常见轴承失效分析
浅谈风力发电机主轴轴承失效分析及解决办法
浅谈风力发电机主轴轴承失效分析及解决办法风力发电机主轴轴承是风能转换装置中的重要组成部分，其正常运转与否直接影响风力发电机的性能和寿命。
然而，在运行过程中，由于各种原因，风力发电机主轴轴承存在失效的风险。
本文将从失效原因、失效分析及解决办法等方面进行论述。
首先，风力发电机主轴轴承失效原因多种多样，主要包括以下几方面：1.过载与负荷不均匀：由于发电机长期工作在高速旋转状态下，风力过大或过小都会导致主轴轴承受到不同程度的负载，使其过载或负荷不均匀，从而引起失效。
2.润滑不良：风力发电机主轴轴承工作环境恶劣，尘埃多，容易导致润滑油污染，进而引发润滑不良，造成主轴轴承失效。
3.轴承偏心和振动：由于安装和使用不当，风力发电机主轴轴承可能出现偏心磨损，同时，振动也会在一定程度上加剧轴承失效。
常见的轴承失效形式主要包括以下几种：1.疲劳失效：轴承长期在复杂动载荷下工作，容易导致疲劳失效，主要表现为轴承表面的磨损和龟裂。
2.磨损失效：因为润滑不良、杂质进入轴承等原因，主轴轴承可能出现磨损失效，主要表现为表面磨损、脱落和腐蚀等现象。
3.弯曲失效：过载或负荷不均匀都会导致主轴弯曲变形，造成主轴轴承失效。
为了解决风力发电机主轴轴承失效问题1.加强检查和维护：定期对风力发电机主轴轴承进行检查，确保其润滑状态良好，及时更换磨损严重的轴承。
2.提高轴承负荷承载能力：采用高强度材料制造轴承，增加轴承的负荷承载能力以及寿命。
3.减小振动幅度：通过优化设计和加强安装质量，降低风力发电机的振动幅度，减少对主轴轴承的影响。
4.加强润滑管理：严格控制风力发电机主轴轴承的润滑油品质和污染控制，确保轴承良好润滑，减少摩擦磨损。
总之，风力发电机主轴轴承的失效对风力发电机的性能和寿命具有重要影响。
通过加强检查和维护、提高轴承负荷承载能力、减小振动幅度、加强润滑管理等措施，可以有效预防和解决风力发电机主轴轴承失效问题，提高风力发电机的可靠性和经济性。
轴承失效的九个阶段
轴承失效的九个阶段
轴承失效通常可以分为以下九个阶段：
1. 起始阶段：在此阶段，轴承可能会出现金属疲劳、表面裂纹、凹坑等初期损伤。
2. 弹性阶段：在此阶段，轴承可能会出现弹性变形，但通常不会对轴承的性能产生明显影响。
3. 塑性阶段：在此阶段，轴承可能会出现塑性变形，轴承内部的金属开始发生塑性变形，可能会导致轴承形状的改变。
4. 疲劳阶段：在此阶段，轴承可能会出现疲劳裂纹，由于长期的应力作用，轴承表面可能会出现微小裂纹，这可能会导致轴承的强度和耐久性下降。
5. 磨损阶段：在此阶段，轴承可能会出现磨损，由于长期摩擦和磨损，轴承表面可能会出现磨损、磨粒等现象。
6. 过热阶段：在此阶段，轴承可能会因为摩擦产生过多的热量，导致轴承温度过高，进而热膨胀、塑性变形。
7. 润滑不良阶段：在此阶段，轴承可能会因为润滑不良而出现干磨、润滑膜破裂等现象，进而导致轴承的运转不稳定。
8. 失效阶段：在此阶段，轴承已经无法正常工作，可能会发生严重
的磨损、断裂、脱层等故障，导致轴承失效。
9. 结束阶段：在此阶段，轴承已经完全失效，无法继续使用，需要进行更换和修复。
轴承失效形式及原因分析
轴承基本知识
轴承基本知识
轴承基本知识
轴承基本知识
我们车间目前使用的主轴承就是轧机轴承：粗中轧 轧辊和红圈辊箱均使用四列圆柱滚子轴承，CCR辊箱 使用为调心滚子轴承。 圆柱滚子轴承内径与辊颈采用紧配合，承受径向力 ，具有负荷容量大、极限转速高、精度高、内外圈可 分离且可以互换、加工容易、生产成本低廉、安装拆 卸方便等优点。 调心滚子轴承具有双列滚子，外圈有1条共用球面 滚道，内圈有2条滚道 并相对轴承轴线倾斜成一个角 度。这种巧妙的构造使它具有自动调心性能， 因而 不易受轴与轴承箱座角度对误差或轴弯曲的影响，适 用于安装误差或轴 挠曲而引起角度误差之场合。该 轴承除能承受径向负荷外，还能承受双向作用的轴向 负荷。
三、轴承失效原因
三、轴承失效原因
1、氧化渣、水等异物侵入引起的失效： 轧辊轴承的精密度很高，它对异物十分敏感，氧化渣、水等异物侵入轴承内部是使其过早失 效的最主要原因。氧化渣、水等异物与润滑油脂综合后很容易产生油污泥，油污泥的形成和 堆积能造成许多不良后果，其一是油污泥占据了原来润滑油脂的很大一部分空间，因而迟缓 了热量的传递和散发；其二是硬而胶性的堆积物在滚动体和滚道上形成时，在工作负荷下滚 动体滚过这些沉积物时，工作应力将大为增加，结果是轴承的正常疲劳寿命减少：其三是保 持架发生疲劳，随之而来使整个轴承彻底损坏。 2、过载和过热引起的失效： 在安装正确，密封良好的情况下，过载是引起轴承失效的另一原因。众所周知，轧辊辊颈轴 承运行时承受着巨大而又频繁的冲击力，长时间超负荷过载运行，会引起轴承材料的过早疲 劳，最终将体现在滚道表面层材料的碎裂剥离(麻面)，这种损坏开始时发生在某些小面积上 ，但扩展极快。通常由于过载而引起的损坏总是先从内圈开始。过热而引起的失效情况多发 生在高线转速相对较快的10架～14架。轧辊轴承上，产生过热的原因可大致归结为：(1)润 滑油脂变质以及不足或过量；(2)过载：(3)装配不良：(4)外部热源传导进来的热量。轴承 长期过热会引起表面变色(暗蓝、蓝黑等)。过热不仅能使保持架严重氧化，同时也能使滚动 体、滚道退火软化，甚至咬死。
滚动轴承常见的失效形式与原因分析
滚动轴承常见的失效形式及原因分析+浪逐风尖2008-11-05 10:55滚动轴承在使用过程中,由于很多原因造成其性能指标达不到使用要求时就产生了失效或损坏.常见的失效形式有疲劳剥落、磨损、塑性变形、腐蚀、烧伤、电腐蚀、保持架损坏等。
一，疲劳剥落疲劳有许多类型，对于滚动轴承来说主要是指接触疲劳。
滚动轴承套圈各滚动体表面在接触应力的反复作用下，其滚动表面金属从金属基体呈点状或片状剥落下来的现象称为疲劳剥落。
点蚀也是由于材料疲劳引起一种疲劳现象，但形状尺寸很小，点蚀扩展后将形成疲劳剥落。
疲劳剥落的形态特征一般具有一定的深度和面积，使滚动表面呈凹凸不平的鳞状，有尖锐的沟角．通常呈显疲劳扩展特征的海滩装纹路．产生部位主要出现在套圈和滚动体的滚动表面．轴承疲劳失效的机理很复杂，也出现了多种分析理论，如最大静态剪应力理论、最大动态剪应力理论、切向力理论、表面微小裂纹理论、油膜剥落理论、沟道表面弯曲理论、热应力理论等。
这些理论中没有一个理论能够全面解释疲劳的各种现象，只能对其中的部分现象作出解释。
目前对疲劳失效机理比较统一的观点有：1、次表面起源型次表面起源型认为轴承在滚动接触部位形成油膜的条件下运转时，滚动表面是以内部（次表面）为起源产生的疲劳剥落。
2、表面起源型表面起源型认为轴承在滚动接触部位未形成油膜或在边界润滑状态下运转时，滚动表面是以表面为起源产生的疲劳剥落。
3、工程模型工程模型认为在一般工作条件下，轴承的疲劳是次表面起源型和表面起源型共同作用的结果。
疲劳产生的原因错综复杂，影响因素也很多，有与轴承制造有关的因素，如产品设计、材料选用、制造工艺和制造质量等；也有与轴承使用有关的因素，如轴承选型、安装、配合、润滑、密封、维护等。
具体因素如下：A、制造因素1、产品结构设计的影响产品的结构设计是根据使用性能目标值来确定的，这些目标值如载荷容量、寿命、精度、可靠性、振动、磨损、摩擦力矩等。
在设计时，由于各种原因，会造成产品设计与使用的不适用或脱节，甚至偏离了目标值，这种情况很容易造成产品的早期失效。
滚动轴承常见的失效形式及原因分析
滚动轴承常见的失效形式及原因分析滚动轴承是一种用于支撑和减少摩擦的常用机械元件。
它们广泛应用于各种机械设备和领域，如汽车、风力发电、机械制造等。
然而，由于工作环境的恶劣条件或长期运行等原因，滚动轴承可能会出现各种故障和失效。
以下是滚动轴承常见的失效形式及其原因分析。
1.疲劳失效：疲劳失效是滚动轴承最常见的失效形式之一、它通常在长时间高速运转或载荷较大的情况下发生。
轴承在不断重复的载荷下产生微小的裂纹，最终导致轴承出现断裂。
这种失效通常与以下原因有关：-动载荷过大：轴承在长时间内承受过大的动载荷，超出了其额定负荷能力。
-轴承安装不当：安装不当会使轴向载荷分布不均匀，导致局部载荷过大。
-润滑不良：缺乏或过多的润滑剂都会导致轴承摩擦增加，使得轴承易于疲劳失效。
2.磨损失效：磨损是轴承常见的失效形式之一、它通常发生在轴承和周围部件之间的摩擦表面上。
常见的磨损形式包括：-磨粒磨损：当粉尘、金属碎屑等进入轴承内部时，会使滚动体、保持架等部件发生磨损。
-粘着磨损：当润滑不良时，摩擦表面出现直接接触，轴承可能会发生粘着磨损。
-磨料磨损：当轴承受污染物质时，如沙尘、水等，会导致轴承表面产生磨料磨损。
3.返现失效：轴承返现是指滚动体和滚道之间的剥离、严重滚道表面损伤或磨擦减小所引起的失效。
返现失效的原因主要有：-轴承清洗不当：清洗过程中使用的溶剂或清洁剂残留在轴承内部，导致润滑性能下降，滚动体容易返现。
-轴承热胀冷缩：当轴承受到温度变化时，轴承和轴承座之间的配合间隙有可能发生变化，导致轴承返现。
-润滑不良：缺乏或过多的润滑剂会导致轴承受到不均匀的载荷分布，容易引起轴承返现。
4.偏磨失效：偏磨是指轴承滚动体在滚道上发生偏磨，导致滚道表面形变或表面破坏。
-不均匀载荷：长期承受不均匀载荷会导致滚动体在滚道上的位置发生偏移，从而引起偏磨失效。
-润滑不良：过多或过少的润滑剂会导致轴承滚动体和滚道之间的摩擦增加，从而引起偏磨。
轴承损坏形式及原因分析
浅的坑痕，呈结晶壮的破坏壮。这是 由于润滑不良所致。例如；少油或由 于温升所造成的黏度改变，使油膜无 法将接触面分离，表面有瞬间的接触。 办法：改善润滑。
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9) 微动腐蚀
轴承环与轴或轴承箱之间有相对 运动才发生的现象。这是由于太松的 配合或轴承座变形所致。
由的旋转。
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10.具有两个或多个轴承的轴心耦合时，产生不正确的直线偏差或角度 歪斜。 对策；由调整片来调整正确的对位，确保轴心耦合在一条直线上， 尤其是当轴上同时有三个或多个轴承运转时，更得注意。
11.轴的直径过大，导致内环膨胀过多，减少轴承间隙。 对策： 1）研磨轴径，使轴与轴承内环之间获得一适当的配合。 2） 改用径向间隙大的轴承。
7.安装轴承前轴承箱内的碎片，异物没有清除干净。 对策：仔细清洗轴承箱和轴承本身。
8.（交叉定位） 同一轴上有两个定位轴承，而引起的不对正或由于轴热膨胀而导致 轴承内部间隙不足。 对策：调整轴承箱与端盖之间的调整垫片，使轴承箱与外环之间有 一定的间隙。
9. 轴肩摩擦到轴承密封盖，轴肩部直径不正确与保持架摩擦。 对策：重新加工轴肩，检查肩部直径及圆角。
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10.外环与轴承箱扭曲，轴与内环扭曲。是由于箱孔圆角过大；没有足 够的支撑。轴肩圆角过大，没有足够支撑，两端面靠不实。 对策：重新加工箱孔圆角和轴肩的圆角。
11.不正确的安装方式，用锤直接敲到轴承上，导致轴承工作表面有磕 伤。 对策：选择正确的安装方法：套筒法、加热法、油压法等。
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3、轴承的受力痕迹
通常轴承在运转工作一段时间后，在工作表面都会有明显的 受力痕迹，并非所有的痕迹的出现就表示轴承坏掉了，轴承在正常
18种常见轴承损坏原因分析
润滑剂的选择
油润滑 作为选择时的参考,下图示出了润滑油的温度与粘度的关 系。 润滑油粘度与温度的关系
润滑剂的选择
油润滑 作为选择时的参考,下表示出了轴承在使用条件下选择润 滑油的例子。
运转温度 转 速 轻载荷或通载荷 重载荷或冲击载荷
-30~0℃
容许转速以下
容许转速50%以下
ISOVG 15，22，32（冷冻机油）
采用测声器对会发出异常音 和不规则音,用测声器能够分辨。
运转检查与故障处理
(2) 轴承的振动 运转中的机器,通过振动测定,便可得知轴承有否异常。 采用特殊的振动测量器(频率分析器等)可测量出振动的大 小 , 通过频率分布可推断出异常的具体情况。测得的数值
轴承失效形式比例
14
%
污
染
轴承是精密零件，如果轴承及润滑脂收到污染，将无法有效运行。此外，由于已经注 有润滑脂的免维护密封轴承只占有所有使用轴承中的一小部分，所以所有提前失效的 轴承中至少有 14%是由于污染问题造成的 SKF 拥有卓越的轴承制造和设计能力，可 以为各种恶劣的工作环境提供密封解决方案。
滚子轴承的运行轨迹也一样,(I) 是对在内圈旋转载荷时所使用的圆柱滚子轴承 正确加上径向载荷时的外圈运行轨迹。 (J) 是内圈与外圈相对倾斜, 轴的挠度较 大时的运行轨迹。滚道面的运行轨迹 , 在其纵向上产生浓淡 , 在负载圈的出人口 处 , 运行轨迹是倾斜的。双列圆锥滚子轴承是内圈旋转。 K 表示只负担径向载荷 时的外圈的运行轨迹。 L 表示只受轴向载荷时的轨迹。在内圈与外圈相对倾斜 , 只承受径向载荷的情况时,其运行轨迹偏离在两列轨道面180゜的位置上(m)。
34
%
疲
劳
如果机器出现过载、使用或维护不当，轴承都会收到影响，导致提前失效的轴承中有 34%是由于疲劳引起的。由于轴承在维护不当或应力过大时会发出“提前警告” ，可 以用状态监控设备进行检测和分析，因此突然的或计划外的失效是可以避免的。
轴承报废原因
轴承报废原因
轴承报废的原因有多种，以下是一些常见的原因：
1. 磨损：轴承在长期运行过程中，由于受到外力和摩擦的作用，会出现磨损现象。
当磨损程度达到一定程度时，轴承会失去正常工作的能力，导致报废。
2. 疲劳：长时间高速旋转或频繁的启停操作会导致轴承疲劳，出现裂纹或断裂，无法正常工作。
3. 锈蚀：当轴承长期暴露在潮湿或有腐蚀性介质的环境中，会导致轴承表面生锈，减少润滑效果，加速磨损和故障。
4. 过载：超过轴承额定负荷的工作条件会导致轴承承受过大的压力和负荷，导致变形或损坏。
5. 不良润滑：轴承需要在正确的润滑条件下工作，如果润滑油脂不足或质量不好，会导致轴承摩擦增大，磨损加剧。
6. 安装不当：轴承的安装过程中如果不正确，如过紧或过松，会导致轴承损坏。
7. 其他因素：如温度过高、异物进入轴承内部、外力冲击等也可能导致轴承报废。
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对常见轴承失效分析的探讨
摘要：轴承是社会生产最为关键的的零部件之一，同时也是最为损伤的零部件之一，所以，对于轴承的失效分析尤为重要，本文结合作者的工作经验主要阐述了轴承的失效分析，仅供参考。
关键词：轴承；失效分析
一、轴承在生产中概述
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。
按轴承工作的摩擦性质来分，可分为滑动摩擦轴承（简称滑动轴承）和滚动摩擦轴承（简称滚动轴承）。
其中滚动轴承最常见，它一般由内、外两个套圈、一组滚动体和一个保持架组成。
本文结合工程案例主要分析了轴承的失效形式以及其改进的原因。
二、轴承损伤和失效的形式
轴承在工作中丧失其规定的功能，导致故障或不能正常工作的现象称为失效。
轴承的失效可分为正常失效和早期失效两种。
按其损伤机理大致可分为：接触疲劳失效、磨损失效、断裂失效、塑性变形失效、腐蚀失效和游隙变化失效等几种基本形式。
1.接触疲劳失效
接触疲劳失效是滚动轴承最常见的失效形式，是轴承表面受到交变应力的作用而产生的失效。
滚动轴承在高接触应力作用下，通过多次的应力循环后，在套圈或滚动体工作表面的局部区域产生小片或小块金属剥落，形成麻点或凹坑，从而引起振动，噪声增大，温
度升高，磨损加剧，最终导致轴承不能正常工作的现象称为接触疲劳失效。
根据材质、工作条件、润滑条件等因素，接触疲劳失效可分为点蚀与剥落。
点蚀是由于表面出现麻点而失效，通常有非进展性和进展性之分，前者通常不影响轴承的使用，但如果使用一段时间后，由于某种原因，使点蚀不断扩展，进而形成进展性点蚀，表面会出现大面积的微剥落，最后使轴承失效。
剥落是在次表面产生疲劳裂纹，然后扩展至表面，使金属成片状脱落，可分为浅层剥落和硬化层剥落。
2.磨损失效
工作过程中，轴承零件之间相对滑动摩擦导致工作表面金属不断损失的现象叫磨损。
持续的磨损会使轴承零件尺寸和形状变化，配合游隙增大，工作表面形貌恶化而丧失旋转精度，由此引起工作温度升高、振动、噪声、摩擦力矩增大等，导致轴承不能正常工作的现象叫磨损失效。
磨损可分为：磨粒磨损、粘着磨损、腐蚀磨损、微动磨损和疲劳磨损等，其中常见的是磨粒磨损和粘着磨损。
磨粒磨损是由于外界硬质颗粒或碎裂的金属进入轴承滚道而引起的磨损。
其磨损表面有被磨粒摩擦留下的细槽痕迹，或因压溃而出现的麻点。
粘着磨损是一组相对运动的表面金属，由于直接接触使材料从一个表面转移到另一表面的现象。
3.断裂失效
滚动轴承的内外圈、滚动体和保持架，在一定的条件下都可能出现危害性很大的断裂失效。
断裂的主要原因有过载和缺陷两大因
素。
由于外加载荷超过轴承零件材料强度极限，造成轴承零件断裂称为过载断裂。
另外，由于轴承零件存在着微裂纹、缩孔、气泡和大块外来夹杂物等缺陷，在正常载荷作用下，也会在缺陷处引起断裂，称为缺陷断裂。
4.塑性变形失效
在外力和环境温度作用下，轴承零件表面局部塑性流动或整体塑性变形，致使整套轴承不能正常工作而造成的失效称为塑性变形失效，包括保持架翘曲、塑性划痕、压痕。
5.腐蚀失效
轴承零件金属表面同环境介质发生化学或电化学反应，造成的表面损伤和轴承的失效称为腐蚀失效，包括锈蚀、电蚀等。
腐蚀在轴承零件表面造成氧化膜或腐蚀孔洞，使表面呈现局部或全部变色。
硬脆松散的氧化膜和腐蚀反应物在载荷作用下剥落，轴承表面生成腐蚀坑造成工作表面粗化，进而形成腐蚀磨损或腐蚀疲劳磨损失效。
三、案例分析：磨损烧伤造成的轴承早期失效
1.失效轴承的检查
某厂生产的3211atn1/v1轴承，试验至86 h时轴承损坏，经拆套后发现轴承内圈偏离沟道中心处圆周方向表面剥落，且沟道有因缺乏润滑油而导致的温升着色痕迹（图1）；轴承外圈、钢球、保持架完好无损。
2.金相分析
对失效的轴承内圈进行常规的金相检验及分析，各项指标均符合标准规定。
为此，做进一步的冷酸洗检验，结果发现内圈沟道边缘处有局部磨削烧伤，同时对未试验的轴承内圈也进行酸洗检验，结果偏离滚道中心处也有磨削烧伤（图2）。
3.失效分析
首先对该厂生产的此类轴承内圈沟道的车、磨加工过程加以分析：轴承内圈沟道半径ri值，磨加工技术要求为（6. 54±0. 02）mm；车加工技术要求为（6. 41±0. 02） mm，滚道半径相差0. 13mm。
这在正常加工条件下是不足以导致磨削烧伤的。
轴承内圈沟道的粗磨量约占整个沟道磨量的三分之二，粗磨量较大，由于砂轮过硬、磨削进给量太大等原因，可使磨削区域的局部瞬时温度过高。
若此大量的磨削热不能及时被冷却液冷却，将会使轴承内圈沟道磨削表面层的组织发生变化，磨削区域温度低于轴承钢的相变点ac1时，将使沟道表面层造成高温回火烧伤。
还有磨加工沟道半径大于车加工沟道半径，这样使沟道边沿处在粗磨过程中先接触砂轮，因而导致沟道边沿处烧伤严重，且在后续加工过程中烧伤层没有被磨去。
磨削烧伤破坏了原金相组织结构，从而导致轴承沟道表面的弹性、韧性、强度大大降低，也使其表面形成了残余的拉应力，易引起疲劳裂纹，随着裂纹的不断扩展进而导致剥落。
磨削烧伤极大地降低了滚动轴承的接触疲劳寿命。
4.改进措施
磨削烧伤主要是由于砂轮过硬、磨削进给量太大等原因造成的。
因此，在粗磨轴承沟道过程中应采取有效的措施，严格按照工艺操作规程进行加工，严禁砂轮过硬和粗磨进给量过大。
可相应增加砂轮的修磨频次等来防止磨削烧伤。
四、结语
随着科学技术的不断的发展，整个设备对轴承等零部件的工艺考究更加精确，对于轴承的试验检测而言，就要求我们更加的深入分析其失效的具体原因，才能更好的总结出改进措施，确保企业设备正常、安全和完好运转。