軸承在(zài)設備中的應用相當廣(guǎng)泛，軸承壽命極其關鍵。據統計，旋轉機械的故障中軸承的損(sǔn)壞故(gù)障約占30%，而這些根源很簡單，例如貨物列車脫(tuō)軌事故，據調查發現軸箱(xiāng)中的(de)一個軸承過熱(如圖(tú)1)，導緻車軸(zhóu)斷裂，造成車廂傾覆、交通中斷(duàn)數小時，事故損失巨大(dà)。

圖1 軸箱軸承

軸承故障損傷根(gēn)源分析：

軸承是大部分(fèn)設備(bèi)的核心部(bù)件，一旦軸承失效，設(shè)備就會停(tíng)止，找到根源以避免事故(gù)再次發生就顯得尤為重要。實際上，軸承一旦受損，它就會(huì)逐漸惡化直(zhí)到無法工作，那時故障發生的所有證據可能都被破壞了。

如圖2 揭示了(le)損傷從小到大(dà)的整個過程，外部顆粒(污染物)進入軸承，運動中産生凹(āo)痕(hén)(污(wū)染物被壓入滾道)。凹痕邊(biān)緣會升高，所以凹痕看起來像個坑。滾道局(jú)部幾何形(xíng)狀發(fā)生改變，使得這個(gè)區域無法形成良(liáng)好油膜把接觸表面分離開來，結果造成材(cái)料疲勞。最初是(shì)表面(miàn)出現裂縫，最後是受損區(qū)域剝(bāo)落，随着繼續運轉，剝落不斷加(jiā)劇。到後來，受損區域變得如此之大(dà)，最初的受損點(即凹痕)完全消失。此(cǐ)時對受損(sǔn)軸承進(jìn)行檢查，已很難發現問題的根源(yuán):即可能由于密封不好緻使污染物進入軸承。

圖2 軸承損傷的發展

每種故障都有其特有的(de)特性，通過觀察損傷狀況(kuàng)有可(kě)能确(què)定故(gù)障根源。下面相關軸(zhóu)承損傷類(lèi)型和軸承損傷的根源

1、磨損

磨損是(shì)滾動軸承最常見的故障之(zhī)一，通常是由異物(wù)引起研磨損傷、擦傷、槽痕(hén)、圓周(zhōu)線痕或碎屑污染，分磨耗磨損和粘滞磨損兩大(dà)類。

磨耗磨損是由(yóu)于軸(zhóu)承内部有微小異物，它們可能是來自(zì)外部或内部的污染顆粒，比如齒輪帶來的金屬微粒或碳化物(wù)。這些顆粒(lì)将磨損或(huò)研磨(mó)滾道和滾動體，在圓錐滾子軸承中(zhōng)，滾子端面(miàn)和内圈擋邊的磨損程度遠比(bǐ)滾道嚴重，這種磨損将造成軸向遊隙或(huò)内部間隙擴大，進(jìn)而降低軸承壽命，導緻軸承偏心。此(cǐ)外，磨損也會影響軸承所在機器的其他零件。污染物能進入軸承(chéng)内(nèi)部，通常是(shì)密封圈嚴(yán)重磨損或失效(xiào)(或沒(méi)有)。潤滑劑分析可能會發現污染物的來源，從而有(yǒu)助于找到(dào)解決問題的方(fāng)法。

粘滞磨損主要發生在輕負荷、潤滑不(bú)良、滾動體速度差(chà)較大從而産生滑動的接觸表面。例如，滾(gǔn)動體從無載區進入承載區的過程，滾動體在無載區失速，當重新進入承載區時獲得加(jiā)速。這将導緻(zhì)潤(rùn)滑(huá)膜撕破、滑動、發熱(rè)，導緻材料可能從滾動體(tǐ)轉移到滾(gǔn)道或從滾道轉移到滾動體上。早(zǎo)期階段(duàn)，外觀是發光表面，但很快它就變成無光表面，或多或少帶有粘上的材料。

2、疲勞

疲勞的表現形(xíng)式是剝(bāo)落，即軸承材料出現麻點或脫落，剝(bāo)落最初發生在滾道或滾動體上。

來(lái)自滾道表面下的疲勞是材料惡化，是由滾道表面下方的交變應力引(yǐn)起，最終導緻材料(liào)衰變。最初是出現裂縫，裂縫(féng)随軸承工作慢(màn)慢發展，當裂縫發展到表面(miàn)時，就發生剝落。

來自表面的疲勞通常由潤滑不(bú)足引起。潤滑劑的作用是建立油膜，把滾道與滾動體分(fèn)隔開來。當潤滑不良(liáng)時，會發生金屬與金屬的接觸(chù)。表面凸(tū)凹(āo)不平(突出部分)相互剪切，導緻表面出現剪切應力。由于材料疲勞(láo)，出現(xiàn)小裂縫，然後是微剝(bāo)落。最初由于表面粗糙度降低了，所以表面可能很(hěn)明亮光滑，但是如果持續發展(zhǎn)下去，表面就(jiù)會變(biàn)得無光，表面(miàn)破碎(suì)會越來越多，出現麻點。

3、機械腐蝕

浸蝕通常是由于軸承(chéng)座内溫度變化，内部空氣冷凝(níng)，水份不斷積聚而成(chéng)。而濕氣或水時常從破損或不适當的密封圈進入(rù)軸承，由于軸承滾(gǔn)道和滾動體表面精度(dù)極高，極易(yì)受到濕氣與水的腐蝕。相比其(qí)它損壞過程，發生得較快，能發展到材料深處(chù)導緻軸承嚴重損傷。空氣濕度過高(gāo)或用手指觸摸滾道，都能導緻這種(zhǒng)類型的腐蝕。因此做好防護非常重(zhòng)要。潮濕腐蝕通(tōng)常發生在靜止(zhǐ)狀态(tài)，處(chù)于深處的鏽會導緻軸(zhóu)承早期損(sǔn)壞。

摩擦腐蝕的根源是兩個承載面之間的微移動(dòng)。大多數情況下，這種(zhǒng)摩擦腐蝕(shí)發生在軸承外徑和軸承座之間和軸承孔和軸之間，微移動主要由滾動體(tǐ)經過時産生的循環負荷引起。配合不好、軸彎(wān)曲或接(jiē)觸面有缺陷，都能導緻或加速摩擦腐蝕的發生。空氣(qì)能進入沒有保護的(de)表面，加速腐蝕的發展。形成的氧化鐵，體積要比純鋼大得多，造成材料變大，應力(lì)升高，甚至對(duì)軸承滾道也是這樣，從(cóng)而導緻(zhì)過早性的表面下疲勞。摩擦腐蝕容易造成軸承圈開裂。

假硬化也是一種摩擦(cā)腐蝕，發生(shēng)在滾動體(tǐ)和滾道(dào)間的接觸區域，是循環(huán)振動引(yǐn)起的(de)塑性接觸面微移動和回彈所緻。由于(yú)它是發生在軸(zhóu)承靜止和(hé)承載時，所以損(sǔn)傷出現在(zài)滾動體節圓處。根據振動的強度、潤(rùn)滑條件和負荷，腐(fǔ)蝕和(hé)磨損(sǔn)可能同時發生，在滾道上形成淺凹陷(xiàn)。通常，振動會導緻潤滑劑的局部缺失、金(jīn)屬與金屬接觸和磨耗磨損。凹陷處(chù)外觀通常變得無(wú)光，經常(cháng)褪色，有時(shí)因為發生潮濕腐蝕而略帶紅色。偶(ǒu)爾凹陷處呈現(xiàn)光亮(liàng)表面，可能主要是因為仍(réng)有潤滑(huá)劑(jì)，還沒有發生磨耗磨(mó)損。假硬化損壞能導緻球軸承(chéng)的球面出現空洞，滾子軸承出現線條。

4、電腐蝕

當電流通過軸承時，将會(huì)通過滾動體在内、外圈間傳導，可能出現過高電壓造成(chéng)的損傷。接(jiē)觸表(biǎo)面發生的過程與電弧焊(小接觸面(miàn)上的高密度電流(liú))類似，材料被加熱到回火至融化等不同程度。在材料被回火、再硬化或融化的地方，外觀出現大小不一的褪(tuì)色區。在材料融化的地方，形成大約0.1mm 至 0.5mm 的坑。

同樣，電流洩漏也能造成損傷，電流洩(xiè)漏來自通過軸承的雜散電流，而雜散電(diàn)流通常是由頻率(lǜ)變化引起的(de)。主要的可見損傷是凹槽，形似洗衣闆圖案。這(zhè)些凹槽的形狀(zhuàng)，在球軸承呈接(jiē)觸橢圓，在滾子軸承呈(chéng)接(jiē)觸線，滾動(dòng)體通常出現均勻的褪色。相比過高電壓損傷，在電流洩漏中，電流(liú)通過的區域更大，結果電流密度變小，損(sǔn)傷溫度也較低。因此(cǐ)主要的可見(jiàn)損壞是回火效(xiào)應，即軸(zhóu)承表面變軟。當用高倍放大鏡觀(guān)察損傷部位，通常也能看到坑。

5、塑性變形

靜态負荷或沖擊負荷可産生過(guò)載，從而導緻塑性變形，在滾道上(shàng)形成凹痕。通常安裝不當是産生此(cǐ)問題的根源，即在(zài)軸承圈上用(yòng)力不當，從而在滾動體上産生沖擊負荷(hé)。碎屑(xiè)造成的凹痕(hén)是因為外(wài)部顆粒(lì)(污染物)進入軸承(chéng)，被滾(gǔn)動體壓入滾道。凹痕的大小和形狀取決于顆粒的性質。凹痕處滾道的幾何形狀被(bèi)破壞，潤(rùn)滑受到影響。表面出現應力，疲勞導緻(zhì)表面過早剝落。

搬運造(zào)成的凹陷是由于軸承表面被硬的尖銳物體(tǐ)碰壞。由于軸承(chéng)表面精度極高，當局(jú)部過載，比如軸承掉落地上，就可(kě)能會在表面磕出凹痕(hén)，從而讓軸承無法工作。

6、破裂和開裂

受壓破(pò)裂是因為局部過載或(huò)應(yīng)力過高，造成應力集中超過(guò)了材料的抗拉強(qiáng)度所緻。常見是野蠻拆(chāi)裝軸承 (沖擊)或圓錐座或襯套擰得(dé)太緊。當用榔(láng)頭和硬鑿直(zhí)接敲打軸承圈，可能導緻形成微小的(de)裂縫。當軸承投入使用時，軸承圈可能有小片脫落。而安裝時圓錐座或襯套擰得太緊，結果軸承圈出現抗拉應(yīng)力(lì)(圓周應力)，當軸承投入使用時産生裂縫。

疲勞(láo)破裂開始于彎曲狀态下應力(lì)超過疲勞強度時。最初出(chū)現一條裂縫，然後不(bú)斷增多，最後整(zhěng)個軸承圈或保(bǎo)持架開裂。當使用緊配合時可能出現疲勞破裂，因為緊(jǐn)配合可能産生很高的圓周應力。然後交變應(yīng)力和圓周應力共同(tóng)作(zuò)用，造成軸承圈的過早疲勞，整個圈裂開。

熱開裂産生于兩個表面相互嚴重摩擦時，産生的摩擦熱(rè)導緻裂縫，通(tōng)常與滑動方向(xiàng)成(chéng)直角。

很多軸承(chéng)故障(zhàng)都可以避免。深入的軸承損傷(shāng)根源分析可以找到問題根源，通過采取适當的措(cuò)施，能提前(qián)避免故障再次發生(shēng)，降低故障成本。