质进入至轴承内 滚动接触面的失效 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 30 由于内外圈倾斜 局部过载 导致的疲劳 滚动接触面的失效 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 31 特征 滚道上的轨迹相对于轴承中心是非对称的 滚道和滚动体边缘附近产生疲劳 在钢球的全部或部分表面呈现出由塑性变形引起的缺陷 缺陷的边缘比较光滑 工作条件比较苛刻时 缺陷内会有微裂纹 滚动接触面的失效 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 32 原因由于轴箱体两孔轴线不对中或轴的弯曲变形 导致轴承内外圈相对倾斜 产生较大的附加力矩 在球轴承中会导致球与保持架兜孔之间的附加作用力 钢球与滚道之间的相对滑动 以及钢球在挡边边缘处的旋滚运动 在滚子轴承中 滚道承受非对称载荷 若倾斜更严重时 滚道与滚子边缘将承受非常高的应力 由此将产生如前所述的滚道偏斜引起的非对称轨迹 滚动接触面的失效 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 33 补救措施 采用自调心轴承 安装时通过调节环节 消除倾斜现象 提高轴的刚度 减少其挠曲变形 滚动接触面的失效 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 34 贫油润滑引起的疲劳特征 根据载荷性质的不同 贫油润滑会引起性质不同的疲劳 如微点蚀 贝壳型点蚀 滚道变光亮等 滚动接触面的失效 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 35 原因 润滑剂供给不充分 工作温度太高 有水分进入 上述原因导致表面摩擦以及滚道表面应力的增大 相对滑移的产生 防止措施 增加润滑剂的供给量 采用含有EP添加剂的高粘度润滑剂 对润滑剂进行冷却 防止水分的进入 滚动接触面的失效 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 36 由于磨损引起的疲劳特征 工作表面局部剥离 滚动接触面的失效 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 37 原因 由于润滑剂被污染 接触区的几何形状发生变化 局部过载 补救措施 及时更换润滑剂 对润滑油进行过滤 改善密封结构 及时更换磨损的密封件 必要时对套圈和滚子进行特殊的热处理 滚动接触面的失效 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 38 由于潮湿引起的腐蚀特征 工作表面出现不均匀分布的蚀坑 在滚道表面出现与滚子节距相同的锈蚀斑点 滚动接触面的失效 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 39 腐蚀原因 由于轴承存放不当 湿度太高 温度变化太大 密封失效 润滑剂不合适 补救措施 按照标准存放轴承 改进密封 采用抗腐蚀能力较强的润滑剂 定期更换润滑剂 滚动接触面的失效 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 40 由于侵蚀性介质引起的腐蚀特征 滚道表面出现黑色的蚀痕 滚动接触面的失效 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 41 原因 由于轴承存放不当 同一区域存放了化学介质 密封失效 润滑剂不合适 补救措施 按照标准存放轴承 改进密封 采用抗腐蚀能力较强的润滑剂 滚动接触面的失效 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 42 滚道压痕特征 在滚道表面出现与滚子节距相同的压痕 滚动接触面的失效 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 43 原因 设备运输过程中的的振动导致接触区内的微观运动 安装和拆卸不当 对滚子施加巨大的外力 承受巨大的冲击载荷 补救措施 采用减振措施 采用合适的润滑剂 对于旋转载荷 选择较大的径向游隙 滚动接触面的失效 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 44 电蚀特征 焰口 横向沟槽 原因 轴承遭到电火花的灼蚀 电流经过轴承 补救措施 在进行电焊作业时避免电流经过轴承 轴承运转时 避免电流经过轴承 采用电绝缘轴承 滚动接触面的失效 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 45 滚动接触面的失效 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 46 套圈断裂特征 内圈沿轴向出现贯穿性裂纹 外圈沿周向出现局部裂纹 原因 轴承相对滑移 滚道有原始裂纹 内圈相对轴径旋转 配合太紧 轴上有沟槽 圆度超差 外圈支撑不好 补救措施 滚动接触面的失效 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 47 滚动接触表面出现的擦伤由于润滑不当引起的擦伤 特征 滚子或滚道沿轴向出现磨痕 滚道表面变粗糟 滚道表面变暗 原因 没有形成承载油膜 润滑剂内含有细的硬质颗粒 圆锥滚子轴承安装调整不合适 滚动接触面的失效 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 48 由于润滑不当引起的擦伤 补救措施 采用高粘度且含有EP添夹剂的润滑剂 缩短润滑剂的更换周期 对润滑剂进行过滤 改善密封 确保轴承安装调整正确到位 滚动接触面的失效 byLiJingxian Oct 15 2003 FAGChinaChengduRep Office 49 相对滑移导致的磨损 特征 滚子或滚道变粗糟 表面材料的卷起 原因 载荷太小 承载区域太短 滚子进入和离开承载区域的加减速度 经常变速 补救措施 采用承载能力相对较低的轴承 施加预负荷 减小轴承游隙 改善润滑 滚