轴承破坏失效分析
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
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。
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。
常见的轴承损伤和失效分析以及相应的对策
５ 结 束语
轴承作为各类机电产品配套与维修 的重要机 械基础件 ， 随着科学技术与生产的发展 ， 其性能 、 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
用工具 ， 必须避免使用布类和短纤维之类的东西； ④防止轴承的锈蚀 ， 直接用手拿取轴承时 ， 要充分洗去手上的汗液 ，并涂以优质矿物油后再 进行操作 ， 在雨季和夏季尤其要注意防锈。
或脱落。剥落最初发生在滚道和滚子上。一般情 况下各种形式的 “ 初级”轴承损伤最终会恶化为 以剥落为表现形式的二级损伤。 （） ５ 过量预负荷或过载， 过量预负荷会产生
侵蚀、烧伤、电侵蚀 人为使用和操作失误等。
３ 轴承损伤和失效的 内因分析
影响轴承损伤和失效的内因主要有轴承的设
计、 制造工艺和材料质量 轴承的设计主要 由设 。
率 、自动化程度越来越高 ，同时设备更加复杂 ， 各部分 的关联愈加密切 ，轴承的损伤和失效将导
致设备的生产能力降低 ，产 品质量下降 ，某些轴 承的损伤和失效甚至会爆发连锁反应 ，导致整个
本文结合生产实践 ，分析了常见的轴承损伤及失
１ ８
新疆化工
２１ ０ １年第 ４期
寿命短。尤其对轴承成品有着直接影响的热处理
术 的提高和原材料质量的改善 ，其对轴承损伤和
和磨加工工艺 ，与轴承 的损伤和失效有着更直接
的关系。 轴承材料和冶金质量是 ２ 世纪中上期影 ０
失效的影响已明显下降。但选材是否得当任然是
设备乃至与设备有关的环境遭受灾难性 的毁坏 。
计人员 的工艺水平决定 ，本文不做具体分析。轴 承的制造要经过钢材冶炼、锻造 、冲压 、 热处理 、
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。
精选可编辑ppt
10
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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23
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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26
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。
精选可编辑ppt
2
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
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磨损- 粘着磨损
2014-12-16 ©SKF Slide 53 [Code] SKF [Organisation]
失效模式分类-腐蚀
1. 疲劳 2. 磨损
3.1. 锈蚀
3. 腐蚀
3.2. 摩擦腐蚀
4. 电腐蚀
5. 塑性变形 6. 断裂和开裂
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4. 电流腐蚀
5. 塑性变形
6. 断裂和开裂
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疲劳-表面下的疲劳
10 mill. revs.
2014-12-16 ©SKF Slide 26 [Code] SKF [Organisation]
63 mill. revs.
材料的剥离 真正磨损的发生，多数是由于不充分的润滑或是 由于杂质的进入，导致表面精度破坏。
在低速重载过薄油膜时，产生镜面状效应
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磨损- 磨粒磨损
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测试：下列滚子轴承的负荷轨迹？
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3
轴承失效模式分类
2014-12-16 ©SKF Slide 23 [Code] SKF [Organisation]
轴承失效模式-安装不当
引起
16
的轴承提前失效
%
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轴承失效模式-润滑不良
引起
36
的轴承提前失效
%
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轴承失效模式-污染
疲劳-表面疲劳
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疲劳-表面疲劳
2014-12-16 ©SKF Slide 36 [Code] SKF [Organisation]
疲劳-表面疲劳
2014-12-16 ©SKF Slide 37 [Code] SKF [Organisation]
6. 断裂和开裂
6.2. 疲劳断裂 6.3. 热涨裂
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疲劳-表面下疲劳
1. 疲劳
1.1. 表面下疲劳 1.2. 表面疲劳
2. 磨损
3. 腐蚀
重复的应力变化 材料结构的变化 表面下的微裂纹 裂纹传播 成片, 散裂和剥离
外圈静止；内圈旋转；负荷方向恒定
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轨迹模式 实例2
外圈旋转；内圈静止；负荷方向恒定
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轨迹模式 实例3
轴承失效模式-磨损
1. 疲劳 2.1. 磨粒磨损 2. 磨损 3. 腐蚀 4. 电腐蚀 2.2. 粘着磨损
材料的逐渐消损 润滑不良 杂质侵入 表面不良 加速磨损
5. 塑性变形 6. 断裂和开裂
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磨损-磨粒磨损
磨损- 磨粒磨损
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磨损- 磨粒磨损
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磨损- 磨粒磨损
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腐蚀-锈蚀
2014-12-16 ©SKF Slide 63 [Code] SKF [Organisation]
失效模式分类-腐蚀-摩擦腐蚀
1. 疲劳 2. 磨损
3. 腐蚀
4. 电腐蚀
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滚动轴承失效分析
斯凯孚（中国）有限公司 工程技术中心
2014-12-16 ©SKF Slide 2 [Code] SKF [Organisation]
轴承失效分析
• 概论 • 滚动轴承负荷痕迹 • 失效模式分类
外圈旋转或内圈旋转；轴向负荷
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轨迹模式 实例4
外圈静止；内圈旋转；径向于轴向复合负荷作用
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轨迹模式 实例5
氧化 / 生锈 化学反应 点状腐蚀 / 片状腐蚀 浸蚀 (油水混合物)
腐蚀-锈蚀
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腐蚀-锈蚀
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腐蚀-锈蚀
磨损- 磨粒磨损
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磨损- 磨粒磨损
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磨损- 磨粒磨损
2014-12-16 ©SKF Slide 43 [Code] SKF [Organisation]
2
ห้องสมุดไป่ตู้
轴承负荷轨迹
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负荷轨迹模式
标准径向负荷 •外圈静止 •内圈旋转 •负荷恒定
红色区域:负荷区
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轨迹模式 实例1
轴承在适当时候的停机
2014-12-16 ©SKF Slide 6 [Code] SKF [Organisation]
轴承失效分析的目的
当轴承失效时，我们希望了解失效产生的 根本原因。以排除这种影响，避免问题的 重复出现。
2014-12-16 ©SKF Slide 7 [Code] SKF [Organisation]
失效模式分类-ISO
1.1. 表面下的疲劳
1. 疲劳
1.2. 表面疲劳 2.1. 磨粒磨损
2. 磨损
2.2. 粘着磨损 3.1. 锈蚀
3. 腐蚀
3.2. 摩擦腐蚀 4.1. 过电压
3.2.1. 微动腐蚀 3.2.2. 伪布氏压痕
4. 电腐蚀
4.2. 漏电流 5.1. 过载
5. 塑性变形
5.2. 碎屑压痕 5.3. 误操作压痕 6.1. 过载断裂
引起
14
%
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轴承失效模式-疲劳
引起
34
的轴承提前失效
%
2014-12-16 ©SKF Slide 11 [Code] SKF [Organisation]
失效分析需要收集的信息
需要收集的信息包括:
–完整的轴承型号 –机器的型号 –使用的安装方法 –旋转速度
腐蚀-锈蚀
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腐蚀-锈蚀
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腐蚀-锈蚀
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疲劳-表面疲劳的发展
2014-12-16 ©SKF Slide 32 [Code] SKF [Organisation]
疲劳-表面疲劳
2014-12-16 ©SKF Slide 33 [Code] SKF [Organisation]
疲劳-表面疲劳
2014-12-16 ©SKF Slide 34 [Code] SKF [Organisation]
磨损- 粘着磨损
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磨损- 粘着磨损
2014-12-16 ©SKF Slide 51 [Code] SKF [Organisation]
磨损- 粘着磨损
2014-12-16 ©SKF Slide 52 [Code] SKF [Organisation]
磨损－粘着磨损
1. 疲劳 2.1. 磨料磨损 2. 磨损 3. 腐蚀
2.2. 粘着磨损
4. 电腐蚀
5. 塑性变形 6. 断裂和开裂
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加速度 拖尾 / 打滑 / 拉毛 材料转移/摩擦发热 温度 / 再硬化引起的应力集中并出 现裂纹或脱落现象 轻负荷