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滚动轴承的质量评价与失效分析

滚动轴承的质量评价与失效分析


成品轴承精度

(一)尺寸精度

内径

△ds:单一内径偏差

△dmp:单一平面平均内径偏差

Vdsp :单一平面内径变动量

Vdmp :平均内径变动量


外径

△Ds :单一外径偏差

△Dmp :单一平面平均外径偏差

VDsp :单一平面外径变动量

VDmp :平均外径变动量


宽度:

△Bs :内圈单一宽度偏差

△Cs :外圈单一宽度偏差

VBs :内圈宽度变动量   

VCs :外圈宽度变动量

△Ts :(成套)轴承实际宽度偏差

 

2、旋转精度

Kia :成套轴承内圈径向跳动     

Kea :成套轴承外圈径向跳动

Sia :成套轴承内圈轴向跳动    

Sea :成套轴承外圈轴向跳动

Sd:内圈端面对内孔的垂直度  

SD :外圈外表面对端面的垂直度

滚动轴承旋转精度指标及含义


3、游隙

Gr:径向游隙

Ga:轴向游隙


4、振动

振动加速度:Z    

振动速度:V


5、残磁


6、保持架窜动量等



(二)零件精度


  • 圆度、波纹度

  • 轮廓、粗糙度

  • 滚动体尺寸精度

  • 直线度、凸度

  • 角度

  • 倒角

  • 各种形位公差

(三)原材料质量

  • 化学成分

  • 硬度

  • 低倍组织

  • 显微组织、晶粒度

  • 非金属夹杂物

  • 碳化物不均匀性

  • 脱碳层

  • 显微孔隙

  • 其他

(四)热处理质量

  • 硬度

  • 显微组织

  • 碳化物网状

  • 脱碳层深度

  • 裂纹

  • 回火稳定性

  • 残余奥氏体晶粒度


(五)性能

  • 摩擦力矩

  • 刚度

  • 防尘性能

  • 密封性能

  • 漏脂性能

  • 温升性能

  • 防水性能



(六)试验

  • 台架寿命试验:强化试验

  • 模拟试验

  • 高温、低温

  • 高速、低速、正反转

  • 变载荷

  • 摆动

  • 断油

......


失效分析

失效模式类型

GB/T 24611——2020《滚动轴承  损伤和失效  术语、特征及原因》将于2021年6月1日正式实施

疲劳失效过程

粒磨损是润滑不充分或外界颗粒侵入的结果,表面变暗至一定程度,随磨粒的粒度和性质而异。由于旋转表面和保持架上的材料被磨掉,这些磨粒数量逐渐增多,最终磨损进入一个加速过程,从而导致轴承失效。

涂抹:由于滚动体承载较轻并且在其反复进入承载区时,受到强烈的加速作用,因此,在滚动体和滚道之间会发生涂抹(滑伤);当载荷相对于转速过小时,滚动体和滚道之间也会发生涂抹,这样的涂抹也称之为“轻载打滑”。打滑严重的情况下滚道表面会出现高温变色痕迹。

由于润滑不充分,挡边引导面和滚子端面均会发生涂抹

   如果轴承内部存在颗粒物,当轴承旋转时,则容易在挡边处形成“Λ”状压痕


锈蚀防锈油失效、润滑剂失效、轴承进水、包装密封失效、人为失误等导致产生锈蚀。

当润滑剂中的水分或劣化的润滑剂与其相邻的轴承零件表面发生反应时,可在滚动体和轴承套圈之间的接触区内发现一种特定形式的锈蚀,在深度锈蚀阶段,接触区在对应于球或滚子节距的位置将会变黑,最终产生腐蚀麻点。

伪压痕(伪布氏压痕)

对于静止轴承,凹陷出现在滚动体节距处,并常变成淡红色或发亮。这样的凹陷通常在承载区内存在。

在旋转过程中,由于发生振动而造成的伪压痕则表现为间距较小的波纹状凹槽。旋转过程中的旋转件的压痕基本都是360度方向都存在的。

电蚀

当电流通过滚动体和润滑油膜从轴承的一个套圈传递到另一套圈时,由于绝缘不适当或绝缘不良,在接触区内会发生击穿放电。在套圈和滚动体之间的接触区,电流强度增大,造成在非常短的时间间隔内局部受热,使接触区发生熔化并焊合在一起。

塑性变形

静止轴承承受静载荷或冲击载荷过载时,将导致滚动体与滚道接触处发生塑性变形,即在轴承滚道上、对应于滚动体节距的位置形成浅的凹陷或凹槽。

当颗粒被滚辗时,在滚道和滚动体上将形成压痕,压痕形状和尺寸取决于颗粒性质。

 软质颗粒                 硬质钢颗粒                    硬质砂砾

不同颗粒物造成的损伤

过载断裂

由于应力集中超过了材料的拉伸强度造成的,也可因局部应力过大导致。

疲劳断裂

在弯曲、拉伸、扭转条件下,应力不断超过疲劳强度极限就会产生疲劳裂纹,裂纹先在应力较高处形成并逐步扩展到零件截面的某一部分,最终造成过载断裂。

热裂是由滑动产生的高摩擦热造成的,裂纹通常出现在垂直于滑动方向处。由于表面二次淬火以及高的残余拉应力形成这两个因素的共同作用,因此,淬硬的钢件对热裂比较敏感。

润滑不良是导致轴承失效的一个常见因素。润滑不良通常是指轴承使用时的润滑剂(润滑油、润滑脂)不能给轴承提供正常的润滑,导致轴承使用时出现磨损加剧、高温等异常情况。导致润滑不良的因素也很多,比如:润滑剂自身失效,外界异物、水等侵入润滑剂等。

不对中或偏载。轴挠曲后,内圈相对于外圈倾斜导致滚道边缘承载,在滚道边缘与油沟处形成剥落并向滚道中部扩展。

正常状态下,调心滚子轴承应该是两侧承载一致,当轴向载荷过大或者承载不在轴承中心位置时,会导致一列轴承滚道承载异常,从而发生剥落。

保持架失效。保持架在轴承运转过程中起到引导滚动体的作用。当轴承运转时,润滑不良或者频繁加减速运动时,滚动体撞击保持架,容易使得保持架表面出现裂纹 。

保持架兜孔的磨损甚至断裂通常是因为套圈之间相互倾斜,导致保持架区域应力高所致。

(来源:轴承杂志社)



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