《轴承的失效分析》课件

轴承的失效分析轴承是机械设备中常见的部件，负责支撑转动部件并减少摩擦。然而，轴承在使用过程中会发生失效，导致设备故障和停机。失效分析是了解轴承失效原因的关键步骤，帮助我们识别故障模式并采取措施预防类似问题。课程目标了解轴承失效模式掌握识别轴承失效的原因和特点。学习轴承失效分析方法掌握轴承失效分析的流程和技巧。掌握轴承预防保养措施了解轴承失效预防的策略和方法。轴承失效概述轴承失效是常见的机械故障之一。失效会导致设备停机、生产效率下降、维修成本增加。失效分析是确定失效原因、预测未来失效并制定预防措施的关键。轴承失效原因很多，包括设计缺陷、材料问题、制造缺陷、安装错误、润滑不足、过载、腐蚀、疲劳等。失效分析通过对失效部件的检查、分析和测试，确定失效的根本原因。轴承的功能和作用轴承的功能轴承的主要功能是支持旋转运动，减少摩擦，降低运动阻力，提高运动效率。轴承能够承受旋转运动的载荷，使旋转部件能够顺利地运行。轴承的作用轴承广泛应用于各种机械设备，包括汽车、飞机、船舶、电机、风力涡轮机等。轴承在机械设备中起着至关重要的作用，保证设备的正常运转和使用寿命。轴承的基本结构轴承主要由滚珠、保持架、内外圈组成。滚珠是轴承的核心部件，它们在内外圈之间滚动，实现低摩擦运转。保持架用于固定滚珠，防止它们相互碰撞。内外圈分别固定在轴和轴承座上，使轴承能够承载径向负荷和轴向负荷。轴承内部润滑剂起到润滑、冷却、防锈的作用。不同的轴承类型，其结构也略有差异，例如，圆锥滚子轴承通常带有锥形滚子，可承受更高的轴向负荷。轴承的工作原理滚动摩擦滚动轴承主要依靠滚动体（如钢球或滚柱）在内外圈之间滚动，以减小摩擦力。滑动摩擦滑动轴承则通过轴承与轴之间相对滑动的摩擦来实现转动，摩擦力相对较大。承载能力轴承可以承受径向载荷、轴向载荷或两者结合的复合载荷，并确保旋转部件的平稳运行。常见的轴承失效模式磨损失效轴承表面摩擦导致的磨损，常见于润滑不足或润滑剂失效。腐蚀失效由于环境中的腐蚀性物质导致的失效，影响轴承的表面完整性。疲劳失效反复的载荷导致的疲劳裂纹，最终导致轴承失效。灼烧失效由于过热或润滑不足导致的轴承表面灼烧，影响轴承的承载能力。轴承磨损失效1摩擦磨损轴承滚动体与滚道之间的摩擦导致磨损，主要表现为表面粗糙度增加。2疲劳磨损反复的接触应力导致材料微观结构疲劳，最终导致表面材料剥落。3腐蚀磨损腐蚀性介质或润滑油变质会导致轴承表面腐蚀，加速磨损过程。4冲蚀磨损润滑油中固体颗粒或灰尘的冲击导致表面材料剥落，形成坑洼。轴承腐蚀失效腐蚀环境轴承暴露在潮湿、腐蚀性环境中，例如盐雾、酸性物质等，会导致金属表面发生腐蚀。润滑失效润滑剂失效或不足会导致轴承表面暴露在空气中，加速腐蚀过程。材料缺陷轴承材料本身存在缺陷或杂质，会降低其抗腐蚀能力。其他因素安装不当、过度振动、温度过高、清洁不彻底等都会增加腐蚀的风险。轴承疲劳失效循环载荷轴承承受反复的载荷，例如旋转或振动，会导致材料内部产生微小的裂纹。这些裂纹会随着时间推移而扩展，最终导致轴承失效。疲劳裂纹疲劳裂纹通常从表面开始，并逐渐扩展到内部。疲劳裂纹通常发生在轴承滚珠或滚道表面，以及轴承套圈与轴或外壳的接触区域。轴承灼烧失效高温导致轴承因过热导致润滑油分解，形成焦炭状物质，附着在滚珠和滚道表面，导致摩擦加剧，最终失效。润滑油失效润滑油不足或失效，导致轴承无法正常润滑，产生高温，造成灼烧。过载运转轴承承受过大的负荷，产生过高的摩擦热，导致轴承温度升高，引起润滑油分解，最终灼烧。安装不当轴承安装过紧或偏心，导致轴承转动不顺畅，产生摩擦热，最终导致灼烧。轴承撕裂失效材料缺陷材料内部存在缺陷，例如裂纹或夹杂物，导致应力集中，引发撕裂。过载或冲击轴承承受过大的载荷或受到冲击，超出其承载能力，导致撕裂。温度过高高温环境下，轴承材料强度降低，更容易发生撕裂。安装不当安装过程中用力过猛或方法不当，会导致轴承产生应力集中，引发撕裂。轴承嵌套失效11.嵌套过紧安装时，内圈和外圈之间的间隙过小，导致过度摩擦和热量产生。22.嵌套松动安装时，内圈和外圈之间间隙过大，导致轴承滚动体松动，降低承载能力。33.嵌套偏差安装过程中，轴承内圈和外圈的中心线不一致，导致滚珠或滚柱偏载，加速失效。44.嵌套变形轴承内圈或外圈在安装过程中发生变形，导致滚动体与滚道接触不均匀，加速磨损。轴承结构失效材料缺陷轴承材料本身存在缺陷，例如裂纹、气孔或夹杂物，会导致结构强度下降，更容易发生失效。设计缺陷轴承设计不合理，例如尺寸过小、形状不当、应力集中等，也会导致结构强度不足，引发失效。加工缺陷轴承加工过程中存在缺陷，例如表面粗糙度过高、热处理不当、尺寸偏差过大等，都会影响轴承的结构强度，导致失效。装配缺陷轴承安装过程中存在误差，例如过度紧固、安装方向错误、配合间隙不当等，都会导致结构强度下降，引发失效。轴承安装失效不当安装安装过程中，轴承过度紧固、松动，或安装方式不正确都会导致失效。轴承间隙不足轴承安装时，内圈与轴、外圈与座孔的间隙不足，会导致滚动体受限，造成局部压力过大，导致失效。轴承位置偏差安装过程中，轴承安装位置偏差，会导致轴承运行时产生不均匀的载荷，从而加速其失效。轴承润滑失效润滑剂不足润滑油不足会导致轴承表面摩擦力增大，加速磨损。润滑剂类型不匹配使用错误的润滑剂类型会导致润滑效果差，加速轴承磨损。润滑剂污染润滑油被污染后，会降低润滑效果，加速轴承磨损和腐蚀。润滑系统故障润滑系统故障会导致润滑剂无法正常输送到轴承，导致轴承干摩擦。轴承振动失效振动产生轴承内部零件松动、磨损或损坏都会导致振动。振动会导致轴承的过度磨损、噪音增加，并最终导致轴承失效。振动危害轴承振动会导致设备运行不稳定，降低工作效率，并可能造成安全事故。振动检测可以使用振动传感器对轴承的振动情况进行检测，并根据振动信号分析轴承的健康状况。预防措施可以通过安装阻尼器、更换轴承、调整轴承间隙等措施来降低振动。轴承过载失效11.过载原因轴承设计载荷不足，实际运行负荷过高，例如安装错误、操作失误等。22.过载后果轴承滚道、滚珠或滚子发生塑性变形，甚至断裂，导致轴承早期失效。33.识别方法轴承出现异常噪音、振动，温度升高，甚至出现卡死现象。44.解决方案选择合适的轴承类型，确保轴承的实际负荷低于其额定载荷，并定期检查和维护。轴承温度过高过载或摩擦轴承过载或润滑不足会导致摩擦力增加，产生热量。高温会导致轴承材料疲劳，缩短使用寿命。润滑失效润滑油失效或不足会降低轴承的冷却效果，导致温度升高。油脂变质或污染也会影响润滑效果，造成温度升高。轴承内部损伤检查轴承内部损伤检查是判断轴承失效原因的关键步骤，需要借助专业的检测设备进行仔细检查。1外观检查检查轴承表面是否有裂纹、磨损、腐蚀、变形等2滚动体检查检查滚珠或滚针是否有磨损、剥落、疲劳损伤等3保持架检查检查保持架是否有破损、变形、磨损等4润滑剂检查检查润滑剂的类型、数量、是否变质等除了以上检查，还可以使用一些专业设备，例如磁粉探伤仪、超声波检测仪等，来更详细地检查轴承内部的损伤情况。轴承内部损伤诊断1目视检查通过肉眼观察轴承表面，识别表面缺陷，如裂纹、凹坑、磨损等。2超声波检测利用超声波探测轴承内部缺陷，如空洞、裂纹、剥落等。3磁粉检测利用磁粉检测方法，识别轴承内部裂纹、缺陷等。4红外热成像通过红外热成像仪检测轴承温度分布，分析是否存在过热或局部温度异常，推断潜在的故障。5振动分析通过振动分析仪，检测轴承运行过程中的振动频率、幅值等，分析是否存在异常振动，进而判断轴承内部损伤情况。轴承损伤分析实例轴承失效模式分析主要包括以下几个方面：失效原因、失效机制、失效影响、预防措施等。例如，轴承疲劳失效，通常是由于轴承材料的疲劳强度不足、轴承设计存在缺陷、轴承使用环境恶劣等因素造成的，可以通过提高轴承材料的疲劳强度、优化轴承设计、控制轴承使用环境等措施进行预防。轴承预防保养措施定期检查定期检查轴承的运行状况，及时发现异常，并采取相应的措施。清洁维护定期清洁轴承，去除污垢和杂质，保持轴承的清洁度，延长其使用寿命。润滑保养定期为轴承添加润滑油或润滑脂，确保轴承的润滑状态，减少磨损。避免超载避免轴承超载运行，防止轴承过早损坏。轴承检测与维护方法定期检测使用专用仪器定期检测轴承的运行状态，例如振动分析仪、温度传感器等，及时发现潜在问题。润滑保养选择合适的润滑油或脂，定期更换和添加润滑剂，确保轴承得到充分的润滑，减少磨损。清洁维护定期清洁轴承，清除灰尘、污垢和腐蚀物，保持轴承的清洁度，延长使用寿命。轴承维修与更换11.故障诊断需要确定轴承的失效原因，例如磨损、腐蚀或疲劳。22.轴承拆卸使用合适的工具和方法安全地拆卸损坏的轴承。33.轴承检查检查轴承的损坏程度，确定是否需要维修或更换。44.轴承修复如果轴承可以修复，则需要进行相应的修复操作。55.轴承安装安装新的或修复后的轴承，确保轴承安装正确并紧固。66.性能测试对安装后的轴承进行性能测试，确保其正常运行。轴承选型与使用注意事项轴承选型根据应用场景选择合适的轴承类型，例如深沟球轴承、圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承等。考虑轴承的尺寸、承载能力、转速、使用寿命等因素。使用注意事项安装轴承时要确保正确安装，避免安装不当导致轴承损坏。定期检查轴承，观察其运行状况，及时发现问题并进行维护。轴承失效预防与控制定期维护定期检查轴承，更换润滑油，消除灰尘和杂物。正确安装避免过度紧固或松动，确保轴承与轴的配合良好。负载控制避免过载运行，控制振动和冲击，合理分配载荷。温度控制保持工作温度在安全范围内，防止过热导致失效。案例分析与总结轴承