论文部分内容阅读
摘 要:在工业电机中,滚动轴承是不可缺少的基础部件之一,也是最易造成损坏的一种机械零件,因此分析滚动轴承的失效原因及找到有效的防治措施就变得尤为重要。
关键词:滚动轴承失效分析防治措施
中图分类号:TG115 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)07(a)-0041-01
1前言
滚动轴承是旋转机械中的重要零件,它具有摩擦系数低、运动精度高、成本低廉、互换性好及对润滑剂黏度敏感性低等优点,但它同时也具有承受冲击能力差、滚动体上载荷分布不均匀等缺点。因此在工业电机运行中常会出现轴承发热、产生噪声,甚至整个轴承烧毁等现象,这将直接影响到企业的生产工作,因此分析滚动轴承的失效原因及找到有效的防治措施就变得尤为重要。
2滚动轴承的失效分析
2.1 轴承的疲劳剥落
轴承的内外滚道和滚动体表面在正常工作状态下既承受载荷又产生相对滚动,在周期性的交变载荷的作用下,产生交变应力,随着轴承使用的时间延长,这个应力的循环次数越来越多,达到一定的数值后,这些受力体就会出现疲劳小裂纹,继续下去,由于应力作用和润滑油的侵蚀,裂纹逐渐扩展,进而使表层发生剥落坑。如图1所示。疲劳剥落是轴承失效的主要形式,通常也是用滚动轴承的疲劳寿命表示轴承寿命。当出现疲劳失效后会造成轴承运转时冲击载荷、振动和噪声的加剧。
2.2 轴承的磨损失效
轴承的滚道和滚动体之间相对运动产生摩擦导致其工作表面金属不断磨损而形成的失效。电机中常见的磨损形式有磨粒磨损和粘着磨损两种。
磨粒磨损是由于轴承封闭不严,致使滚道和滚动体之间侵入了尘埃或其它硬质异物,它们充当了磨粒的角色,而在轴承工作表面形成犁沟状的擦伤。这时会造成轴承游隙增大、表面粗糙度增加。粘着磨损是由于润滑不良,局部摩擦生热,尤其是在频繁起动的电机中,电机的频繁起停大大增加了内外滚道和滚动体之间的滑动摩擦,造成局部变形和显微焊合现象,严重时表面金属可能局部熔化,接触面上作用力将局部焊接点从基体上撕裂而产生剥落区,从而使轴承运转精度降低,振动和噪声增大,甚至造成轴承报废。
2.3 轴承的锈蚀失效
轴承在运转当中由于受到水分、酸性或碱性物质的侵入,以及轴承停止工作后,温度下降,空气中的水分凝结,都可能引起轴承的生锈和腐蚀。此外,轴承在运转过程中还会受到微电流和静电的作用,引起电火花而产生点蚀,对高精度轴承由于表面锈蚀导致精度丧失而不能正常工作,如图2所示。
2.4 轴承的塑性变形
前述,当轴承内侵入硬物后可能因此磨粒磨损,但如果硬物的硬度很高,则会造成滚道和滚动体表面出现压痕,产生塑性变形。此外当轴承承受过大的冲击载荷或静载荷时,在其滚动体和内、外圆的滚道表面上,由于局部的接触应力过大,超过了轴承材料的弹性极限,从而引起塑性变形。出现塑性变形后会使滚动轴承运转过程中产生剧烈的振动和噪声,压痕引起的冲击载荷会进一步引起附近表面的剥落。
2.5 保持架损坏
滚动轴承由于装配或使用不当可能会引起保持架发生变形,此时保持架和滚动体之间的摩擦增大,甚至使某些滚动体卡死不能滚动,也有可能造成保持架与内外圈发生摩擦,此外会进一步使振动、噪声与发热加剧,导致轴承损坏。
2.6 断裂
滚动轴承工作中如果转速过高,润滑不良,或者载荷过高可能引起轴承零件断裂,也有可能是由于金属材料有缺陷和热处理不良而造成。此时轴承出现裂纹,加速劣化。
3 滚动轴承失效的防治措施
任何机械零件都有一定的使用寿命,滚动轴承也不例外,在合理使用和维护情况下也要定期更换。但调查结果表明,许多滚动轴承在没有达到预期寿命之前就已经损坏。因此,必须采取一定的有效措施来延长滚动轴承的使用年限。
3.1 严把滚动轴承质量关
滚动轴承在使用安装前,一是要清洗的特别干净,二是要检查内、外圈有无磨损,蚀点,滚动体有无麻点和变色,保持架是否扭曲、开裂。坚决杜绝不合格滚动轴承的使用。有些电机厂曾出现过这样的情况,电机出厂检验时噪声性能完好,但运抵客户处并安装运行时,噪声超标,经检查发现,是由于电机出厂后在运输过程中的颠簸所致。这就要求从供货、运输到装配前的检验都必须严格,把不合格的轴承排除在外。
3.2 正确安装滚动轴承
安装滚动轴承时,应垫以铜棒或木棒,然后锤击,严禁用榔头直击轴承,对轴承所施加的压力,平均分布在轴承的内圈(装轴)和外圈(装孔)上,切勿单方向施加压力,以防轴承倾斜挤压坏配合表面。同时要保证合理的轴承间隙,间隙过小,会造成轴承过热,轴件热伸长量得不到补偿而发生弯曲及轴向附加载荷增大；间隙过大,会造成转轴径向跳动、轴向窜动加大,及轴承滚动体受力不匀,致使轴承过早损坏。
3.3 合理维护滚动轴承
轴承在使用中应经常保持封闭良好,以防止润滑剂流失和侵入泥沙、杂物,降低润滑效果,加剧轴承的磨损。合理选择润滑剂,包括润滑剂的种类、添加量、再润滑时间间隔及再润滑量等,否则易出现疲劳失效及粘着失效。定期清洗和更换轴承润滑剂,一般情况下至少每年更换一次,有的轴承需要卸下来进行清洗、检查、润滑,那么在拆卸时应特别注意,施压不能通过滚动体传递,以避免损坏轴承保持架,有条件应尽量使用拉拨器将轴承缓缓拉出。
3.4 有效监控滚动轴承的运行
轴承在运转中,应经常保证轴承运转轻快,无杂音,发现问题,立即处理。
参考文献
[1] 周德廉,刘肖健,蒲亚鹏.煤矿机械滚动轴承的故障诊断及对策[J].煤矿机电,2006.
[2] 郑志祥,徐锦康,张磊.机械零件[M].高等教育出版社,2007.
[3] 滚动轴承失效分析及防治方法,百度文库.
[4] 沈庆根,郑水英.设备故障诊断[M].化学工业出版社,2006.
关键词:滚动轴承失效分析防治措施
中图分类号:TG115 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)07(a)-0041-01
1前言
滚动轴承是旋转机械中的重要零件,它具有摩擦系数低、运动精度高、成本低廉、互换性好及对润滑剂黏度敏感性低等优点,但它同时也具有承受冲击能力差、滚动体上载荷分布不均匀等缺点。因此在工业电机运行中常会出现轴承发热、产生噪声,甚至整个轴承烧毁等现象,这将直接影响到企业的生产工作,因此分析滚动轴承的失效原因及找到有效的防治措施就变得尤为重要。
2滚动轴承的失效分析
2.1 轴承的疲劳剥落
轴承的内外滚道和滚动体表面在正常工作状态下既承受载荷又产生相对滚动,在周期性的交变载荷的作用下,产生交变应力,随着轴承使用的时间延长,这个应力的循环次数越来越多,达到一定的数值后,这些受力体就会出现疲劳小裂纹,继续下去,由于应力作用和润滑油的侵蚀,裂纹逐渐扩展,进而使表层发生剥落坑。如图1所示。疲劳剥落是轴承失效的主要形式,通常也是用滚动轴承的疲劳寿命表示轴承寿命。当出现疲劳失效后会造成轴承运转时冲击载荷、振动和噪声的加剧。
2.2 轴承的磨损失效
轴承的滚道和滚动体之间相对运动产生摩擦导致其工作表面金属不断磨损而形成的失效。电机中常见的磨损形式有磨粒磨损和粘着磨损两种。
磨粒磨损是由于轴承封闭不严,致使滚道和滚动体之间侵入了尘埃或其它硬质异物,它们充当了磨粒的角色,而在轴承工作表面形成犁沟状的擦伤。这时会造成轴承游隙增大、表面粗糙度增加。粘着磨损是由于润滑不良,局部摩擦生热,尤其是在频繁起动的电机中,电机的频繁起停大大增加了内外滚道和滚动体之间的滑动摩擦,造成局部变形和显微焊合现象,严重时表面金属可能局部熔化,接触面上作用力将局部焊接点从基体上撕裂而产生剥落区,从而使轴承运转精度降低,振动和噪声增大,甚至造成轴承报废。
2.3 轴承的锈蚀失效
轴承在运转当中由于受到水分、酸性或碱性物质的侵入,以及轴承停止工作后,温度下降,空气中的水分凝结,都可能引起轴承的生锈和腐蚀。此外,轴承在运转过程中还会受到微电流和静电的作用,引起电火花而产生点蚀,对高精度轴承由于表面锈蚀导致精度丧失而不能正常工作,如图2所示。
2.4 轴承的塑性变形
前述,当轴承内侵入硬物后可能因此磨粒磨损,但如果硬物的硬度很高,则会造成滚道和滚动体表面出现压痕,产生塑性变形。此外当轴承承受过大的冲击载荷或静载荷时,在其滚动体和内、外圆的滚道表面上,由于局部的接触应力过大,超过了轴承材料的弹性极限,从而引起塑性变形。出现塑性变形后会使滚动轴承运转过程中产生剧烈的振动和噪声,压痕引起的冲击载荷会进一步引起附近表面的剥落。
2.5 保持架损坏
滚动轴承由于装配或使用不当可能会引起保持架发生变形,此时保持架和滚动体之间的摩擦增大,甚至使某些滚动体卡死不能滚动,也有可能造成保持架与内外圈发生摩擦,此外会进一步使振动、噪声与发热加剧,导致轴承损坏。
2.6 断裂
滚动轴承工作中如果转速过高,润滑不良,或者载荷过高可能引起轴承零件断裂,也有可能是由于金属材料有缺陷和热处理不良而造成。此时轴承出现裂纹,加速劣化。
3 滚动轴承失效的防治措施
任何机械零件都有一定的使用寿命,滚动轴承也不例外,在合理使用和维护情况下也要定期更换。但调查结果表明,许多滚动轴承在没有达到预期寿命之前就已经损坏。因此,必须采取一定的有效措施来延长滚动轴承的使用年限。
3.1 严把滚动轴承质量关
滚动轴承在使用安装前,一是要清洗的特别干净,二是要检查内、外圈有无磨损,蚀点,滚动体有无麻点和变色,保持架是否扭曲、开裂。坚决杜绝不合格滚动轴承的使用。有些电机厂曾出现过这样的情况,电机出厂检验时噪声性能完好,但运抵客户处并安装运行时,噪声超标,经检查发现,是由于电机出厂后在运输过程中的颠簸所致。这就要求从供货、运输到装配前的检验都必须严格,把不合格的轴承排除在外。
3.2 正确安装滚动轴承
安装滚动轴承时,应垫以铜棒或木棒,然后锤击,严禁用榔头直击轴承,对轴承所施加的压力,平均分布在轴承的内圈(装轴)和外圈(装孔)上,切勿单方向施加压力,以防轴承倾斜挤压坏配合表面。同时要保证合理的轴承间隙,间隙过小,会造成轴承过热,轴件热伸长量得不到补偿而发生弯曲及轴向附加载荷增大；间隙过大,会造成转轴径向跳动、轴向窜动加大,及轴承滚动体受力不匀,致使轴承过早损坏。
3.3 合理维护滚动轴承
轴承在使用中应经常保持封闭良好,以防止润滑剂流失和侵入泥沙、杂物,降低润滑效果,加剧轴承的磨损。合理选择润滑剂,包括润滑剂的种类、添加量、再润滑时间间隔及再润滑量等,否则易出现疲劳失效及粘着失效。定期清洗和更换轴承润滑剂,一般情况下至少每年更换一次,有的轴承需要卸下来进行清洗、检查、润滑,那么在拆卸时应特别注意,施压不能通过滚动体传递,以避免损坏轴承保持架,有条件应尽量使用拉拨器将轴承缓缓拉出。
3.4 有效监控滚动轴承的运行
轴承在运转中,应经常保证轴承运转轻快,无杂音,发现问题,立即处理。
参考文献
[1] 周德廉,刘肖健,蒲亚鹏.煤矿机械滚动轴承的故障诊断及对策[J].煤矿机电,2006.
[2] 郑志祥,徐锦康,张磊.机械零件[M].高等教育出版社,2007.
[3] 滚动轴承失效分析及防治方法,百度文库.
[4] 沈庆根,郑水英.设备故障诊断[M].化学工业出版社,2006.