轴承失效分析
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》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。
轴承过早失效分析

轴承过早失效分析由于种种复杂的原因,诸如结构不合理,材料质量差,性能低,工作表面上的缺陷,冲击,振动,安装不当和润滑不良等,均能造成轴承早期失效。
然而,在某些情况下,有的轴承根本就未投入使用(运行),只是用户在装机过程中原先的完整面貌即遭破损,失去了使用性,造成轴承过早失效。
1.宏观观察经仔细观察实物可知:(1内圈的崩裂起始于滚道中心的一侧,约占端面直径的1/2或1/4。
(2在所有破损的轴承上未见到因装机敲击而留下的击伤痕迹,钢球、保持架等零件完整无损。
(3整个崩裂的外形高低不平,但断口表光滑平整。
没有塑性变形迹象,仅有少量撕裂痕。
(4断口呈灰色细晶粒瓷状脆性断口。
(5断口处存在伸入内径面的二次纵向直裂纹,裂纹形似刀切,穿透壁面。
2.试验分别将崩裂内圈与完整内圈用1:1的盐酸水溶液进行热酸洗,温度为60~70℃,时间10min(1二次纵向直裂纹与崩裂断口及磨削裂纹大致呈“T”形垂直。
(2崩裂处附近的滚道内存在条带状磨削烧伤与磨削裂纹。
(3整个套圈表面分布着疏松状黑色暗点和孔隙,其外形呈圆形或椭圆形。
在放大40倍的体视显微镜下观察,其外形呈不规则的空洞或圆形针孔,它们相互可以连接成似晶界形状,而完整的套圈表面则颇为光洁,看不到上述的缺陷。
(4削裂纹呈树枝状,沿滚道一侧分布,并与磨削方向平行,崩裂正好沿磨削裂纹发展。
3.宏观硬度与显微组织为了进一步了解套圈的硬度分布情况和淬回火显微组织及表层的显微组织特征,选择部分崩裂的内圈及其碎块,在其端面上侧定宏观硬度,并用线切割法在崩裂处附近截取纵向金相试样,结果为:(1在100倍下观察,马氏体基体呈明显的黑白条带状组织,若按YB9-59标准则可评定为4级(2回火组织符合JB1255标准的3~4级,局部区域达5级,为细小结晶马氏体+隐晶马氏体十细小针状马氏体+少量残余碳化物+残余奥氏体。
(3宏观硬度值为64~65.2HRC。
(5)轴承装机时的振动和胀力正是为崩裂提供了“天然的”外力作用与时间,致使促发套圈突然发生脆性崩裂掉块。
滚动轴承轴承失效的原因分析

不同的轴承故障类型对应的轴承振动的特征是不同的。
轴承的运动部件的使用寿命取决于运动部件接触面材料的疲劳和磨损。
轴承的早期故障产生的原因很多,最常见的因素包括:疲劳、磨损、塑性变形、腐蚀、局部硬化、润滑不良、装配缺陷和设计缺陷。
通常情况轴承的失效是由于多个因素共同作用的结果,或者起初一种因素,随着故障的加重逐渐导致出现多种故障。
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。
下面给大家讲解一下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。
关于失效原因请点击查看㊙80%的轴承提早失效是因为没有正确的安装(附视频)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。
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。
轴承的主要失效形式和处理方法

轴承的主要失效形式和处理方法滚动轴承在使用过程中由于本身质量和外部条件的原因,其承载能力,旋转精度和减摩能性能等会发生变化,当轴承的性能指标低于使用要求而不能正常工作时,就称为轴承损坏或失效,轴承一旦发生损坏等意外情况时,将会出现其机器、设备停转,功能受到损伤等各种异常现象。
轴承坏了,要先分析出坏的原因,然后再找到解决办法。
因此需要在短期内查处发生的原因,并采取相应措施。
一、轴承的损坏的原因轴承是损耗型的零件,只要一用就肯定会损,只是要积累到一定的程度才表现出来,也就是要到一定的量才坏。
当然,滚动轴承损坏的情况比一般机械零件的损坏要复杂得多,滚动轴承损坏的特点是表现形式多,原因复杂,轴承的损坏除了轴承设计和制造的内在因素外,大部分是由于使用不当,例如:选型不适合、支承设计不合理,安装不当,润滑不良,密封不好等外部因素引起的。
1、发生金属锈蚀。
如果缺少润滑的话,很容易被空气氧化,生锈。
防止轴承的锈蚀,不要用水泡。
轴承是精钢做的,但也怕水。
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。
轴承自然锈蚀磨损的具体原因主要有以下几种:①氧化磨损。
其摩擦外表上的微小峰谷互相挤压,使脆性表层逐渐脱落而磨损。
轴承相对运动外表上的微小峰谷与空气中的氧化合成而生成与基体金属接合不牢的脆性氧化物,该氧化物在摩擦中极易脱落,发生的磨损称为氧化磨损。
②摩擦生热磨损。
当轴承在高速重负荷和润滑不良的情况下工作时,外表峰谷处由于摩擦而产生高温、接触点硬度及耐磨性下降,甚至发生粘连、撕裂现象。
这种磨损称为摩擦生热磨损。
③硬粒磨损。
如果轴承作相对运动时。
轴承运动外表组织不匀,存在硬颗粒,或轴承的运动外表间落入沙粒、摩屑、切屑等杂质,轴承在相对运动中,硬粒或杂质会使轴承外表擦伤甚至形成沟槽,这种磨损称为硬粒磨损。
汽车轴承④点蚀磨损。
齿轮、轴承等滚动接触外表,相对过程中周期性地受到很大的接触压力,长时间作用,金属外表发生疲劳现象,使得轴承外表上发生微小裂纹和剥蚀,这种磨损称为点蚀磨损。
(2016.6月)轴承失效分析报告

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二、失效分析的意义
失效分析可以找出机械故障部位、失效原 因和机理,从而提供产品改进方向和防止问 题发生的意见,它为设计者、生产者、使用 者找出故障原因和预防措施。是提高产品质 量的重要手段,是一门跨学科的综合性技术。 失效分析结果需反馈到设计和生产中去,这 样是为了保证产品可靠性和提高产品质量的 一种重要手段。
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配合不当
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轴与内圈配合 不当
锥套的锥度不 当
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配合不当
内圈与轴的配合 过松, 套圈端面 与轴肩的“爬 行”,产生热裂 纹。
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4。润滑失效与杂质损坏
由于润滑的不良和杂质进 入轴承而造成的损坏
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滑润失效
润滑不当,产 生很深的沟槽。
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三、轴承失效的主要形式
1.疲劳损坏(正常损坏) 2.存储、运输损坏 3.安装不当 4.润滑失效 5.杂质、摩擦、腐蚀损坏
下面将详细介绍其产生的原因
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1.疲劳损坏(正常损坏)
在交变接触应力下,钢材内 的杂质先发生破裂,形成微小 裂缝。裂缝不断扩展,导致金 属剥落。在滚道和滚动体表面 形成麻点。
பைடு நூலகம்15
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疲劳剥落
典型的外圈疲劳剥落
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2。存储不当产生锈蚀
A. 防锈油失效 B. 存放环境潮湿 C. 包装破损
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圆锥滚子轴承和内径带锥度的轴承要特别重要, 因为直接影响轴承的游隙变化 ) 检查与轴承配合零件的精度。(轴与壳体的形位 公差、轴的对中状况)
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轴承失效分析
2021/2/15
轴承失效分析步骤(五)
四.拆卸后的观察 外观检查。(所有轴承零件的表面情况和损坏件
滚动轴承的失效分析
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轴承失效分析
概述
滚动轴承是重要的机械基础件之一,轴承的运行 状况直接影响主机运行质量。现在使用者对轴承 的质量、精度、使用寿命等要求越来越高,对轴 承的选型、安装、使用及维护和保养也越来越重 视。通过轴承失效分析,可以直观地发现轴承损 坏的因素,便于查找引起轴承失效的根本原因。
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电蚀——电流通过轴承时,击穿油膜, 产生高温,使金属表面局部熔融形成不 规则凹坑或沟蚀。
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电蚀
形貌特征——电蚀凹坑呈斑点状,有金属熔融现 象,深处蓝黑色,呈火山喷口状;轴承运行中形 成的电蚀沟蚀呈洗衣板状。
产生原因——电流通过轴承(电击伤)。
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裂损——材料破坏性损伤。
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裂损
形貌特征——裂损按损伤程度分为裂纹和缺损。 裂纹——呈线状,无方向性,有一定长度和深
度。 缺损——零件有局部掉块。 产生原因——由其他损伤诱发,如:轴承承受非
正常冲击力,材料缺陷或材料疲劳,零件局部温 升等。
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磨耗——零件在摩擦作用下,金属表面 材料被去除的现象。
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磨耗
形貌特征——产生于滚动接触面上或引导面上, 呈磨合状的浅沟槽,表面光亮。随着滚动接触表 面的磨耗发展,轴承游隙增大。
产生原因——细微颗粒物进入轴承或润滑不良, 在滑动摩擦的作用下,零件接触处金属表面材料 被磨掉。
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轴承失效分析
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轴承失效分析步骤(一)
一.收集轴承使用数据—这是进行分析的重要依 据,数据应尽可能全面。包括以下方面:
概述轴承使用情况。(现场人员的叙述及记录) 安装和拆卸轴承的方法。 轴承所承受的负荷。(负荷的类型、极限) 轴承工作时的转速。(恒定、变化、极限) 轴承润滑情况。(方式、润滑剂类型) 轴承工作时的温度。 (恒定、变化)
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腐蚀和锈蚀——金属表面与周围环境介 质发生化学反应产生的表面损伤现象。
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轴承失效分析
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失效分析的方法
滚动轴承的失效原因比较复杂,涉及到多方面的 专业知识,需要对轴承的结构特性、加工方法、 各个零件的加工工艺及设备有一定的了解。现在 所涉及的只是常见失效形式,根据轴承的结构特 性,结合轴承的使用工况,通过对轴承的安装、 配合及调整的分析,对运行速度、温升,受力分 析,包括对轴承使用过程中维护、保养的分析等, 归纳总结出轴承早期失效过程和失效原因(常规 分析)。
有关该主题的详细内容 支持信息和示例 该主题与听众的联系
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轴承失效分析
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划伤
形貌特征—呈线状、光亮、无方向性,有手感 产生原因—粗鲁作业,润滑剂含杂质,密封不良。
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轴承失效分析
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点蚀—金属表面呈分散或群集状的细小 坑点。
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轴承失效分析步骤(三)
二.拆卸前的观察 工作环境及污染情况。(周围的环境条件,是否
有异物进入轴承) 润滑剂流失的情况。(检查润滑系统) 轴承损坏的过程。(首次出现异常的时间和现象,
如噪音、温升、振动)
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轴承失效分析
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轴承失效分析步骤(四)
三.拆卸中的观察 润滑情况。(对润滑剂取样观察、化验是否洁净
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轴承失效分析
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滚动体卡伤——轴承运行过程中,滚 动体在异物或其他零件的作用下自转或 公转受阻时,产生的磨损、裂损。
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滚动体卡伤
形态特征——滚动体的工作表面与其他零件干涉 所出现的磨损痕迹
产生原因——游隙过大或有异物进入轴承使滚动 体运转卡阻。
擦伤— 金属表面因滑动摩擦而产生的 表面金属迁移现象。
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轴承失效分析
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擦伤
形态特征— 在零件相互接触的表面上,沿滑动 方向产生的机械摩擦损伤,有一定长度和深度。
产生原因— 轴向预紧力过大或轴承游隙过小, 润滑不良或密封不良。
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划伤— 硬性颗粒及硬物棱角在轴承表 面滑动而产生的表面线状机械性损伤。
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点蚀
形貌特征——产生于滚动接触面上,呈黑色针 孔状凹坑,有一定深度,个别存在或密集分布。
产生原因—— 润滑不良时,在滚动接触应力的 循环作用下,金属亚表层夹杂物或炭化物形成应 力集中,进而产生微观裂纹,并逐渐发展成凹坑 状的微小剥离。润滑剂含杂质,密封不良.
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的失效特征) 精度检测。(尺寸、旋转精度及表面粗糙度的变
化) 金相分析。(取样化验材料质量和热处理质量)
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轴承失效分析步骤(六)
五.提出失效分析报告 标题—所分析的项目 概述—轴承使用的基本情况 分析过程—轴承零件的失效形式 结论—轴承失效的原因 建议—轴承使用方面及轴承设计和制造方
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轴承失效分析
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轴承失效分析步骤(二)
轴承与轴和轴承座的配合情况。(配合种类) 轴承的旋转方式。(内、外圈旋转,变向) 轴承的密封情况。(采用的密封方式) 可能产生的的振动源 周围的的灰尘和温度 可能通过轴承的电流 可能产生的水和其他流体污染源
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轴承失效分析
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面的改进意见
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轴承失效分析
Байду номын сангаас
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单一失效形式的多种因素
一种失效的形式,往往有多种可能导致的因素。 如:发热 1. 润滑不良 2. 游隙小 3. 转速过高 4.干涉
5. 配合不当 6. 不对中 必须根据现场的情况,对设备及轴承进行观察,
然后作出判断。
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轴承失效分析
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