調(diào)心滾子軸承常見于機(jī)械設(shè)備上，一個常見的調(diào)心滾子軸承在機(jī)械設(shè)備中運(yùn)行時得到嚴(yán)重?fù)p壞的形貌圖，并分析一下此調(diào)心滾子軸承故障失效的原因。此調(diào)心球軸承主要的故障就是軸承裂紋的產(chǎn)生和網(wǎng)狀碳化物的缺陷。

1、調(diào)心滾子軸承損壞形貌圖介紹

此調(diào)心滾子軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中導(dǎo)致嚴(yán)重?fù)p壞，內(nèi)圈表面嚴(yán)重?zé)齻?，最終導(dǎo)致軸承失效，無法使用。圖1為此軸承的整體外圈，圖2為此軸承內(nèi)圈碎片及軸套外觀，圖3位此軸承的滾子表面圖，圖4為此軸承的保持架。

圖1 外圈外觀形貌

圖2 內(nèi)圈碎片及軸套外觀形貌

圖3 滾子表面形貌

圖4 保持架外觀形貌

一裂紋從外圈端面延伸至滾道表面( 圖 5) ;外圈滾道上運(yùn)轉(zhuǎn)軌跡發(fā)生偏斜，一側(cè)磨痕靠近一端面倒角處，另一側(cè)磨痕距另一側(cè)端面處約30 mm，滾道表面有燒傷現(xiàn)象，如圖 6 所示。

圖5 外圈裂紋形貌

圖6 外圈滾道表面磨痕形貌

4塊內(nèi)圈碎片的表面損壞特征基本相同，取其中一塊進(jìn)行檢驗(yàn)。一裂紋橫穿下滾道( 以圖片上下方向分為上滾道和下滾道) 表面至中間擋邊，在下滾道表面輾壓變形痕跡偏向擋邊；上滾道表面發(fā)黑，有燒傷現(xiàn)象和剝落坑，并有間距約58 mm，寬約 17 mm 長短不一的擠壓變形痕跡，如圖 7 所示。

圖7 內(nèi)圈滾道表面損傷形貌

4粒滾子表面腐蝕較嚴(yán)重，剩余滾子表面也有銹跡；滾子工作表面均有擠壓變形痕跡( 圖 3) 。保持架表面腐蝕嚴(yán)重，其中一件已斷裂( 圖 4) 。

2、調(diào)心滾子軸承裂紋產(chǎn)生原因

通過宏觀和微觀的分析可知，，內(nèi)圈滾道表面輾壓變形痕跡偏向擋邊；軸承工作表面均被燒傷;套圈表面均產(chǎn)生裂紋，同時內(nèi)圈和滾子表面均產(chǎn)生塑性變形，尤其是內(nèi)圈塑性變形區(qū)有大量的細(xì)小裂紋。上述現(xiàn)象說明該軸承是由于工作表面被燒傷而變質(zhì)，從而產(chǎn)生裂紋并發(fā)生斷裂失效，由此也可以確定軸承的失效模式為熱裂。

機(jī)械設(shè)備使用在重載、大沖擊載荷、多粉塵等惡劣工況條件下。軸承在工作運(yùn)轉(zhuǎn)時發(fā)生偏轉(zhuǎn)，造成內(nèi)部間隙不足，內(nèi)部滾動體因運(yùn)動空間的限制，軸承的自動調(diào)心功能受到影響，導(dǎo)致軸承受力不均，一側(cè)滾子與滾道產(chǎn)生了擠壓，造成軸承局部受載過大。滾子和滾道之間擠壓摩擦產(chǎn)生大量的摩擦熱，潤滑油無法帶走更多的熱量，致使?jié)L子和內(nèi)、外圈溫度升高。軸承溫升反過來破壞已形成的潤滑油膜，會出現(xiàn)滾子與套圈的干摩擦，產(chǎn)生的熱量越來越多，巨大熱量無法散出，內(nèi)、外圈與滾子溫度急劇升高，尤其是內(nèi)圈滾道近表面層溫度在短時間內(nèi)超過奧氏體化溫度，使內(nèi)圈滾道近表面層進(jìn)行了二次淬火。

軸承運(yùn)轉(zhuǎn)過程中溫度的升高使材料的組織和強(qiáng)度發(fā)生變化，當(dāng)應(yīng)力( 包括因二次淬火產(chǎn)生的熱應(yīng)力) 超過材料的抗拉強(qiáng)度時，材料便會出現(xiàn)裂紋。在后續(xù)的運(yùn)轉(zhuǎn)中，裂紋擴(kuò)展，直至斷裂。

3、調(diào)心滾子軸承網(wǎng)狀碳化物缺陷分析

網(wǎng)狀碳化物的存在會削弱金屬基體晶粒間的聯(lián)系，使軸承鋼的力學(xué)性能降低，尤其是耐沖擊性能降低，而且隨著網(wǎng)狀碳化物嚴(yán)重程度增加，沖擊韌性和接觸疲勞強(qiáng)度均會降低。該軸承內(nèi)圈部分碳化物網(wǎng)狀已呈封閉狀，在一定程度上降低了內(nèi)圈的抗沖擊性能和接觸疲勞強(qiáng)度。

綜上所述，軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，導(dǎo)致受力不均產(chǎn)生擠壓摩擦并產(chǎn)生大量的摩擦熱，熱量使內(nèi)、外圈及滾子溫度升高，使材料物理性能發(fā)生變化，產(chǎn)生裂紋，這是導(dǎo)致軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中發(fā)生失效的主要原因；另外，內(nèi)圈碳化物網(wǎng)狀不合格，在一定程度上降低了內(nèi)圈的力學(xué)性能，則是導(dǎo)致內(nèi)圈失效的潛在因素。

為避免此現(xiàn)象的產(chǎn)生，在安裝時，應(yīng)將軸承安裝到位，使其處于正確位置并調(diào)整徑向游隙，避免游隙過大；另外，還要注意在軸承運(yùn)轉(zhuǎn)過程中應(yīng)使?jié)櫥冀K處于良好狀態(tài)等。

（來源:中華軸承網(wǎng)）

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