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滾動軸承的質量評價與失效分析

滾動軸承的質量評價與失效分析


成品軸承精度

(一)尺寸精度

內徑

△ds:單一內徑偏差

△dmp:單一平面平均內徑偏差

Vdsp :單一平面內徑變動量

Vdmp :平均內徑變動量


外徑

△Ds :單一外徑偏差

△Dmp :單一平面平均外徑偏差

VDsp :單一平面外徑變動量

VDmp :平均外徑變動量


寬度:

△Bs :內圈單一寬度偏差

△Cs :外圈單一寬度偏差

VBs :內圈寬度變動量   

VCs :外圈寬度變動量

△Ts :(成套)軸承實際寬度偏差

 

2、旋轉精度

Kia :成套軸承內圈徑向跳動     

Kea :成套軸承外圈徑向跳動

Sia :成套軸承內圈軸向跳動    

Sea :成套軸承外圈軸向跳動

Sd:內圈端面對內孔的垂直度  

SD :外圈外表面對端面的垂直度

滾動軸承旋轉精度指標及含義


3、游隙

Gr:徑向游隙

Ga:軸向游隙


4、振動

振動加速度:Z    

振動速度:V


5、殘磁


6、保持架竄動量等



(二)零件精度


  • 圓度、波紋度

  • 輪廓、粗糙度

  • 滾動體尺寸精度

  • 直線度、凸度

  • 角度

  • 倒角

  • 各種形位公差

(三)原材料質量

  • 化學成分

  • 硬度

  • 低倍組織

  • 顯微組織、晶粒度

  • 非金屬夾雜物

  • 碳化物不均勻性

  • 脫碳層

  • 顯微孔隙

  • 其他

(四)熱處理質量

  • 硬度

  • 顯微組織

  • 碳化物網狀

  • 脫碳層深度

  • 裂紋

  • 回火穩定性

  • 殘余奧氏體晶粒度


(五)性能

  • 摩擦力矩

  • 剛度

  • 防塵性能

  • 密封性能

  • 漏脂性能

  • 溫升性能

  • 防水性能



(六)試驗

  • 臺架壽命試驗:強化試驗

  • 模擬試驗

  • 高溫、低溫

  • 高速、低速、正反轉

  • 變載荷

  • 擺動

  • 斷油

......


失效分析

失效模式類型

GB/T 24611——2020《滾動軸承  損傷和失效  術語、特征及原因》將于2021年6月1日正式實施

疲勞失效過程

粒磨損是潤滑不充分或外界顆粒侵入的結果,表面變暗至一定程度,隨磨粒的粒度和性質而異。由于旋轉表面和保持架上的材料被磨掉,這些磨粒數量逐漸增多,最終磨損進入一個加速過程,從而導致軸承失效。

涂抹:由于滾動體承載較輕并且在其反復進入承載區時,受到強烈的加速作用,因此,在滾動體和滾道之間會發生涂抹(滑傷);當載荷相對于轉速過小時,滾動體和滾道之間也會發生涂抹,這樣的涂抹也稱之為“輕載打滑”。打滑嚴重的情況下滾道表面會出現高溫變色痕跡。

由于潤滑不充分,擋邊引導面和滾子端面均會發生涂抹

   如果軸承內部存在顆粒物,當軸承旋轉時,則容易在擋邊處形成“Λ”狀壓痕


銹蝕防銹油失效、潤滑劑失效、軸承進水、包裝密封失效、人為失誤等導致產生銹蝕。

當潤滑劑中的水分或劣化的潤滑劑與其相鄰的軸承零件表面發生反應時,可在滾動體和軸承套圈之間的接觸區內發現一種特定形式的銹蝕,在深度銹蝕階段,接觸區在對應于球或滾子節距的位置將會變黑,最終產生腐蝕麻點。

偽壓痕(偽布氏壓痕)

對于靜止軸承,凹陷出現在滾動體節距處,并常變成淡紅色或發亮。這樣的凹陷通常在承載區內存在。

在旋轉過程中,由于發生振動而造成的偽壓痕則表現為間距較小的波紋狀凹槽。旋轉過程中的旋轉件的壓痕基本都是360度方向都存在的。

電蝕

當電流通過滾動體和潤滑油膜從軸承的一個套圈傳遞到另一套圈時,由于絕緣不適當或絕緣不良,在接觸區內會發生擊穿放電。在套圈和滾動體之間的接觸區,電流強度增大,造成在非常短的時間間隔內局部受熱,使接觸區發生熔化并焊合在一起。

塑性變形

靜止軸承承受靜載荷或沖擊載荷過載時,將導致滾動體與滾道接觸處發生塑性變形,即在軸承滾道上、對應于滾動體節距的位置形成淺的凹陷或凹槽。

當顆粒被滾輾時,在滾道和滾動體上將形成壓痕,壓痕形狀和尺寸取決于顆粒性質。

 軟質顆粒                 硬質鋼顆粒                    硬質砂礫

不同顆粒物造成的損傷

過載斷裂

由于應力集中超過了材料的拉伸強度造成的,也可因局部應力過大導致。

疲勞斷裂

在彎曲、拉伸、扭轉條件下,應力不斷超過疲勞強度極限就會產生疲勞裂紋,裂紋先在應力較高處形成并逐步擴展到零件截面的某一部分,最終造成過載斷裂。

熱裂是由滑動產生的高摩擦熱造成的,裂紋通常出現在垂直于滑動方向處。由于表面二次淬火以及高的殘余拉應力形成這兩個因素的共同作用,因此,淬硬的鋼件對熱裂比較敏感。

潤滑不良是導致軸承失效的一個常見因素。潤滑不良通常是指軸承使用時的潤滑劑(潤滑油、潤滑脂)不能給軸承提供正常的潤滑,導致軸承使用時出現磨損加劇、高溫等異常情況。導致潤滑不良的因素也很多,比如:潤滑劑自身失效,外界異物、水等侵入潤滑劑等。

不對中或偏載。軸撓曲后,內圈相對于外圈傾斜導致滾道邊緣承載,在滾道邊緣與油溝處形成剝落并向滾道中部擴展。

正常狀態下,調心滾子軸承應該是兩側承載一致,當軸向載荷過大或者承載不在軸承中心位置時,會導致一列軸承滾道承載異常,從而發生剝落。

保持架失效。保持架在軸承運轉過程中起到引導滾動體的作用。當軸承運轉時,潤滑不良或者頻繁加減速運動時,滾動體撞擊保持架,容易使得保持架表面出現裂紋 。

保持架兜孔的磨損甚至斷裂通常是因為套圈之間相互傾斜,導致保持架區域應力高所致。

(來源:軸承雜志社)



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