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如何延長(zhǎng)軸承壽命
摘要： 自然界苛刻的工作條件會(huì)導(dǎo)致軸承的失效，但是如果遵循一些簡(jiǎn)單的規(guī)則，軸承正常運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)會(huì)是能夠被提高的。在軸承的使用過(guò)程當(dāng)中，過(guò)分的忽視會(huì)導(dǎo)致軸承的過(guò)熱現(xiàn)象，也可能使軸承不能夠再被使用，甚至完全的破壞。但是一個(gè)被損壞的軸承，會(huì)留下它為什么被損壞的線索。通過(guò)一些細(xì)致的偵察工作，我們可以采取行動(dòng)來(lái)避免軸承的再次失效。
關(guān)鍵詞： 軸承 失效 壽命
導(dǎo)致軸承失效的原因很多，但常見(jiàn)的是不正確的使用、污染、潤(rùn)滑劑使用不當(dāng)、裝卸或搬運(yùn)時(shí)的損傷及安裝誤差等。診斷失效的原因并不困難，因?yàn)楦鶕?jù)軸承上留下的痕跡可以確定軸承失效的原因。
然而，當(dāng)事后的調(diào)查分析提供出寶貴的信息時(shí)，最好首先通過(guò)正確地選定軸承來(lái)完全避免失效的發(fā)生。為了做到這一點(diǎn)，再考察一下制造廠商的尺寸定位指南和所選軸承的使用特點(diǎn)是非常重要的。
對(duì)軸承的噪聲、扭矩、偏差、可暴露于污物和有害液體的程度以及溫度極限的要求進(jìn)行研究同樣是至關(guān)重要的。研究上述要求可以為確定軸承是否用于某種工作提供進(jìn)一步的線索。
1 軸承失效的原因
在球軸承的失效中約有40%是由灰塵、臟物、碎屑的污染以及腐蝕造成的。污染通常是由不正確的使用和不良的使用環(huán)境造成的，它還會(huì)引起扭矩和噪聲的問(wèn)題。由環(huán)境和污染所產(chǎn)生的軸承失效是可以預(yù)防的，而且通過(guò)簡(jiǎn)單的肉眼觀察是可以確定產(chǎn)生這類失效的原因。
通過(guò)失效后的分析可以得知對(duì)已經(jīng)失效的或?qū)⒁У妮S承應(yīng)該在哪些方面進(jìn)行查看。弄清諸如剝蝕和疲勞破壞一類失效的機(jī)理，有助于消除問(wèn)題的根源。
只要使用和安裝合理，軸承的剝蝕是容易避免的。剝蝕的特征是在軸承圈滾道上留有由沖擊載荷或不正確的安裝產(chǎn)生的壓痕。剝蝕通常是在載荷超過(guò)材料屈服極限時(shí)發(fā)生的。如果安裝不正確從而使某一載荷橫穿軸承圈也會(huì)產(chǎn)生剝蝕。軸承圈上的壓坑還會(huì)產(chǎn)生噪聲、振動(dòng)和附加扭矩。
類似的一種缺陷是當(dāng)軸承不旋轉(zhuǎn)時(shí)由于滾珠在軸承圈間振動(dòng)而產(chǎn)生的橢圓形壓痕。這種破壞稱為低荷振蝕。這種破壞在運(yùn)輸中的設(shè)備和不工作時(shí)仍振動(dòng)的設(shè)備中都會(huì)產(chǎn)生。此外，低荷振蝕產(chǎn)生的碎屑的作用就象磨粒一樣，會(huì)進(jìn)一步損害軸承。與剝蝕不同，低荷振蝕的特征通常是由于微振磨損腐蝕在潤(rùn)滑劑中會(huì)產(chǎn)生淡紅色。
消除振動(dòng)源并保持良好的軸承潤(rùn)滑可以防止低荷振蝕。給設(shè)備加隔離墊或?qū)Φ鬃M(jìn)行隔離可以減輕環(huán)境的振動(dòng)。另外在軸承上加一個(gè)較小的預(yù)載荷不僅有助于滾珠和軸承圈保持緊密的接觸，并且對(duì)防止在設(shè)備運(yùn)輸中產(chǎn)生的低荷振蝕也有幫助。
造成軸承卡住的原因是缺少內(nèi)隙、潤(rùn)滑不當(dāng)和載荷過(guò)大。在卡住之前，過(guò)大的摩擦和熱量使軸承鋼軟化。過(guò)熱的軸承通常會(huì)改變顏色，一般會(huì)變成藍(lán)黑色或淡黃色。摩擦還會(huì)使保持架受力，這會(huì)破壞支承架，并加速軸承的失效。
材料過(guò)早出現(xiàn)疲勞破壞是由重載后過(guò)大的預(yù)載引起的。如果這些條件不可避免，就應(yīng)仔細(xì)計(jì)算軸承壽命，以制定一個(gè)維護(hù)計(jì)劃。
另一個(gè)解決辦法是更換材料。若標(biāo)準(zhǔn)的軸承材料不能保證足夠的軸承壽命，就應(yīng)當(dāng)采用特殊的材料。另外，如果這個(gè)問(wèn)題是由于載荷過(guò)大造成的，就應(yīng)該采用抗載能力更強(qiáng)或其他結(jié)構(gòu)的軸承。
蠕動(dòng)不象過(guò)早疲勞那樣普遍。軸承的蠕動(dòng)是由于軸和內(nèi)圈之間的間隙過(guò)大造成的。蠕動(dòng)的害處很大，它不僅損害軸承，也破壞其他零件。
蠕動(dòng)的明顯特征是劃痕、擦痕或軸與內(nèi)圈的顏色變化。為了防止蠕動(dòng)，應(yīng)該先用肉眼檢查一下軸承箱件和軸的配件。
蠕動(dòng)與安裝不正有關(guān)。如果軸承圈不正或翹起，滾珠將沿著一個(gè)非圓周軌道運(yùn)動(dòng)。這個(gè)問(wèn)題是由于安裝不正確或公差不正確或軸承安裝現(xiàn)場(chǎng)的垂直度不夠造成的。如果偏斜超過(guò)0.25°，軸承就會(huì)過(guò)早地失效。
檢查潤(rùn)滑劑的污染比檢查裝配不正或蠕動(dòng)要困難得多。污染的特征是使軸承過(guò)早的出現(xiàn)磨損。潤(rùn)滑劑中的固體雜質(zhì)就象磨粒一樣。如果滾珠和保持架之間潤(rùn)滑不良也會(huì)磨損并削弱保持架。在這種情況下，潤(rùn)滑對(duì)于完全加工形式的保持架來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。相比之下，帶狀或冠狀保持架能較容易地使?jié)櫥瑒┑竭_(dá)全部表面。
銹是濕氣污染的一種形式，它的出現(xiàn)常常表明材料選擇不當(dāng)。如果某一材料經(jīng)檢驗(yàn)適合工作要求，那么防止生銹的最簡(jiǎn)單的方法是給軸承包裝起來(lái)，直到安裝使用時(shí)才打開(kāi)包裝。
2 避免失效的方法
解決軸承失效問(wèn)題的最好辦法就是避免失效發(fā)生。這可以在選用過(guò)程中通過(guò)考慮關(guān)鍵性能特征來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些特征包括噪聲、起動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)扭矩、剛性、非重復(fù)性振擺以及徑向和軸向間隙。
扭矩要求是由潤(rùn)滑劑、保持架、軸承圈質(zhì)量（彎曲部分的圓度和表面加工質(zhì)量）以及是否使用密封或遮護(hù)裝置來(lái)決定。潤(rùn)滑劑的粘度必須認(rèn)真加以選擇，因?yàn)椴贿m宜的潤(rùn)滑劑會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的扭矩，這在小型軸承中尤其如此。另外，不同的潤(rùn)滑劑的噪聲特性也不一樣。舉例來(lái)說(shuō)，潤(rùn)滑脂產(chǎn)生的噪聲比潤(rùn)滑油大一些。因此，要根據(jù)不同的用途來(lái)選用潤(rùn)滑劑。
在軸承轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，如果內(nèi)圈和外圈之間存在一個(gè)隨機(jī)的偏心距，就會(huì)產(chǎn)生與凸輪運(yùn)動(dòng)非常相似的非重復(fù)性振擺（NRR）。保持架的尺寸誤差和軸承圈與滾珠的偏心都會(huì)引起NRR。和重復(fù)性振擺不同的是，NRR是沒(méi)有辦法進(jìn)行補(bǔ)償?shù)摹?
在工業(yè)中一般是根據(jù)具體的應(yīng)用來(lái)選擇不同類型和精度等級(jí)的軸承。例如，當(dāng)要求振擺最小時(shí)，軸承的非重復(fù)性振擺不能超過(guò)0.3微米。同樣，機(jī)床主軸只能容許最小的振擺，以保證切削精度。因此在機(jī)床的應(yīng)用中應(yīng)該使用非重復(fù)性振擺較小的軸承。
在許多工業(yè)產(chǎn)品中，污染是不可避免的，因此常用密封或遮護(hù)裝置來(lái)保護(hù)軸承，使其免受灰塵或臟物的侵蝕。但是，由于軸承內(nèi)外圈的運(yùn)動(dòng)，使軸承的密封不可能達(dá)到完美的程度，因此潤(rùn)滑油的泄漏和污染始終是一個(gè)未能解決的問(wèn)題。
一旦軸承受到污染，潤(rùn)滑劑就要變質(zhì)，運(yùn)行噪聲也隨之變大。如果軸承過(guò)熱，它將會(huì)卡住。當(dāng)污染物處于滾珠和軸承圈之間時(shí)，其作用和金屬表面之間的磨粒一樣，會(huì)使軸承磨損。采用密封和遮護(hù)裝置來(lái)?yè)蹰_(kāi)臟物是控制污染的一種方法。
噪聲是反映軸承質(zhì)量的一個(gè)指標(biāo)。軸承的性能可以用不同的噪聲等級(jí)來(lái)表示。
噪聲的分析是用安德遜計(jì)進(jìn)行的，該儀器在軸承生產(chǎn)中可用來(lái)控制質(zhì)量，也可對(duì)失效的軸承進(jìn)行分析。將一傳感器連接在軸承外圈上，而內(nèi)圈在心軸以1800r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。測(cè)量噪聲的單位為anderon。即用um/rad表示的軸承位移。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，觀察者可以根據(jù)聲音辨別出微小的缺陷。例如，灰塵產(chǎn)生的是不規(guī)則的劈啪聲；滾珠劃痕產(chǎn)生一種連續(xù)的爆破聲，確定這種劃痕最困難；內(nèi)圈損傷通常產(chǎn)生連續(xù)的高頻噪聲，而外圈損傷則產(chǎn)生一種間歇的聲音。
軸承缺陷可以通過(guò)其頻率特性進(jìn)一步加以鑒定。通常軸承缺陷被分為低、中、高三個(gè)波段。缺陷還可以根據(jù)軸承每轉(zhuǎn)動(dòng)一周出現(xiàn)的不規(guī)則變化的次數(shù)加以鑒定。
低頻噪聲是長(zhǎng)波段不規(guī)則變化的結(jié)果。軸承每轉(zhuǎn)一周這種不規(guī)則變化可出現(xiàn)1.6~10次，它們是由各種干涉（例如 軸承圈滾道上的凹坑）引起的?？刹煊X(jué)的凹坑是一種制造缺陷，它是在制造過(guò)程中由于多爪卡盤夾的太緊而形成的。
中頻噪聲的特征是軸承每旋轉(zhuǎn)一周不規(guī)則變化出現(xiàn)10~60次。這種缺陷是由在軸承圈和滾珠的磨削加工中出現(xiàn)的振動(dòng)引起的。軸承每旋轉(zhuǎn)一周高頻不規(guī)則變化出現(xiàn)60~300次，它表明軸承上存在著密集的振痕或大面積的粗糙不平。
利用軸承的噪聲特性對(duì)軸承進(jìn)行分類，用戶除了可以確定大多數(shù)廠商所使用的ABEC標(biāo)準(zhǔn)外，還可確定軸承的噪聲等級(jí)。ABEC標(biāo)準(zhǔn)只定義了諸如孔、外徑、振擺等尺寸公差。隨著ABEC級(jí)別的增加（從3增到9），公差逐漸變小。但ABEC等級(jí)并不能反映其他軸承特性，如軸承圈質(zhì)量、粗糙度、噪聲等。因此，噪聲等級(jí)的劃分有助于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的改進(jìn)。