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滚动轴承失效故障分析方法与判定原则

时间:2026-05-25 浏览量:37

  滚动轴承是使用非常广泛的通用机械零部件,一般情况下,轴承可以根据设计的使用寿命和设备的检修周期进行定期更换,同时也可以根据轴承部位和设备的运行状态如振动、温度、运行精度等确定轴承是否能继续使用。在轴承的使用和更换中一般情况下是没有必要去追究轴承损坏的原因及剩余使用寿命,而是立足于设定轴承在可靠的运行状态下的合理更换周期和实施轴承的日常检测维护工作。

  对于大型轴承、关键设备的轴承及重大的突发轴承事故或同一设备部位,多次出现的重复的轴承故障的情况下必须认真分析,找出其根本原因并提出改善措施。

  轴承的故障分析是一件十分细致而复杂的工作,一个轻微损伤的轴承可以通过对轴承的损伤部位的形貌、轴承工作表面的磨损程度等进行分析,寻找出损坏的原因。而一个失效严重的轴承或因突发事故而完全损坏的轴承,往往暴露出来的只是破碎、磨损、烧坏的轴承零部件的残骸,这些损坏的表面现象往往掩盖和混淆了轴承失效的初始的真实原因。所以对轴承的重大失效及事故分析必须从轴承的工作条件(载荷、转速)、润滑、支承的整体结构(轴承的配置、配合)及损坏形式,使用计算、化验、分析等科技手段及推理的方法来判断轴承的损坏原因。

  对轴承进行故障调查的相关推荐如下:

  -从轴承监控装置上得到运转数据、分析记录和图表;

  -提取润滑剂样品,以确定润滑条件;

  -检查轴承的外部影响环境,包括设备问题;

  -在安装条件下评定轴承;

  -标识安装位置;

  -拆卸轴承及零件;

  -标识轴承及零件;

  -检查轴承支承面;

  -评定轴承;

  -检查单个轴承或轴承零件;

  -需要时,可将上述检查项目的结果向专家汇报和咨询。

  上述的调查内容都与轴承失效密切相关,都存在着导致轴承失效的可能性,因此必须进行一一认真调查分析。在上述调查的基础上,对有关项目如材料、润滑剂等进行检测化验。必要时应对轴承的选择及相关运行要素进行计算分析。这样才可能找出轴承失效或事故的真实原因。

  对轴承进行的故障分析必须遵循以下原则

  1.必须以事实为依证据,证实事故的性质;

  2.以科学分析方法和手段证实事故的起因;

  3.以合理的逻辑思维方法、推理事故发生的全过程;

  4.根据分析和判断提出防止事故发生的措施;

  同时事故分析的检验标准是:提出改进措施,在同一部位不再重复出现同类性质的事故。


滚动轴承密封的形式分类和性能对比

  从应用角度来分析,滚动轴承包含滚动体、保持架、内、外套圈、润滑脂和密封;密封是防止流体或其他介质从轴承相结合面间泄漏,同时也阻止杂物如灰尘、空气、水等侵入的轴承内部。按密封件与被密封接触部位的相对运动状态可将密封形式分为动密封与静密封两大类。  (1)静密封  静密封是指:密封件与被密封接触部位无相对运动的被称为静密封。静密封是依靠封闭接合面间的间隙及预压以实现密封功能。  (2)动密封  动密封是指:密封件与被密封接触部位有相对运动(直线移动或旋转运动)的被称为动密封。由于动密封的密封接触部位与被密封接触部位存在相对运动,所以不能单一依靠封闭接合面间的间隙及接触的紧密程度以实现密封,因为接合面封得越紧,接合表面相对运动时的摩擦阻力就越大,导致接合面发热,密封部位失效、密封功能失败。因此动密封除依靠封闭接合面间的间隙及接触的预压外,还需要依靠接合面间的流体膜的机理实施密封作用。  图1. 滚动轴承部位的主要密封形式  按密封件与被密封部位的接触状态可分为:接触式与非接触式两大类;  (1)非接触式密封—是指密封部位与被密封部位之间存在间隙的一种密封形式。  (2)接触式密封——是指密封部位与被密封部位之间不存在间隙,以轻微接触或直接接触的一种密封形式。  图2.非接触式密封与接触式密封的性能比较

2026-05-24

滚动轴承点接触及接触应力分布情况

  滚动轴承是一种典型而复杂的摩擦副单元,按摩擦学的摩擦形式分类,滚动轴承几乎包罗了全部的各种类型的摩擦形式。  滚动轴承所有的零部件之间的相互运动形成了不同方向、不同速度的滚动与滑动摩擦,在实际运行过程中这种运动摩擦大多数是处于边界与混合润滑状态。轴承内旋转的零部件与所使用的润滑油、润滑脂之间会发生流体或类似流体的搅拌运动摩擦,润滑油、润滑脂及固态、固体润滑介质内都存在自身的内摩擦。在外界负荷的作用下轴承内部滚动体与滚道接触部位的变化,会导致轴承内相互运动状态的改变,出现旋转摩擦或混合运动摩擦,同时不同结构的滚动轴承也会导致各类轴承之间的摩擦状态的差异性等。上述各种摩擦形式都将对整体轴承的运动状态如:温升、摩擦力矩、零部件接触表面的形态等带来不同程度的影响与伤害,都会影响轴承的正常使用寿命,因此对轴承及轴承系统的摩擦状态的分析、分类是滚动轴承摩擦学的基础及主要的部分。  轴承的滚动体与内、外滚道之间的接触处是承受负荷及传递运动的部位,因此是轴承摩擦、磨损容易发生的区域。当轴承在负荷作用下运转时由于接触处的材料表面并非处于完全刚性状态,所以在接触处的接触应力分布、摩擦状态等都与滚动体与滚道的接触形式有关,滚动轴承的滚动体与内、外滚道之间的接触形式分为:点接触和线接触两大类型。  点接触是指不承受载荷时两物体在一点接触。对滚动轴承而言,所有球轴承的球(滚动体)与内外滚道都处于点接触状态。以深沟球轴承为例;钢球与滚道在无负荷状态下呈一点接触,而在负荷作用下,由于接触处的材料表面并非处于完全刚性状态,因此钢球与滚道的,接触处将由点扩展成一个接触面。接触面在与接触法线垂直的平面内的投影为一个椭圆。椭圆的长(X)轴的长度为2a,短(Y)轴的长度为2b。接触处的大接触应力σmax发生在椭圆的中心。随着与椭圆中心的X与Y轴的距离变化,接触应力逐步减小。同时随着钢球与滚道的曲率变化及外界负荷的大小即方向(指径向与轴向)的变化,接触椭圆的大小、位置及椭圆区域内的压力分布也会发生相应的变化。  属于点接触类型的滚动轴承有向心球轴承、角接触球轴承、推力球轴承及所有“球类”轴承。  从两圆相切为一点的概念分析,弧形滚子与弧形滚道面的接触也属于点接触状态,如调心滚子轴承、推力调心滚子轴承也属于点接触类型的轴承。但与球轴承的不同之处在于其滚动体与滚道接触处的接触弧形大得多,在载荷作用下由于结构差异其接触椭圆面积的变化、载荷的分布都会有所不同,因此调心滚子轴承、推力调心滚子轴承的摩擦系数比球轴承大,承受载荷的能力也大。  不论是球轴承或弧形接触的滚子轴承,其滚动体与滚道接触区域都会形成一个椭圆的接触区域,因此接触应力分布是不均匀的,所以在同一个接触区域内,其运动及摩擦形式、磨损的形貌也有差异。  

2026-04-10

滚动轴承的拆卸方法及要领

  进行定期检查或更换轴承时,需要实施轴承的拆卸作业。拆卸后,如果该轴承还要继续使用,或者有必要对轴承进行状态调查时,应与安装时同样小心细致来进行拆卸作业。应注意不能损伤轴承及各部件。特别是,拆卸过盈配合的轴承时,由于作业难度较大,因此,在轴承设计阶段,厂家应对轴承外围结构等问题作充分的考虑,使轴承易于拆卸。同时,根据具体需要,能事先设计制作拆卸工具。  拆卸作业前,必须根据图纸,对拆卸方法、顺序等进行研究,同时,对轴承的配合条件等进行调查,以期拆卸作业万无一失。  另外,对有损伤的轴承作调查时,为确保与拆卸前的状态相同,也应如上所述极为小心地进行。在拆卸过程中,注意不要损伤轴承,也不应任意拭掉润滑脂或除掉垃圾(脏物)或金属粉等物。若不注意这些,则有可能导致查不出真正的损伤原因。  轴承的配合较松时,一般较易进行拆卸作业。  但进行过盈配合的轴承拆卸时,应切记小心注意。  (1)外圈的拆卸  过盈配合外圈简单有效的拆卸方法,是在轴承座圆周上开有三个螺丝孔以备拆卸作业时使用拆卸专用螺栓。除拆卸作业以外,平时这三个螺丝孔以旋塞封闭住。如果是以贯穿螺栓固定前后封盖的轴承座,需使用可同时支撑轴承内圈外圈的特殊螺母,以防止因拉拔造成内圈外圈沟道产生压痕或出现损伤,这是极为重要的注意事项。  虽然根据情况,也可采用对轴承座加温后再进行拆卸作业的方法。但是应注意,如不均匀加热整个圆周,则可能造成轴承座变形或损坏。另外,如果因加热时间过长导致轴承也随之膨胀,会引起不易拔出的后果,因此应对此充分注意。  (2)内圈的拆卸  过盈配合内圈的拆卸,作业并不比安装时简单。拆卸内圈时,常使用带爪的拉拔工具。但如果采用拉拔外圈的方法,有时会造成滚道压痕而使轴承受损。  在轴的挡肩部分,先开设二、三条槽,再放上垫板,并用锤子敲击以拔出内圈。这种方法简单易行,是拆卸以较小过盈量压入轴的内圈时的方法。但是,作业时如果敲击过于激烈,则可能会使垫板滑移,造成内圈的小凸缘等受损。因此,借助一个两分式的环,将打击力通过中介的环来传导,这样的方法较为安全可靠。  而较安全的方法,即加一个套管来敲打的方式。使用螺丝或压力机也是较好的方法。

2026-04-13
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