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轴承失效分析


存在圆度偏差的轴承座
过度配合——预负荷
过度配合——预负荷
偏心径向负荷
不平衡负荷
滚动接触面-偏离运行轨道
偏斜 Misalignment
轴承座孔 HOUSING 中心线 BORE
轴中心线
SHAFT
偏斜 Misalignment
小端面载荷集中Stress on small end
偏斜 Misalignment


腐蚀损坏
侵蚀性物质引起的腐蚀
轴承外圈内侧出现“孔穴” 腐蚀 滚道表面出现黑色的蚀痕
腐蚀损坏
外圈的滚道出现黑色腐蚀 水渗入润滑脂
潮湿引起的腐蚀
锈蚀
锈蚀带来 的失故障
六、划 痕

打滑:在没有施加负荷的情况下滚子与滚道的滑动磨损产生划 痕 现象 滚道表面发生蠕变 滚子表面产生麻点 原因 在贫油和低承载区内,滚动体在 滚道上打滑并在进入承载区时加 速 急剧变速 措施 提高预紧力或减小轴承游隙 使用较低承载能力的轴承 保证足够大的载荷 (试运转) 改善润滑剂
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润滑不当引起的表面初始疲劳
润滑不当造成磨损的过程
外部颗粒引起疲劳损坏
异物会造成研磨损伤、擦伤、槽痕、圆周线痕或
碎屑污染等影响
补救措施: 1.彻底清理轴承及其配合件,可能的话可进行涂 层处理。 3.改善密封结构,防止杂质再次进入轴承
4.操作前冲洗油路,过滤润滑油
疲劳损坏
对中不良引起疲劳裂痕
组合式深沟球轴承
绝缘涂层
九、密封圈损坏
密封圈的横截面新旧对比
新的密封圈 用旧的密封圈
密封圈损坏
贫油或工作温度过高造成密封唇处出现磨损和破裂
轴承失效后,我们应该做什么?
判断分析步骤:
分析轴承所在位置能承受径向还是轴向的力 判断轴承的运转轨迹 检查滚动体(如外圈直径和端面) 判断挡边与滚子或保持架的接触 判断保持架
保持架损坏
现象:保持架边缘出现磨损
原因:
润滑剂中含有硬质颗粒
贫油或润滑剂选择错误 补救措施: 确保装配环境清洁 过滤润滑剂 确保足够润滑
七、保持架损坏
现象:保持架外径面被轴承外圈擦伤
原因: 转速太快
保持架选型错误
补救措施: 选择适合的保持架
保持架损坏
由于振动应力导致保持架铆接处断裂
四、疲劳损坏
经典疲劳引起裂痕
症状: 轴承材料出现麻点或脱落,我们通常叫蚀损斑。 原因: 润滑不良(贫油),或受污物的作用而产生的。
由于滚珠的几何变形和弹性变形。在剧烈变化的荷载下润滑油膜破裂, 造成金属与金属的摩擦(球与滚道),引起接触表面由于粘连作用而发 生破裂,也就是蚀损斑。
疲劳损坏-外部颗粒引起疲劳裂痕
检测到的初期阶段失效
经过1000小时运转后的失效
经过1200小时运转后的失效
在出现蚀损斑后如未及时发现,它会沿循环方向呈V型扩展,越来 越大,导致轴承失效
疲劳损坏-外来颗粒污染
软质颗粒引起的凹痕较浅并有 较平的边缘突起
硬质颗粒引起的凹痕深并有高 的边缘突起
脆性(尖锐性)颗粒在轴承运转中 破碎,并引起具有高边缘突起 的大量凹痕
圆锥滚子轴承端面的划痕
滚子与挡边接触面
当滚子的端面与挡边接触时,在挡边或滚子 的端面上产生的咬粘现象
主要原因: 重载和/或高速下润滑不充分
滚子端面(与挡边)粘性磨损
滚子与挡边接触面
原因 球面滚子轴承上过大的轴向力 高温(热膨胀引起预载) 预防措施 恰当调整轴承安装位置 改善润滑 (提高润滑剂粘度, EP添加剂, 润滑剂量)
操作造成的损坏
– 局部过载 – 由坚硬/锋利的物 体造成的刻痕
安装使用不当造成的失效
操作造成的损害
八、本地加热 可导致熔化和/或 焊接现象的产生 – 放电痕达到100 µm
电压过高引起的腐蚀现象
电蚀磨损——电压过高
电流通过引起的失效
过电流损坏
深沟球轴承在连续过电流的情况下造成外圈连续沟槽的条纹。
判断轴承所在位置和接触面
失效原因查找



收集运行数据、监控数据 采集润滑剂样本 检查轴承环境 评估安装条件下的轴承状态 标记安装位置 卸下、标记并包装轴承和零件 检查轴承座
进行分析



检查轴承和零件 记录目测的观察结果 使用失效模式排除不可能的原因并确 定实效的根本原因 如需要联系外界人员以获得帮助 若有必要开始修理
影响轴承性能的主要因素
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安装
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轴承性能
球面滚子轴承保持架出现断裂现象
由于采用了不当的加热设备进行加热,导 致塑料保持架出现烧融现象
过载
– 静态或冲击负荷 – 塑性变形 – 滚动元件间隔出现凹陷现象 – 操作造成的损坏
过载导致保持架塑性变形
安装中出现的损坏(敲击过载)
颗粒造成的凹痕
– 局部过载 – 颗粒的过度滚动 = 凹痕 – 由低碳钢/硬化钢/硬质矿物颗粒造成
不匀称磨损Uneven wear
滚动接触面-磨损痕迹
深沟球轴承内径的运转轨迹倾斜 (偏移) 圆锥滚子轴承滚动接触面疲劳磨损

原因

轴承安装不当 贫油或润滑剂中有水分污 染 现象 低承载区滚道暗灰 高承载区压力抛光


运转温度过高 (在工作温度下 润滑剂的粘度过低) 措施 提高润滑及润滑剂的粘度 调整轴承安装位置
二、滚动接触面出现的失效现象
从不同的运转轨迹可以 看出不同的载荷方式,是 点载荷还是圆周载荷
常规径向负荷区域
常规径向负荷区域
360°
150°
旋转内圈负荷
常规径向负荷区域
150°
360°
组合(径向和轴向)负荷
轴向(推力)负荷
滚动接触面-偏离运行轨道
带有隐患的运行轨迹
轴承座偏心(偏斜)
轴偏心(偏斜)
原因:
-轴承打滑 -配合太紧 -轴不匀整粗糙 -圆度超差 -外圈支撑不好
补救措施:
-改善润滑 -正确选择配合 -修正轴表面 -改善轴圆度 -提高相关支撑
滚动接触面-布氏压痕
深沟球轴承承受巨大轴向 力时挤压球导致压痕
失效原因:
轴承轴向过载,超过了最 大允许的赫兹应力
注意: 过载会导致轴承强烈破碎
滚动接触面-压痕
表面损伤引起的剥落
Point surface-origin spall 典型的轴向扩展
Typical, axial propagation
疲劳损坏
滚道表面出现与滚子节距相同的擦伤痕迹,滚子或滚
道变粗糟,表面材料的卷起。在对中不良的情况下, 异物粘附在滚子上导致冷擦伤。
疲劳剥落现象
边部偏载



Raceway滚道


Roller滚子
划 痕
润滑不当引起的擦伤 特征:
— 滚子或滚道沿轴向出现磨痕
原因: — 没有形成承载油膜
— 润滑剂污染
补救措施: — 采用高粘度且含有EP添加剂的润滑

— 缩短润滑剂的更换周期 — 对润滑剂进行过滤
— 改善密封
压痕和冲击
压痕 Brinnelling
假性压痕:磨损 False brinnell:fretting
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润滑
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过电流损坏
连续过电流产生的连续条纹
电流腐蚀
过电流损坏
过电流主要是静电、接线错误、接地不 当、绝缘不够而造成轴承严重损伤,主 要表现为局部熔化造成凹坑或连续凹槽 导致噪音和振动。
措施:使用绝缘轴承 (陶瓷镀层或陶瓷球轴承) 绝缘滚动轴承含有极耐磨损的氧化物陶 瓷层,可防止电流通过造成的损伤。
电流通过的解决方案

操作不当Handling Damage
凿伤 Gouging
操作不当Handling Damage
外圈边缘损伤 Cup edge damage
压痕 Brinnelling

真性压痕: 以滚子为间隔, 由不正当的操作或 冲击造成的凹痕
特征:
内圈沿轴向出现贯穿性裂纹
外圈沿轴向出现局部裂纹和破裂
疲劳损坏
滚动体滚过硬质颗粒时所产生的塑性变形
滚动体
突起区域 润滑油膜厚度
极端局部应力区域 材料塑性压缩区域 残余应力发展
WL40-01-95 D
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