轴承失效分析方法
常见轴承失效分析
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。
滚动轴承失效分析及典型案例-印刷稿2014
轴承滚道处的断口形貌
断口的疲劳辉纹和二次裂纹材料疲 劳辉纹判断：断裂裂缝起源于轴承 的滚道工作表面
17
液压柱塞泵轴承事故案例
轴承材料分析记录
仪器：ARC-MET930直读光谱仪 检测依据：GB/T4336-2002
材材料料成成分分 分分析析检检测测
结结果果
检测项目
C Si Mn S P Cr Ni Mo Cu
对轴承相关使用部位的调查
对轴承相关部位的调查的主要内容是；轴承的配合部位的尺寸和形位误 差、轴承座的安装配置情况等密封装置的完整程度、
4
轴承事故的现场处理－2
对轴承润滑部位的检查
轴承轴承润滑部位应检查；油箱（腔）的润滑油位是否合理、润滑管道 和分配系统是否畅通，润滑剂的牌号、润滑参数（更换周期、用量等）及 前期润滑剂的化验记录
其他相关零部件现场记录－1
液压柱塞泵轴承事故案例
其他相关零部件现场记录－2
大球部工作表面变色
柱塞组合件工作表面变色
柱塞头工作表面变色
缸体滑动表面变色
缸体孔内壁滑动表面变色
13
液压柱塞泵轴承事故案例
轴承材料分析照片－1
配油盘工作表面变色有腐蚀点
14
液压柱塞泵轴承事故案例
轴承材料分析照片－2
轴承套圈滚道表面裂纹形貌×100X 轴承套圈滚道表面裂纹金相组织×250X
措施
检查冷却系统和可能进水的场合，检查冷却系统，保证必要的冷却 效果，更换润滑剂和定期检查润滑油的性能（6个月检查一次）。进实 施后，同类事故已杜绝。
23
液压柱塞泵轴承事故案例
润滑油的磨损性能试验
四球机磨损试验
润滑油品
脂肪酸酯888-68
四球磨擦试验直 0.39mm（新油 ）0.99mm（现油） 径磨耗值
某型号圆锥滚子轴承的失效分析
２ ０ １ ３年第 ２期
・ ２ ３・
转动现象 ； 而出现转动痕迹 ， 说 明轴 承 内圈和
轴 之 间发生 相互 运动 ， 轴 承工 作异 常 ；
易见作用在轴承单粒滚子上 的载荷非常大， 所 以滚子表面剥落最为严重 ， 见图 ５ 所示 。
５ 结 论
④轴承保持架 ２ ／ ３的横梁外径表面有摩擦
保持架在惯性 的作用下继续转 动， 造成横梁 内 表面边缘有沿转动方向的挤压 变形 ， 横梁外径 表 面和外 圈滚 道有 摩擦 痕迹 ； 负荷 区域
滚子挤压保持架 ， 保持架产生 变形并 同外 圈工
作面产生摩擦 ， 所受载荷增 大 ， 造 成 轴 承 内 圈
和轴之间相互运 动 ， 导致 轴承窜动 ， 造缘有沿转动方 向的 挤压变形 ， 同时保持架 窗 口小端有 明显 的滚子
压痕 ， 可 以认 为 轴 承 工 作 时 滚 子 突 然 卡 死 ， 而
根 据清 洗后 可见 大量 片状 碎 屑 ， 和 通 过对
轴承残件表面的损坏现象进行客观分析， 可以
初 步认 定轴 承是 在 工 作 时 由于 异 物 进人 ， 滚子 突然 卡 死 ， 保 持 架 在 惯 性 的作 用 下 继 续 转 动 ，
２项 实 用 新 型 专 利 ： 《 ｚ Ｌ ２ ０ １ ０ ２ Ｏ １ ２ ８ ５ １ ７ ． ６ 三排 圆柱滚子轴承轴 向组合保持架》 （ Ｚ Ｌ ２ ０ ０ ７ １ ０ １ ９ ３ １ ２ ０ ． ８一种大型精密轴承轴 向游隙的多功能 自动测量仪》 ； ２ 、 发布 《 滚 动轴承 无 损检测 磁粉检测 》 Ｃ Ｂ ／ Ｔ ２ ４ ６ Ｏ ６— ２ ０ ０ ９国家标 准 ； ３ 、 发 表 了《 土 压 平 衡盾 构 主轴 承 力 学性 能 分析》 、 《 土压 平衡 盾构 主轴 承的结构 设计分 析》 、 《 盾构轴承套 圈齿 部淬火工艺研究》 、 《 盾 构轴承滚道中频淬火工艺研究》 等 ４篇论文 ； ４、 荣 获 洛 阳市 科 技 进步 二 等奖 、 洛阳 Ｌ Ｙ Ｃ 轴承有限公司科技进步一等奖。 成 果应 用情 况 ２ ０ １ ２ 年６ 月， 该盾构机主轴承在上海伊犁 路ｌ ０ 号地铁线 出人 口工程上完成贯通工作 ， 应 用期间轴承运转正常。这是 国产盾构主轴承首 次在实际工程得到装机应用 ， 标志着国产盾构主 轴承已经具备了替代国外进口轴承的实力。 （ 技术中心科研管理科供稿）
轴承的失效分析 毕业论文
轴承的失效分析一、设计（论文）的原始依据：运用所学的机械设计基础课程的理论，以及有关先修课程的知识完成《轴承失效分析》毕业设计课程。
二、设计内容和要求：1.了解机械设计的过程；2.了解零件失效分析理论和方法；3.培养独立分析问题和解决问题的能力；4.培养撰写论文的能力。
主题：轴承的失效分析目录：摘要 (6)关键词 (6)滚动轴承的基本特点 (7)1.优点 (7)2.缺点 (7)滚动轴承的分类 (7)1.按滚动轴承结构类型分类 (7)2.按滚动轴承尺寸大小分类 (8)滚动轴承类型的选择 (9)1.载荷的大小、方向和性质 (9)2.允许转速 (9)3.刚性 (9)4.调心性能和安装误差 (9)5.安装和拆卸 (9)6.市场性 (10)滚动轴承的代号 (10)1.基本代号 (10)轴承失效分析方法 (10)1.失效实物和背景材料的收集 (10)2.宏观检查 (11)3.微观分析 (12)滚动轴承故障的振动信号分析诊断方法 (12)1.滚动轴承故障的简易诊断法 (12)2.滚动轴承故障的精密诊断法 (13)谢词 (13)参考文献 (13)摘要：将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦损失的一种精密的机械元件，叫滚动轴承（rolling bearing）。
滚动轴承一般由外圈，内圈，滚动体和保持架组成。
其中内圈的作用是与轴相配合并与轴一起旋转，外圈作用是与轴承座相配合，起支撑作用，滚动体是借助于保持架均匀的将滚动体分布在内圈和外圈之间，其形状大小和数量直接影响着滚动轴承的使用性能和寿命，保持架能使滚动体均匀分布，防止滚动体脱落，引导滚动体旋转起润滑作用。
在分析轴承失效的过程中，往往会碰到许多错综复杂的现象，各种实验结果可能是相互矛盾或者主次不清，这就需要经过反复实验、论证，以获得足够的证据或反证。
只有运用正确的分析方法、程序、步骤，才能找到引发失效的真正原因。
一般情况下轴承失效分析大体可分为以下三个步骤：失效实物和背景资料的收集、对失效实物的宏观检查和微观分析。
《滚动轴承失效分析》课件
案例1：疲劳失效
轴承断裂和损坏的实例分析。
案例2：腐蚀失效
轴承腐蚀和表面损坏的实例分 析。
案例3：过热失效
轴承过热和变形的实例分析。
预防措施和日常维护
采取适当的预防措施和进行规范的日常维护可以延长轴承的使用寿命。
1
预防措施
正确选用和安装轴承，合理设计润滑方案。
2
日常维护
定期检查和更换润滑油，清洁轴承和保持良好的工作环境。
长期使用引起的材料疲劳和断裂。
装配与安装失误
错误的装配和安装导致的失效。
滚动轴承的失效原因
滚动轴承的失效原因多种多样，包括摩擦磨损、腐蚀、过热和振动等。
1
摩擦磨损
由于摩擦和磨损引起的轴承表面的损
腐蚀
2
坏。
酸性或碱性环境中引起的轴承表面腐
蚀。
3
过热
轴承工作时产生的过多热量导致轴承 失效。
滚动轴承的失效分析方法
滚子轴承
通过滚子在内圈和外圈间滚动 来支撑旋转负荷。
滑动轴承
通过自润滑材料或润滑油在内 圈和外圈间形成润滑膜以支撑 旋转负荷。
轴承失效的原因和分类
轴承失效可能由多个因素引起，例如负荷过大、润滑不良和使用寿命到起的失效。
润滑失效
润滑不足或污染导致的轴承失效。
疲劳失效
失效分析是确定轴承失效原因的关键步骤，常用的方法包括外观分析、金相分析和润滑油分析。
1 外观分析
通过观察轴承外观特征来确定失效原因。
2 金相分析
使用显微镜和化学试剂来研究材料组织和化学成分。
3 润滑油分析
检测润滑油中的金属颗粒和污染物等。
实例分析：滚动轴承失效案例分析
通过实例分析真实的滚动轴承失效案例，可以更好地理解失效原因和分析方法。
风力发电机组轴承失效特征分析与故障诊断方法研究
风力发电机组轴承失效特征分析与故障诊断方法研究随着可再生能源的重要性日益凸显，风力发电已成为全球范围内最具潜力的清洁能源之一。
而作为风力发电机组的核心部件之一，轴承的正常运行对于保障风力发电机组的稳定性和可靠性具有重要意义。
然而，由于工作环境的复杂性和轴承所承受的高速旋转、变负荷等特殊工况，轴承失效问题成为目前风力发电机组运行过程中一个严重而常见的故障。
轴承失效具有多种形式，比如疲劳、磨损、润滑不良等，这些失效形式的出现会影响到风力发电机组的稳定性和可靠性。
因此，对于轴承失效特征的分析和故障诊断方法的研究具有重要的实践意义。
首先，对于轴承失效特征的分析是诊断故障的基础。
在风力发电机组运行过程中，轴承失效往往表现为异常振动、异常噪音、温升等特征。
通过对这些特征进行分析，可以初步判断轴承失效的类型和程度。
例如，在磨损失效中，轴承可能会出现金属颗粒或磨损痕迹，通过观察和分析这些特征，可以判断轴承是否处于失效状态。
因此，开展轴承失效特征的分析是及早识别和排查轴承故障的重要手段之一。
其次，故障诊断方法的研究是解决轴承失效问题的关键。
传统的轴承故障诊断方法主要依靠经验判断和设备监测，这种方法存在着主观性较强、准确度不高等缺点。
因此，基于智能化技术的轴承故障诊断方法的研究成为当前的热点。
其中，机器学习和人工智能等技术的应用为轴承故障诊断提供了有效的手段。
通过建立合适的数据采集系统并采集轴承工作状态下的运行数据，然后通过机器学习算法对这些数据进行分析和处理，可以实现轴承故障的自动诊断。
例如，采用循环神经网络（RNN）结合卷积神经网络（CNN）进行故障诊断模型的构建，可以提高轴承故障诊断的准确性和效率。
除了智能化技术的应用，还有一些传统的故障诊断方法可以参考。
例如，利用红外热像仪等设备对轴承温度进行监测，异常温升往往是轴承失效的信号之一；使用声波传感器对轴承产生的异常噪音进行监测，可以发现一些隐蔽的失效信号。
这些传统方法结合智能化技术的应用，可以提高轴承故障的诊断准确性和故障排查的效率。
轴承故障检测、诊断、分析技巧
为了尽可能长时间地以良好状态维持轴承本来的性能，必须保养、检测、检修、以求防事故于未然，确保运转的可靠性，提高生产性、经济性。
对长期运行中的设备来讲，平时的检测跟踪尤为重要，检测项目包括轴承的旋转音、振动、温度、润滑剂的状态等，根据检测结果，设备维护人员可以准确地判断设备的问题点，提早作出预防和解决方案。
一、异常旋转音分析诊断异常旋转音检测分析是采用听诊法对轴承工作状态进行监测的分析方法，常用工具是木柄长螺钉旋具，也可以使用外径为20mm左右的硬塑料管。
相对而言，使用电子听诊器进行监测，更有利于提高监测的可靠性。
轴承处于正常工作状态时，运转平稳、轻快，无停滞现象，发生的声响和谐而无杂音，可听到均匀而连续的“哗哗”声，或者较低的“轰轰”声。
异常声响所反映的轴承故障如下：1、轴承发出均匀而连续的“咝咝”声，这种声音由滚动体在内外圈中旋转而产生，包含有与转速无关的不规则的金属振动声响。
一般表现为轴承内加脂量不足，应进行补充。
若设备停机时间过长，特别是在冬季的低温情况下，轴承运转中有时会发出“咝咝沙沙”的声音，这与轴承径向间隙变小、润滑脂工作针入度变小有关。
应适当调整轴承间隙，更换针入度大一点的新润滑脂。
2、轴承在连续的“哗哗”声中发出均匀的周期性“嗬罗”声，这种声音是由于滚动体和内外圈滚道出现伤痕、沟槽、锈蚀斑而引起的。
声响的周期与轴承的转速成正比。
应对轴承进行更换。
3、轴承发出不规律、不均匀的“嚓嚓”声，这种声音是由于轴承内落入铁屑、砂粒等杂质而引起的。
声响强度较小，与转数没有联系。
应对轴承进行清洗，重新加脂或换油。
4、轴承发出连续而不规则的“沙沙”声，这种声音一般与轴承的内圈与轴配合过松或者外圈与轴承孔配合过松有关系。
声响强度较大时，应对轴承的配合关系进行检查，发现问题及时修理。
二、振动信号分析诊断轴承振动对轴承的损伤很敏感，例如剥落、压痕、锈蚀、裂纹、磨损等都会在轴承及振动测量中反映出来。
所以，通过采用特殊的轴承振动测量器（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。
轴承分析报告
轴承分析报告1. 概述本报告对轴承进行了详细的分析和评估。
轴承作为机械设备中的重要组件之一，对于设备的正常运行起着至关重要的作用。
通过对轴承的分析，可以发现其潜在的问题，并采取相应的措施进行修复或维护，以保证设备的稳定运行。
2. 轴承类型和结构根据轴承的不同用途和工作条件，轴承可以分为多种类型，常见的有滚动轴承、滑动轴承、推力轴承等。
滚动轴承由内外圈和滚动体组成，滚动体可以是钢球、圆柱滚子或锥形滚子。
滚动轴承通过滚动体的滚动来减小滑动摩擦，提高效率和承载能力。
滑动轴承由内外圈和一层润滑油膜组成，工作时通过内外圈之间的摩擦减小轴承的磨损。
推力轴承通常用于承受轴向力，它由凸轮、滚针或圆柱滚子组成。
3. 轴承故障类型及原因轴承故障主要分为以下几种类型：3.1 疲劳失效疲劳失效是轴承最常见的故障类型之一。
疲劳失效通常是由于长时间的循环载荷导致的。
频繁的载荷加载和卸载会导致轴承材料的疲劳破裂。
3.2 过载失效过载失效是由于轴承承受了超过其承受能力的载荷而导致的。
超负荷的载荷会导致轴承的破坏或损坏。
3.3 磨损失效磨损失效是由于轴承表面的磨损或磨粒导致的。
磨损可以是由于颗粒污染、润滑不足或使用环境恶劣等原因引起的。
3.4 温度过高轴承在工作过程中会产生热量，如果无法有效散热，轴承的温度会升高。
高温会导致轴承材料的变形和润滑剂的失效，进而引起轴承故障。
4. 轴承分析方法轴承的分析可以采用多种方法，常见的方法包括以下几种：4.1 外观检查通过对轴承的外观进行检查，可以观察到是否有明显的损坏或磨损现象。
外观检查是最直观、简单的一种分析方法。
4.2 振动分析振动分析是通过检测轴承的振动信号来判断其状态的一种方法。
不同故障类型的轴承在振动信号上表现出明显的差异。
4.3 温度监测通过监测轴承的温度变化，可以评估轴承的工作状态。
异常的温度升高可能意味着轴承存在故障。
4.4 声音分析通过对轴承运行时产生的声音进行分析，可以判断轴承是否存在异常情况。
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轴承失效分析方法
在分析轴承失效的过程中，往往会碰到许多错综复杂的现象，各种实验结果可能是相互矛盾或者主次不清，这就需要经过反复实验、论证，以获得足够的证据或反证。
只有运用正确的分析方法、程序、步骤，才能找到引发失效的真正原因。
一般情况下轴承失效分析大体可分为以下三个步骤：失效实物和背景资料的收集、对失效实物的宏观检查和微观分析。
1.失效实物和背景材料的收集
尽可能地收集到失效事物的各个零件和残片。
充分了解失效轴承的工作条件、使用过程和制造质量等。
具体内容包括：
（1）主机的载荷、转速、工作状况等轴承的设计工作条件。
（2）轴承及其相关部位其他零件的失效情况，轴承失效的类型。
（3）轴承的安装运转记录。
运转使用过程中有无不正常操作。
（4）轴承工作中所承受的实际载荷是否符合原设计。
（5）轴承工作的实际转速及不同转速出现的频率。
（6）失效时是否有温度的急剧增加或冒烟，是否有噪声及振动。
（7）工作环境中有无腐蚀性介质，轴承与轴颈间有无特殊的表面氧化色或其他沾污色。
（8）轴承的安装记录（包括安装前轴承尺寸公差的复验情况），轴承原始间隙、装配和对中情况，轴承座和机座刚性如何，安装是否有异常。
（9）轴承运转是否有热膨胀及动力传递变化。
（10）轴承的润滑情况，包括润滑剂的牌号、成分、颜色、粘度、杂质含量、过滤、更换及供给情况等，并收集其沉淀物。
（11）轴承的选材是否正确，用材质量是否符合有关标准或图样要求。
（12）轴承的制造工艺过程是否正常，表面是否有塑性变形，有没有表面磨削烧伤。
（13）失效轴承的修复和保养记录。
（14）同批或同类轴承的失效情况。
在收集实际背景材料工作中，全部满足上述要求是很难的。
但收集到的资料越多，无疑会更有利于得到正确的分析结论。
2.宏观检查
对失效轴承进行宏观检查（包括尺寸公差测量和表面状态检查分析），是失效分析最重要的环节。
总体的外观检查，可了解轴承失效的概貌和损坏部位的特征，估计造成失效的起因，察看缺陷的大小、形状、部位、数量和特征，并截取适当部位做进一步的的微观检查和分析。
宏观检查的内容包括：
（1）外形和尺寸的变化情况（包括测振分析、动态函数分析和滚道圆度分析）。
（2）游隙的变化情况。
（3）是否有腐蚀现象，在什么部位，是什么类型的腐蚀，是否与失效直接有关。
（4）是否有裂纹，裂纹的形态和断口性质如何。
（5）磨损是什么类型的，对失效有多大作用。
（6）观察轴承各零件工作表面变色的情况和部位以确定其润滑情况和表面温度效应。
（7）对失效特征区主要观察有无异常磨损、外来颗粒嵌入、裂纹、擦伤和其他缺陷。
（8）冷酸洗法或热酸洗法检验轴承零件原始表面有无软点、脱碳层和烧伤，特别是表面磨削烧伤。
（9）用X射线应力测定仪器测量轴承工作前后的应力变化情况。
宏观检查的结果，有时可基本判断失效的形式和原因，但要进一步确定失效的性质，还必须
取得更多的证据，做微观分析。
3.微观分析
失效轴承的微观分析包括光学金相分析、电子显微镜分析、探针和电子能谱分析等。
主要是根据失效特征区的微观组织结构变化和对疲劳源、裂纹源的分析为失效分析提供更充分的判据或反证。
微观分析中最常用、最普遍的方法是光学金相分析和对表面硬度检测。
分析的内容应包括：
（1）材料质量是否符合有关标准和设计要求。
（2）轴承零件的基本组织和热处理质量是否符合有关要求。
（3）表层组织是否存在脱碳层、托氏体和其他表面加工变质层。
（4）测量渗碳层等表面强化层和多层金属各层组织的深度，腐蚀坑或裂纹的形态与深度，并根据裂纹的形状和两侧组织特征确定裂纹产生的原因及性质。
（5）根据晶粒大小、组织变形、局部相变、重结晶、相聚集等判断变形程度、温升情况、材料种类及工艺过程等。
（6）测量基本硬度、硬度均匀性及失效特征区的硬度变化。
（7）断口观察与分析。
用扫描电子显微镜定性分析和测量观察断口。
（8）电子显微镜、探针和电子能谱在疲劳源和裂纹源分析中能测出断口的成分，发现断口的性质和断裂的原因。
以上介绍的轴承失效分析一般方法的三个步骤是一个由表及里逐步深入的分析过程。
具体每一步骤中包含的内容应根据轴承失效的类型和特点，视具体情况取舍，但分析步骤是缺一不可的。
而且在整个分析过程中，分析结果应始终与影响轴承失效的诸多因素联系起来，综合考虑。