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楼主:发表于:2024/7/4 17:06:21,查看47次

滚动轴承的磨损是指在使用过程中,两个滑动接触表面或一个滚动接触表面与一个滑动接触表面的微凸体相互作用,造成材料的逐渐损失。磨损会影响到轴承的形状、配合间隙及工作表面,会影响到润滑剂的润滑性能,严重时会造成润滑功能完全丧失。持续的磨损将引起轴承零件逐渐损坏、接触表面的质量恶化、轴承尺寸精度和旋转精度降低、振动和噪声增大及其他相关问题,最终导致轴承丧失正常的工作性能而失效。

磨损失效是因磨损而产生失效的各种失效形式的统称。从广义上说,磨损根据产生机理可分为摩擦磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损等。图1为广义磨损失效分类示意图。

图1 广义磨损失效分类示意图


1.摩擦磨损


摩擦磨损主要是由于机械摩擦力的作用产生的磨损。一般来说,通常概念中的磨损就是指摩擦磨损。摩擦磨损分为磨粒磨损和黏着磨损。

滚动轴承磨粒磨损是指滚动体与滚道、保持架之间在相对运动时,由于外来硬质颗粒或表面突起物在表面摩擦而引起滚动轴承材料表面损伤或脱离的现象,常在轴承工作表面造成犁沟状的擦伤。硬质粒子或异物可能来自主机内部或来自主机系统其他相邻零件,由润滑介质带进轴承内部。磨粒磨损是润滑不充分或外界颗粒侵入(包含轴承自身的磨损颗粒)的结果。由于旋转表面和保持架上的材料被磨掉,这些磨粒数量逐渐增多,最终磨损进入一个加速过程而导致轴承失效。滚动轴承磨粒磨损的主要失效形式表现为外来硬质颗粒在接触表面上进行犁铧而形成的划伤和凹坑。磨粒磨损引起的划伤主要发生在滚动轴承的滚道,且划痕较为分散,一般是孤立的一条或几条线,每条划痕的长度和深度差异较大,一般深度为0.01 ~1mm。图2为滚道表面划伤和凹坑的实物图。磨粒磨损的划伤痕、凹坑极易成为接触疲劳的疲劳源。

图2 滚道表面的划伤和凹坑的实物图


黏着磨损是指由于摩擦表面的显微凸起或异物使摩擦面受力不均,在润滑条件严重恶化时,因局部摩擦生热,造成摩擦面局部变形和摩擦显微焊合现象,严重时表面金属可能局部熔化,接触面上作用力将局部摩擦焊接点从基体上撕裂而增大塑性变形。这种“黏着-撕裂-黏着”的循环过程构成了黏着磨损。黏着磨损是材料从一个表面转移到另一表面,并伴随有摩擦发热,有时还有回火或重新淬火。滚动轴承黏着磨损主要是指滚动体与滚道的磨损,滚动体与保持架的磨损,即主要是滚动轴承部件的磨损。黏着磨损的类型有滑伤、涂抹、粗化、咬黏、胶合、黏结(咬死)等。黏着磨损失效的程度从轻到重过程如图3所示。

图3 黏着磨损失效的程度


出现黏着磨损的原因通常是由于摩擦力的增加及伴随着摩擦热的大量产生。滚动轴承的黏着磨损主要发生在滚动体与滚道之间的接触面、滚动体端面与轴承引导面之间的接触面、滚动体与保持架之间接触处。擦伤是指微凸体嵌入表面或分布在两表面之间所形成的微小沟槽。粗化是黏着磨损的特定形式,主要是指金属微小碎片被滚动体从轴承滚道上扯下。图4所示为滚动轴承各个部件发生的不同磨损形式。

图4 滚动轴承各个部件发生的不同磨损形式

a)圆柱滚子端面的涂抹;b)圆柱滚子端面的咬黏;c)内圈滚道的擦伤;d)球面滚子的划伤(擦伤);e)球轴承保持架的咬黏


2. 疲劳磨损


滚动轴承的疲劳磨损主要是指接触疲劳剥落。如前文所述,根据疲劳的形成位置和原因,滚动轴承疲劳磨损可分为表层剥落,次表面剥落和硬化层剥落。一般的疲劳磨损主要是指在接触面上形成的连续均匀的点蚀分布。图5 所示为圆柱滚子表面不同程度的疲劳磨损。

图5 圆柱滚子表面不同程度的疲劳磨损


3.腐蚀磨损


腐蚀磨损是在腐蚀和机械摩擦力共同作用下产生的,在机械摩擦过程中,摩擦表面会与周围介质发生化学反应或电化学腐蚀从而加剧磨损。滚动轴承腐蚀磨损的一种典型失效形式是梨皮状点蚀,表现为轴承滚动工作表面产生弱光泽的暗色密集型微小点蚀凹坑,其形成原因主要是由于润滑剂污染、润滑过程中微小异物侵入以及空气和水分的氧化腐蚀作用。图6所示为轴承外圈滚道的腐蚀磨损及某一轴承外圈滚道和球滚动体的梨皮状点蚀。

图6 滚动轴承的腐蚀磨损

a)外圈滚道腐蚀磨损;b)外圈滚道梨皮状点蚀;c)球滚动体梨皮状点蚀


4.微动磨损


滚动轴承微动磨损是指在外载荷作用下滚动体与滚道之间或滚动体与保持架之间的两接触面因相对反复的微小滑动而产生的磨损。在微动磨损过程中,微动接触处常常伴随着氧化反应,在接触表面形成红褐色或黑色氧化剥落层。图7为滚动轴承外圈微动磨损的实物图。

图7 外圈的微动磨损


一般认为造成滚动轴承微动磨损的原因有:润滑不良、润滑剂选择不当;接触处的接触应力过大;配合过盈量不合适;滚动体与滚道处有微小往复移动,轴承在静止状态时周边环境有振动。因此可以通过选择合适的润滑剂、选择合适的配合过盈量(或预压)、尽量减小轴承的环境振动(特别是大型轴承的安置、运输过程中的振动)等手段来进行改善。



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