技术丨机电设备轴承故障分析及处理

技术丨机电设备轴承故障分析及处理

贵州机电设备告诉大家滚动轴承是机电系统中的易损零件，许多机械的故障都与滚动轴承的状态有关。设备故障的发生往往伴随着轴承的发热、损坏。找出轴承故障根源，提早采取补救措施，消除故障，是提高系统运转率的重要环节之一。水泥厂的设备绝大部分都是运转设备，而且运行条件比较恶劣，本文拟以水泥厂为例来谈谈设备轴承故障分析及处理。

一、滚动轴承故障分析

贵州机电设备告诉大家滚动轴承发生故障的典型方式是其滚动接触发生单纯的疲劳剥落。这种剥落（剥落表面面积约为2平方毫米，深度达0.2-0.3毫米）可通过检测仪检测其振动来判断。剥落可能发生在内圈表面、外圈或滚动体上。其中，内圈因接触应力较高，发生破裂的情况较多。

滚动轴承的损坏方式分析及补救办法：

1、 过载。严重的表面脱落，表明了该滚动轴承因过载引起的早期疲劳产生的失效（此外配合过紧也会造成一定程度的疲劳）。过载还会引起严重的轴承钢球滚道磨损、大面积剥落并时而伴有过热现象。

过载的原因主要是两方面：

第一，安装不正确。实践中经常发生的现象是：

（1）安装施力不当。如在轴上套装轴承，敲打的部位本是轴承的内圈，操作者图方便，实际敲打的部位却是外圈；或者本应用铜棒或油煮套装的轴承，却用铁榔头强行打入，最终造成在使用中轴承的损坏。正确的安装方法是仅对要套装的内、外圈施力（在轴上装内圈时勿推压外圈）。

（2）角接触轴承的安装方向装反。角接触轴承具有一椭圆形的接触区，并仅在一个方向上承受轴向推力。在相反的方向上装配轴承时，会使接触面产生糟形磨损带。因此在安装时应注意正确的安装方向。

（3）轴承位置不对中。钢球磨损痕迹偏斜、不与滚道方向相平行，表明安装时轴承未对中。

若偏斜量大，就易引起轴承温度上升并出现严重磨损。其产生原因可能是轴弯曲、轴承安装位置不对、锁母的压紧面未与螺纹轴线相垂直等。

第二，设计加工不合理。实践中主要表现有：

（1）轴承与轴或轴承的装配过松或过紧。轴承内、外圈的装配接触面上出现圆周状的磨损或变色，是由轴承与其相配的零件配合过松引起的。腐蚀产生的氧化物为一种纯褐色磨料，其结果会造成轴承进一步磨损、发热和产生噪音及振动等一系列问题，因此在装配前应注意检查它们的配合公差。

（2）设计时没有考虑热膨胀的影响，造成运转中轴承间隙越来越小，由于扭距增大，轴承温度上升，使轴承很快因磨损和疲劳而失效。

过载的补救方法应根据不同的原因采取不同的办法，总的目的是减少轴承的负荷或提高轴承的承载能力。

2、过热。滚子的滚道、钢球或保持器改变颜色，表明轴承过热。温度的升高会使润滑剂作用降低，使油漠不易形成或完全消失。温度过高，会使滚球和钢球的材料退火，硬度下降。这主要是散热不利或重载、高速的情况下冷却不充分造成的。解决的办法是充分散热，追加冷却。

3、低负荷振蚀。在每个钢球的轴向位置上出现椭圆型的磨损痕迹，这表明当轴承不工作且未产生润滑油膜时，由外部振动过度或低负荷振蚀造成失效。补救办法是使轴承隔振或在轴承的润滑脂中加入抗磨添加剂等。

4、贵州机电设备告诉大家正常的疲劳失效。在任何一个运转的表面（如滚道和钢球）出现不规则的材料剥落现象，并逐渐扩展引起振幅加大，这是一种正常的疲劳失效。如果普通轴承的寿命不能满足使用要求，就只有选择更高级的轴承，或是提高一级轴承规格，来提高轴承的承载能力。

5、润滑不当。所有滚动轴承都需要用优质润滑剂进行不间断的润滑，以保持设计性能。轴承内依靠滚动体和内外圈上形成的一层油膜来防止金属与金属之间的直接接触。如果润滑良好，就能减少摩擦，使其不致磨损。

轴承在运转状态下，润滑脂或润滑油的粘度是保证其正常润滑的关键；同时，润滑油脂保持清洁，不含固态或液态杂质也是至关重要的。油的粘度过低，不能起充分的润滑作用，至使内外圈很快磨损。补救的办法是按照轴承需要，重新选择更换润滑油或脂。

污染物粒子污染润滑油或脂时，即使这些污染物粒子小于油膜平均厚度，但因粒子很硬，仍会产生磨耗，甚至于穿透油膜，至使轴承表面产生局部应力，从而显著地缩短轴承寿命。润滑油或脂中水的浓度即使小至0.01％，亦足以缩短轴承原有寿命的一半。若水可溶解于油或脂中，轴承使用寿命会随水的浓度递增而递减。补救办法是调换不洁净的油或脂；平时安装时注意清洁操作。

6、腐蚀。滚道、钢球、保持架和内外圈环形面上出现红色或褐色污点，表明轴承因暴露于腐蚀性的液体或气体中而产生了腐蚀失效。它会引起振动的增大，磨损加剧、径向间隙增加、承载能力降低，并且在极限的情况下发生疲劳失效。补救办法是使液体从轴承中排出或增加轴承的整体及外部密封。

二、滑动轴承故障分析

贵州机电设备告诉大家水泥厂使用的滑动轴承主要有三种：铜瓦、巴氏合金瓦、酚醛树脂瓦。滑动轴承主要的故障形式有发热、异常磨损、烧瓦。滑动轴承的故障形式与刮瓦方式及相应的润滑机理有密切的关系。一般水泥厂的滑动轴承瓦都按楔形润滑机理刮瓦的。

1、发热。发热分新瓦刚运行时的发热和运行一段时间后的发热。新瓦刚运行时的发热一般是瓦的研磨不到位，油楔开得不合理，太大或太小，油膜层薄。处理办法是根据不同的场合，考虑速度、载荷等因素，使用更合理的润滑油进行跑合；调整此部位所受的载荷，跑合好后再恢复；以上办法不能解决时，那只好重新刮瓦。运行一段时间后的发热一般是负荷的突然变化，油温升高，造成油膜层的破坏。也可能有其它的原因，但一般都不作特别的处理，也能在较短时间内恢复正常。处理的方法只是加强冷却，补换润滑油，有时也可调整轴承的负荷。

2、异常磨损。由于摩擦过程中两表面的变形、温度和环境等的影响，表层材料会发生机械的、物理或化学的变化，使材料表层发生如变形、氧化、强度减弱等现象，如塑性变形使金属冷作硬化而变脆，反复的弹性变形使金属发生疲劳；接触高温使表层金属退火软化，随后急剧冷却又导致材料重结晶和固溶体分解；环境介质在表层中扩散，造成氧化、腐蚀等，使表层性质发生变化，最终引起多种故障，如疲劳、点蚀、表面损坏与脱落等，这就是所谓的异常磨损。异常磨损的原因主要有二：滑动轴承瓦的负荷严重超标；滑动轴承瓦内进了细颗粒的磨粒。处理就是调整载荷，清洗瓦并做好瓦的密封。

3、烧瓦。烧瓦是滑动轴承瓦运行中严重的故障。产生这个故障的主要原因是无油润滑造成的。处理办法只有换瓦或重新刮瓦。

以上三种故障形式经常两种、三种同时出现，但其原因及处理方式都是一样的。

三、轴承故障处理事例

某公司有一台￠3500mm离心式选粉机，原减速机是一级传动，高速轴选用的轴承是27311轴承，使用不到半个月，轴承就损坏了。开始我们认为是装配时热膨胀间隙留得不够，但经几次尝试后，问题还是没有解决。于是对一级传动高速轴的载荷进行计算，发现该轴承根本不能承受这么大的载荷。改换大号的轴承空间位置不够，于是将原减速机由一级传动改成二级传动。2003年改造后，基本上每两年更换一次，至今运行很好。

贵州机电设备告诉大家某公司水泥厂有一台￠2.5／3.1x78米回转窑。此窑系四档支承，日产熟料200吨—250吨，是该公司水泥厂的关键设备。其托轮均采用铜瓦支承。每块铜瓦的负荷都是不相等的，但通过测量、观察、调整，尽量做到各档托轮瓦受力均匀。新瓦安装后开机发热，我们就调整托轮位置，减轻发热瓦的负荷，或添加高粘度的汽缸油，因为回转窑是低速、重载设备，转速慢，最快每分钟1.5转，而托轮最大受力可达250吨。进行这样的处理一般都能让瓦尽快的跑合好，满足了生产的需要。

四、结论

滚动轴承、滑动轴承是机械传动中必不可少的部件，做好轴承故障分析并积极实践确能为生产服务，为生产提供保证。