
滾動軸承故障,或滾動軸承的失效,從狹義上說,是指其不能繼續(xù)擔(dān)當(dāng)預(yù)期的任務(wù);從廣義上說,還包含滾動軸承雖仍可維持運行,但其零件已經(jīng)出現(xiàn)早期“病變”或整體運行性能出現(xiàn)劣化和降階。
滾動軸承的失效形式有很多,主要失效形式有以下幾種:
1)疲勞點蝕。滾動軸承在載荷作用下,滾動體與內(nèi)、外圈滾道之間將產(chǎn)生接觸應(yīng)力。軸承轉(zhuǎn)動時,接觸應(yīng)力是循環(huán)變化的,當(dāng)工作若干時間以后,滾動體或滾道的局部表層材料脫落,導(dǎo)致軸承運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生振動和噪聲加劇而失效。
2)塑性變形。當(dāng)軸承的轉(zhuǎn)速很低或間歇擺動時,軸承不會發(fā)生疲勞點蝕,此時軸承失效是因承受過大的載荷(稱為靜載荷)或沖擊載荷,使?jié)L動體或內(nèi)、外圈滾道上出現(xiàn)大的塑性變形,形成不均勻的凹坑,從而加大軸承的摩擦力矩,振動和噪聲增加,運動精度降低。
3)磨粒磨損、黏著磨損。在軸承組合設(shè)計時,軸承處均設(shè)有密封裝置。但在多塵條件下工作的軸承,外界的塵土、雜質(zhì)仍會侵入到軸承內(nèi),使?jié)L動體與滾道表面產(chǎn)生磨粒磨損。如果潤滑不良,滾動軸承內(nèi)有滑動的摩擦表面,還會產(chǎn)生黏著磨損,軸承轉(zhuǎn)速越高,黏著磨損越嚴(yán)重。經(jīng)磨損后,軸承游隙加大,運動精度降低,振動和噪聲增加。
不同的失效形式下,對滾動軸承的壽命有不同的計算方式。對于轉(zhuǎn)速較高(n≥10r/min)的軸承,疲勞點蝕是其主要的失效形式,軸承應(yīng)進(jìn)行疲勞壽命計算;對于轉(zhuǎn)速較低(n<10r/min)或擺動的軸承,軸承承載能力取決于所允許的塑性變形,壽命應(yīng)按靜強(qiáng)度進(jìn)行計算。對高轉(zhuǎn)速軸承,因其會發(fā)生黏著磨損,除應(yīng)進(jìn)行疲勞壽命計算外,還應(yīng)校核極限轉(zhuǎn)速。
疲勞壽命是滾動軸承最常使用、也是最重要的性能指標(biāo)之一,通常作為更換軸承的主要依據(jù)之一。疲勞壽命是指在潤滑充分且其他使用條件正常的情況下,軸承工作到滾動工作表面出現(xiàn)疲勞剝落為止而累計的工作小時數(shù)或運轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù),以106轉(zhuǎn)計(對單個軸承運轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)而言)。滾動軸承的疲勞壽命,即使是同樣尺寸、結(jié)構(gòu)、材料、熱處理、加工方法的同一批軸承,在同一條件下運轉(zhuǎn),也是非常離散的,最長與最短的壽命可能相差數(shù)十倍甚至百倍。試驗研究得出,壽命分布服從一定的統(tǒng)計規(guī)律,要用數(shù)理統(tǒng)計方法處理數(shù)據(jù),以計算在一定的損壞概率下的軸承壽命。額定疲勞壽命是指同一型號的一批軸承,在同一條件下運轉(zhuǎn),其中90%的軸承能夠不出現(xiàn)疲勞剝落的累計運轉(zhuǎn)總轉(zhuǎn)數(shù),以106轉(zhuǎn)計,或在一定旋轉(zhuǎn)速度下的累計工作小時數(shù),記作 L10。
滾動軸承實際疲勞壽命的離散性以及對工況的依賴性,決定了對滾動軸承實施狀態(tài)監(jiān)測及預(yù)知維修的必要性和重要性。通過有效的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù),可以準(zhǔn)確評估滾動軸承的實際工作狀態(tài),預(yù)測軸承的服役壽命,有效延長軸承的服役時間,減少不必要的停機(jī)維修,從而提高生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。