轴承的失效分析及主动维护

摘要: 轴承是广泛应用于机械设备的零部件，是配套的精密零件，同时也是最易损坏的元件之一。机械的许多故障都与轴承有关，轴承工作性能的好坏直接影响到与之相关联的轴以及安装在轴上的齿轮乃至整台机器设备的性能。本文针对轴承常见损伤及失效的原因进行分析，并提出相应的维护方案，效果和意义明显。

关键词: 轴承 失效 诊断

中图分类号：TK263.6+4文献标识码：A

1 引言

近年来港口发展速度的逐步加快，各类机械设备已成为港口生产正常运行的重要因素。随着设备使用年限的增加，作为设备运行关键部位的轴承已逐渐出现故障，尤其是在电机上的滚动轴承。滚动轴承在使用过程中由于本身质量和外部条件的原因，其承载能力、旋转精度和耐磨性能等会发生变化。当轴承的性能指标低于使用要求而不能正常工作时，轴承就发生了损伤甚至失效[1]。轴承一旦发生失效等意外情况后，机器、设备将会停转，出现功能丧失等各种异常现象，因此在短期内查出发生的原因，并采取相应的措施成为关键。

2 常见的轴承损伤和失效分析

轴承的失效原因很多， 除了正常的疲劳剥落以外， 象失效的密封、过紧配合导致的过小轴承间隙或不良等因素都能留下特殊的失效痕迹和失效形式。

一般来讲，轴承的失效有1/3是因为轴承已经到了疲劳剥落期，属于正常失效；1/3 因为不良导致提前失效，1/3 因为污染物进入轴承或安装不正确，而造成轴承提前失效。轴承损伤和失效在很多不同的运行条件下都有可能发生，常见的轴承损伤和失效分析如下：

2.1．轴承噪音：

轴承在工作中允许有轻微的运转响声，如果响声过大或有不正常的噪音或撞击声，则表明轴承有故障。滚动轴承产生噪音的原因比较复杂：

轴承内、外圈配合表面磨损，导致轴线偏离了正确的位置，轴在高速运动时产生异响。

当轴承疲劳时，其表面金属剥落，也会使轴承径向间隙增大产生异响。

轴承不足，形成干摩擦，以及轴承破碎等都会产生异常的声响。

轴承磨损松旷后，保持架松动损坏，也会产生异响轴承的损伤。

2.2 轴承温度过高：

在机构运转时，安装轴承的部位允许有一定的温度，当用手抚摸机构外壳时，应以不感觉烫手为正常，反之则表明轴承温度过高。

轴承温度过高的原因有：油质量不符合要求或变质，油粘度过高；轴承装配过紧；轴承座圈在轴上或壳内转动；负荷过大；轴承保持架或滚动体碎裂等[2]。

2.3滚道表面金属剥落：

轴承滚动体和内、外圈滚道面上均承受周期性脉动载荷的作用，从而产生周期变化的接触应力。当应力循环次数达到一定数值后，在滚动体或内、外圈滚道工作面上就产生疲劳剥落。如果轴承的负荷过大，会使这种疲劳加剧。另外，轴承安装不正、轴弯曲，也会产生滚道剥落现象。轴承滚道的疲劳剥落会降低轴的运转精度，使机构发生振动和噪声。

2.4轴承烧伤 ：

烧伤的轴承其滚道、滚动体上有回火色。烧伤的原因一般是不足、油质量不符合要求或变质，以及轴承装配过紧等。

2.5塑性变形：

轴承的滚道与滚子接触面上出现不均匀的凹坑，说明轴承产生塑性变形。其原因是轴承在很大的静载荷或冲击载荷作用下，工作表面的局部应力超过材料的屈服极限，这种情况一般发生在低速旋转的轴承上。

2.6 轴承座圈裂纹：

轴承座圈产生裂纹的原因可能是轴承配合过紧、轴承外圈或内圈松动、轴承的包容件变形、安装轴承的表面加工不良等。

2.7 座圈滚道严重磨损：

可能是座圈内落入异物，油不足或油牌号不合适。

3 轴承的检查与维护

为使轴承在良好的条件下能够保持应有的性能并长期使用，必须对轴承进行检查和保养，检查与保养对预防故障是很重要的，在运转中要重点检查轴承的滚动声、振动、温度和剂。经过长时间的不断摸索，开展了对车辆设备轴承实施主动维护管理，取得了较好效果。

3.1 轴承的声音诊断

在设备工作时，通过听声音可以分析出一些问题。轴承噪音一种是轴承本身产生的，即轴承固有的噪声；另一种是轴承装机后才产生的噪声，与轴承本身的噪声无关。

固有噪声：滚道声是由滚动体与滚道接触时的弹性特性产生的，当轴承旋转时，滚动体在滚道上滚动而发出的一种连续而圆滑的声音；不正常的滚动摩擦声可发出“咯吱、咯吱”之类不舒服的金属摩擦异常声音，良好时不会发出这样的声音。所以在一般情况下不成问题，只有噪声增大之后才需注意。

与轴承制造有关的噪声：这里包括保持架噪声和颤音，保持架噪声主要发生在球轴承和圆锥滚子轴承中，当轴承旋转时由于保持架的振动以及保持架与滚动体发生撞击会发出声音。这种声音具有周期性，颤音(各种轴承)是有一定频率的声音，是由于滚道面上有较大的波纹度引起的振动而产生的。

使用不当引起的噪声：对于各种轴承均存在，当轴承滚道表面或滚动体表面受到碰伤、压坑、锈蚀，那么就会产生有一定周期的噪声和振动。当轴承在运转中有尘埃侵入时就会产生污物噪声，这种噪声是非周期性的，同样也伴有振动，其声音大小不固定，时有时无。

3.2轴承的振动监测

轴承的振动对轴承的失效影响很明显，例如：剥落、压痕、锈蚀、裂纹、磨损等都会在轴承振动检测中反映出来。

通过采用频率分析器和振动仪等可测量出振动的大小，通过频率分布可推断出异常振动的具体情况。但是测得的数值因轴承的使用条件或传感器安装位置等而不同，因此需要事先对每台机器的测量值进行分析比较后确定判定标准。

3.3 轴承的温度检测

通常轴承的温度随着运转开始慢慢升高1 至2小时后达到稳定状态。轴承的正常温度因机器的热容量、散热量、转速和负载而不同。轴承的温度可以通过红外检测仪测量，如果、安装不合适，则轴承温度会急骤上升，会出现异常高温，这时必须停机并采取必要的防范措施。

3.4加强管理工作

对滚动轴承的疲劳寿命和摩擦、磨损、温升、振动等有重要影响，没有正常的，轴承就不能工作。分析轴承的损坏原因表明，40%左右的轴承损坏都与不良有关。因此轴承的良好是减小轴承摩擦和磨损的有效措施。除此之外，轴承的还对散热、防锈、密封、缓和冲击等起作用。加强管理工作是延长车辆设备使用寿命的关键措施。搞好管理不仅要求操作人员，应按使用说明书的要求对轴承的部位进行按质、按量的定期加注或更换油，还应随时观察油质的变化情况和做好监测工作，发现问题及时整改。

4总结

轴承性能、水平和质量对机械设备的精度和性能的影响越来越大。因此，工作人员不仅要加强轴承日常维护保养和检查，而且要对轴承损伤和失效的现象及原因熟练了解和把握，使用听触法、温度测量法、脂检查法等检查是否存在故障现象。通过这些方法和以上介绍的故障分析及处理方法，可以尽早发现轴承存在的隐患，迅速解决问题，确保设备正常、安全和完好运转[3]。

参考文献

[1]梁华. 滚动轴承的失效分析[J].理化检验，2005，41.

[2]柳全成.异步电动机轴承跑套的危害及处理[J].电机与控制应用, 2006, 33(11): 52-53, 56.

[3]彭涛,江涛.滚动轴承的损伤及防止[J].轴承，2005，（9）:45-48.