一、軸承失效模式

軸承失效最好按照其失效的根本原因進(jìn)行分類,但未必總是能夠很容易地將原因與特征(癥狀)或者失效機(jī)理與失效模式一一對(duì)應(yīng),大量相關(guān)的文獻(xiàn)也都證實(shí)了這一點(diǎn)。基于使用中的可見的明顯特征外觀,本標(biāo)準(zhǔn)將失效模式分為六大類和不同的小類，分類見下思維導(dǎo)圖。

二、磨損

2.1 概述

磨損指在使用過程中,兩個(gè)滑動(dòng)或滾動(dòng)/滑動(dòng)接觸表面相互作用造成材料的不斷 移失。

2.2磨粒磨損

磨粒磨損(顆粒磨損,三體磨損)是存在硬顆粒時(shí)由于滑動(dòng)產(chǎn)生的材料移失,當(dāng)一硬的表面或顆粒滑過另一表面時(shí),通過切削或犁溝作用而從該表面移除材料。磨損后表面會(huì)發(fā)生某種程度的變暗,磨粒的粗細(xì)和特性不同,變暗程度不同(見圖1)。

圖1 調(diào)心滾子軸承內(nèi)圈上的磨粒磨損

由于旋轉(zhuǎn)表面,可能還有保持架(見圖2)上的材料被磨掉,磨粒數(shù)量逐漸增多,最終磨損進(jìn)入一個(gè)加速過程,從而導(dǎo)致軸承失效。

圖2 金屬實(shí)體保持架兜孔上的已發(fā)展的磨粒磨損

雖然表面一般會(huì)有一定程度的變暗,但當(dāng)磨粒非常細(xì)時(shí)會(huì)發(fā)生拋光效應(yīng),形成非常亮的表面(見圖3)。

注:滾動(dòng)軸承的“跑合”是一自然的短期過程,此過程之后,運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)(如噪聲或工作溫度)將趨于穩(wěn)定,甚至得到改善。由此,運(yùn)行軌跡可見,但這并非表示軸承受到損傷。

圖3 圓錐滾子軸承滾子大端面和內(nèi)圈大擋邊表面及滾道上的磨粒磨損

2.3 黏著磨損

黏著磨損是材料從一表面轉(zhuǎn)移到另一表面,并伴隨有摩擦發(fā)熱,有時(shí)還伴有表面回火或重新淬火。這一過程會(huì)產(chǎn)生局部應(yīng)力集中并可能導(dǎo)致接觸區(qū)開裂或剝落。

在潤(rùn)滑不充分的情況下,當(dāng)發(fā)生滑動(dòng)且摩擦帶來的局部溫升引起接觸面黏著時(shí),發(fā)生涂抹(滑傷、黏結(jié)、劃傷、粗化),導(dǎo)致材料轉(zhuǎn)移。假如滾動(dòng)體受載過小并在其再次進(jìn)入承載區(qū)時(shí)受到強(qiáng)烈的加速作用,則在滾動(dòng)體和滾道之間常常會(huì)發(fā)生涂抹(見圖4,圖5)。在涂抹嚴(yán)重的情況下會(huì)發(fā)生咬黏。與磨粒磨損的逐漸積累過程相反﹐涂抹常常是突然發(fā)生。

由于潤(rùn)滑不充分,擋邊面和滾子端面也會(huì)發(fā)生涂抹(見圖6)。對(duì)于滿裝滾動(dòng)體(無保持架)軸承，受潤(rùn)滑和旋轉(zhuǎn)條件的影響﹐滾動(dòng)體之間的接觸處同樣會(huì)發(fā)生涂抹。

如果軸承套圈安裝在軸上或軸承座中時(shí),夾持力不足而導(dǎo)致套圈相對(duì)其支承面移動(dòng)(蠕動(dòng)),則會(huì)在軸承內(nèi)徑面、外徑面或軸、軸承座孔支承面上發(fā)生涂抹(也稱膠合)。

由于兩零件直徑之間存在微小差異,造成其周長(zhǎng)也存在微小差異。因此﹐相對(duì)于套圈旋轉(zhuǎn)的徑向載荷使兩零件在一系列連續(xù)點(diǎn)處發(fā)生接觸,兩接觸零件以微小差速相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。套圈相對(duì)其支承面以微小轉(zhuǎn)速差所作的這種滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)稱為“蠕動(dòng)”。

發(fā)生蠕動(dòng)時(shí),套圈和支承面接觸區(qū)內(nèi)的粗糙峰被滾碾,使套圈表面呈現(xiàn)光亮外觀。在蠕動(dòng)過程中滾碾經(jīng)常發(fā)生,但不總是伴有套圈和支承面接觸處的滑動(dòng),因而還可看到其他損傷﹐如擦傷印痕、微動(dòng)磨蝕和磨損。在某些承載條件下,當(dāng)套圈和支承面之間的過盈量不夠大時(shí),則以微動(dòng)磨蝕為主。

此外,徑向采用間隙配合時(shí),套圈端面和其軸向鄰接面之間也會(huì)發(fā)生蠕動(dòng),嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致橫向熱裂紋，最終引起套圈開裂(見圖9)。

圖8 圓錐滾子軸承內(nèi)圈小端上的熱裂紋