礦井提升機(jī)-主軸裝置設(shè)計(jì)【含圖紙】

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河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表 指導(dǎo)教師： 劉建慧 職稱： 副教授 所在系部（單位）： 機(jī)械動(dòng)力與工程學(xué)院 教研室（研究室）： 機(jī)制教研室 題 目 礦井提升機(jī)—主軸裝置設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 陶長征 專業(yè)班級(jí) 機(jī)制06-1班 學(xué)號(hào) 310604010121 一、選題質(zhì)量 （主要從以下四個(gè)方面填寫：1、選題是否符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，能否體現(xiàn)綜合訓(xùn)練要求；2、題目難易程度； 3、題目工作量；4、題目與生產(chǎn)、科研、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、文化及實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等實(shí)際的結(jié)合程度） 1， 該選題為礦井提升機(jī)—主軸裝置設(shè)計(jì)，可以對(duì)我們大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)進(jìn)行一次大而全面的練習(xí)。 2， 這將對(duì)我們以后工作起到十分有效的幫助，也能達(dá)到一個(gè)綜合訓(xùn)練的效果，又加強(qiáng) 了實(shí)際的動(dòng)手動(dòng)腦能力。 3， 題目的難易程度很適中，對(duì)我們既是一個(gè)挑戰(zhàn)也是一個(gè)很好的鍛煉提高過程。 4， 題目的工作量：要求完成3.5張以上的A0圖紙，2.5—3萬的說明書一份。 5， 選題不但能緊密的結(jié)合生產(chǎn)和實(shí)踐，也是在我們所學(xué)習(xí)過的范圍之類，對(duì)我們 以后不管是科研還是從事實(shí)際的工作對(duì)有很大的幫助。 二、開題報(bào)告完成情況 在老師指導(dǎo)和同學(xué)們的幫助之下，我順利的開始我本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。我在自己經(jīng)過一些查閱資料的前提下，慢慢的摸索出了一些門道。 由于我們這次是第一次獨(dú)立的礦井提升機(jī)—主軸裝置設(shè)計(jì)，在以前接觸這方面的知識(shí)較少，所以在剛開始就不是很順利，甚至感到有些無從下手，但是經(jīng)過和指導(dǎo)老師的提示和與本組同學(xué)的商量之后， 我逐漸找到是設(shè)計(jì)的切入點(diǎn)，順利的完成了開題報(bào)告。并有了一定的成果和進(jìn)行了一些前期的工作，并使本次設(shè)計(jì)有了一個(gè)良好的開始。最后我在查閱了一些資料以后，現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入了計(jì)算設(shè)計(jì)過程，我將在以后工作中繼續(xù)努力，認(rèn)真完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。 三、階段性成果 1．通過對(duì)礦井提升機(jī)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，在加上老師的仔細(xì)講解，我收集了大量的資料和文獻(xiàn)，為設(shè)計(jì)的順利完成打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 2. 在老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下找到了設(shè)計(jì)的基本方法，開始了一些基本的原理 設(shè)計(jì)，并取得了一定成果。 3. 完成了開題報(bào)告。 4．進(jìn)行了前期的一些工作和設(shè)計(jì)，對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)有了一個(gè)大體的方案。 四、存在主要問題 由于我們這次是第一次獨(dú)立的礦井提升機(jī)—主軸裝置設(shè)計(jì)，所以在剛開始就不是很順利，對(duì)做一個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本知識(shí)都沒有認(rèn)識(shí)，后來找了指導(dǎo)老師，老師給我在他去年指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，針對(duì)我們本科生以前存在的問題，進(jìn)行了仔細(xì)的講解，然后我再與本組其他同學(xué)的商量之后，我慢慢的自己逐漸找到是設(shè)計(jì)的切入點(diǎn)，我覺得這對(duì)我以后有很大的作用。 但是隨著設(shè)計(jì)的逐漸進(jìn)行我有遇到了許多的新的和更加復(fù)雜的問題，這些問題使我充 分認(rèn)識(shí)到了自己在以前學(xué)習(xí)中的不足和自己與一些同學(xué)的差距，所以我要以本次設(shè)計(jì)問契機(jī) 加強(qiáng)自己在學(xué)習(xí)上薄弱環(huán)節(jié)，爭(zhēng)取使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠取得好的成績，也能夠使我所學(xué)的知 識(shí)能夠在以后的工作中發(fā)揮更大的作用。 五、指導(dǎo)教師對(duì)學(xué)生在畢業(yè)實(shí)習(xí)中，勞動(dòng)、學(xué)習(xí)紀(jì)律及畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)展等方面的評(píng)語 指導(dǎo)教師： （簽名） 年 月 日 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 外 文 翻 譯 - 1 - 如 何 延 長 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 程 當(dāng) 中 ， 過 分 的 忽 視 會(huì) 導(dǎo) 致 軸 承 的 過 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 一 些 細(xì) 致 的 偵 察 工 作 ， 我 們 可 以 采 取 行 動(dòng) 來 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 的 是 不 正 確 的 使 用 、 污 染 、 潤 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 為 根 據(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 正 確 地 選 定 軸 承 來 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 。 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 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 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 失 效 后 的 分 析 可 以 得 知 對(duì) 已 經(jīng) 失 效 的 或 將 要 失 效 的 軸 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 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 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 滑 劑 中 會(huì) 產(chǎn) 生 淡 紅 色 。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 外 文 翻 譯 - 2 - 消 除 振 動(dòng) 源 并 保 持 良 好 的 軸 承 潤 滑 可 以 防 止 低 荷 振 蝕 。 給 設(shè) 備 加 隔 離 墊 或 對(duì) 底 座 進(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 滑 不 當(dāng) 和 載 荷 過 大 。 在 卡 住 之 前 ， 過 大 的 摩 擦 和 熱 量 使 軸 承 鋼 軟 化 。 過 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 早 出 現(xiàn) 疲 勞 破 壞 是 由 重 載 后 過 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 題 是 由 于 載 荷 過 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 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 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 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 0.25， 軸 承 就 會(huì) 過 早 地 失 效 。 檢 查 潤 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 早 的 出 現(xiàn) 磨 損 。 潤 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 滑 不 良 也 會(huì) 磨 損 并 削 弱 保 持 架 。 在 這 種 情 況 下 ， 潤 滑 對(duì) 于 完 全 加 工 形 式 的 保 持 架 來 說 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 潤 滑 劑 到 達(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 ， 直 到 安 裝 使 用 時(shí) 才 打 開 包 裝 。 2 避 免 失 效 的 方 法 解 決 軸 承 失 效 問 題 的 最 好 辦 法 就 是 避 免 失 效 發(fā) 生 。 這 可 以 在 選 用 過 程 中 通 過 考 慮 關(guān) 鍵 性 能 特 征 來 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 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 決 定 。 潤 滑 劑 的 粘 度 必 須 認(rèn) 真 加 以 選 擇 ， 因 為 不 適 宜 的 潤 滑 劑 會(huì) 產(chǎn) 生 過 大 的 扭 矩 ， 這 在 小 型 軸 承 中 尤 其 如 此 。 另 外 ， 不 同 的 潤 滑 劑 的 噪 聲 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 外 文 翻 譯 - 3 - 特 性 也 不 一 樣 。 舉 例 來 說 ， 潤 滑 脂 產(chǎn) 生 的 噪 聲 比 潤 滑 油 大 一 些 。 因 此 ， 要 根 據(jù) 不 同 的 用 途 來 選 用 潤 滑 劑 。 在 軸 承 轉(zhuǎn) 動(dòng) 過 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 有 辦 法 進(jìn) 行 補(bǔ) 償 的 。 在 工 業(yè) 中 一 般 是 根 據(jù) 具 體 的 應(yīng) 用 來 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 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 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 滑 油 的 泄 漏 和 污 染 始 終 是 一 個(gè) 未 能 解 決 的 問 題 。 一 旦 軸 承 受 到 污 染 ， 潤 滑 劑 就 要 變 質(zhì) ， 運(yùn) 行 噪 聲 也 隨 之 變 大 。 如 果 軸 承 過 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 擋 開 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 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 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 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 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) 1.610 次 ， 它 們 是 由 各 種 干 涉 （ 例 如 軸 承 圈 滾 道 上 的 凹 坑 ） 引 起 的 。 可 察 覺 的 凹 坑 是 一 種 制 造 缺 陷 ， 它 是 在 制 造 過 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) 1060 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) 60300 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 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 外 文 翻 譯 - 4 - 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) 。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 外 文 翻 譯 - 5 - 附 錄 ： 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 外 文 翻 譯 原 文 EXTENDING BEARING LIFE Abstract： Nature works hard to destroy bearings, but their chances of survival can be improved by following a few simple guidelines. Extreme neglect in a bearing leads to overheating and possibly seizure or, at worst, an explosion. But even a failed bearing leaves clues as to what went wrong. After a little detective work, action can be taken to avoid a repeat performance. Keywords: bearings failures life Bearings fail for a number of reasons， but the most common are misapplication， contamination， improper lubricant， shipping or handling damage， and misalignment. The problem is often not difficult to diagnose because a failed bearing usually leaves telltale signs about what went wrong However， while a postmortem yields good information， it is better to avoid the process altogether by specifying the bearing correctly in The first place To do this， it is useful to review the manufacturers sizing guidelines and operating characteristics for the selected bearing. Equally critical is a study of requirements for noise, torque, and runout, as well as possible exposure to contaminants, hostile liquids, and temperature extremes. This can provide further clues as to whether a bearing is right for a job. 1 Why bearings fail About 40% of ball bearing failures are caused by contamination from dust, dirt, shavings, and corrosion. Contamination also causes torque and noise problems, and is often the result of improper handling or the application environment Fortunately, a bearing failure caused by environment or handling contamination is preventable， and a simple visual examination can easily identify the cause 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 外 文 翻 譯 - 6 - Conducting a postmortem il1ustrates what to look for on a failed or failing bearing Then， understanding the mechanism behind the failure, such as brinelling or fatigue, helps eliminate the source of the problem. Brinelling is one type of bearing failure easily avoided by proper handing and assembly. It is characterized by indentations in the bearing raceway caused by shock loading such as when a bearing is dropped-or incorrect assembly. Brinelling usually occurs when loads exceed the material yield point(350,000 psi in SAE 52100 chrome steel) It may also be caused by improper assembly, Which places a load across the races Raceway dents also produce noise， vibration， and increased torque. A similar defect is a pattern of elliptical dents caused by balls vibrating between raceways while the bearing is not turning This problem is called false brinelling. It occurs on equipment in transit or that vibrates when not in operation. In addition, debris created by false brinelling acts like an abrasive, further contaminating the bearing. Unlike brinelling, false binelling is often indicated by a reddish color from fretting corrosion in the lubricant. False brinelling is prevented by eliminating vibration sources and keeping the bearing well lubricated. Isolation pads on the equipment or a separate foundation may be required to reduce environmental vibration. Also a light preload on the bearing helps keep the balls and raceway in tight contact. Preloading also helps prevent false brinelling during transit. Seizures can be caused by a lack of internal clearance, improper lubrication, or excessive loading. Before seizing, excessive, friction and heat softens the bearing steel. Overheated bearings often change color， usually to blue-black or straw colored Friction also causes stress in the retainer， which can break and hasten bearing failure Premature material fatigue is caused by a high load or excessive preload When these conditions are unavoidable， bearing life should be carefully calculated so that a maintenance scheme can be worked out 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 外 文 翻 譯 - 7 - Another solution for fighting premature fatigue is changing material When standard bearing materials， such as 440C or SAE 52100， do not guarantee sufficient life， specialty materials can be recommended. In addition， when the problem is traced back to excessive loading， a higher capacity bearing or different configuration may be used Creep is less common than premature fatigue In bearings it is caused by excessive clearance between bore and shaft that allows the bore to rotate on the shaft Creep can be expensive because it causes damage to other components in addition to the bearing 0ther more likely creep indicators are scratches， scuff marks， or discoloration to shaft and bore To prevent creep damage， the bearing housing and shaft fittings should be visually checked Misalignment is related to creep in that it is mounting related If races are misaligned or cocked The balls track in a noncircumferencial path The problem is incorrect mounting or tolerancing， or insufficient squareness of the bearing mounting site Misalignment of more than 1/4can cause an early failure Contaminated lubricant is often more difficult to detect than misalignment or creep Contamination shows as premature wear Solid contaminants become an abrasive in the lubricant In addition。 insufficient lubrication between ball and retainer wears and weakens the retainer In this situation， lubrication is critical if the retainer is a fully machined type Ribbon or crown retainers， in contrast， allow lubricants to more easily reach all surfaces Rust is a form of moisture contamination and often indicates the wrong material for the application If the material checks out for the job， the easiest way to prevent rust is to keep bearings in their packaging， until just before installation 2 Avoiding failures 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 外 文 翻 譯 - 8 - The best way to handle bearing failures is to avoid them This can be done in the selection process by recognizing critical performance characteristics These include noise， starting and running torque， stiffness， nonrepetitive runout， and radial and axial play In some applications, these items are so critical that specifying an ABEC level alone is not sufficient Torque requirements are determined by the lubricant， retainer， raceway quality(roundness cross curvature and surface finish)， and whether seals or shields are used Lubricant viscosity must be selected carefully because inappropriate lubricant， especially in miniature bearings， causes excessive torque Also， different lubricants have varying noise characteristics that should be matched to the application. For example， greases produce more noise than oil Nonrepetitive runout(NRR)occurs during rotation as a random eccentricity between the inner and outer races， much like a cam action NRR can be caused by retainer tolerance or eccentricities of the raceways and balls Unlike repetitive runout, no compensation can be made for NRR. NRR is reflected in the cost of the bearing It is common in the industry to provide different bearing types and grades for specific applications For example， a bearing with an NRR of less than 0.3um is used when minimal runout is needed， such as in diskdrive spindle motors Similarly， machinetool spindles tolerate only minimal deflections to maintain precision cuts Consequently, bearings are manufactured with low NRR just for machine-tool applications Contamination is unavoidable in many industrial products， and shields and seals are commonly used to protect bearings from dust and dirt However， a perfect bearing seal is not possible because of the movement between inner and 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 外 文 翻 譯 - 9 - outer races Consequently， lubrication migration and contamination are always problems Once a bearing is contaminated, its lubricant deteriorates and operation becomes noisier If it overheats， the bearing can seize At the very least， contamination causes wear as it works between balls and the raceway， becoming imbedded in the races and acting as an abrasive between metal surfaces Fending off dirt with seals and shields illustrates some methods for controlling contamination Noise is as an indicator of bearing quality Various noise grades have been developed to classify bearing performance capabilities Noise analysis is done with an Anderonmeter, which is used for quality control in bearing production and also when failed bearings are returned for analysis. A transducer is attached to the outer ring and the inner race is turned at 1,800rpm on an air spindle. Noise is measured in andirons, which represent ball displacement in m/rad. With experience, inspectors can identify the smallest flaw from their sound. Dust, for example, makes an irregular crackling. Ball scratches make a consistent popping and are the most difficult to identify. Inner-race damage is normally a constant high-pitched noise, while a damaged outer race makes an intermittent sound as it rotates. Bearing defects are further identified by their frequencies. Generally, defects are separated into low, medium, and high wavelengths. Defects are also referenced to the number of irregularities per revolution. Low-band noise is the effect of long-wavelength irregularities that occur about 1.6 to 10 times per revolution. These are caused by a variety of inconsistencies, such as pockets in the race. Detectable pockets are manufacturing flaws and result when the race is mounted too tightly in multiplejaw chucks. Medium-hand noise is characterized by irregularities that occur 10 to 60 times per revolution. It is caused by vibration in the grinding operation that produces balls and raceways. High-hand irregularities occur at 60 to 300 times 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 外 文 翻 譯 - 10 - per revolution and indicate closely spaced chatter marks or widely spaced, rough irregularities. Classifying bearings by their noise characteristics allows users to specify a noise grade in addition to the ABEC standards used by most manufacturers. ABEC defines physical tolerances such as bore, outer diameter, and runout. As the ABEC class number increase (from 3 to 9), tolerances are tightened. ABEC class, however, does not specify other bearing characteristics such as raceway quality, finish, or noise. Hence, a noise classification helps improve on the industry standard.