轴承的故障分析及维修

2013-12-31董绍凯

机械工程师 2013年4期

董绍凯

（齐齐哈尔二机床（集团）有限责任公司，黑龙江齐齐哈尔161005）

1 引言

轴承是在机械设备中的常用零件，主要用于支撑进行相对旋转运动的部件并且减小它们之间的摩擦系数。根据相对运动元件之间的摩擦是滚动摩擦还是滑动摩擦，可以把轴承分为两种，即滚动轴承和滑动轴承。滚动轴承是指在滚动摩擦下进行工作的轴承，它通常由内圈、外圈、滚动体和保持架构成；滑动轴承是指在滑动摩擦下进行工作的轴承，轴被轴承支承的部分称为轴颈，与轴颈相配合的零件称为轴瓦。

2 判断轴承故障的方法

判断轴承是否正常工作，可以通过以下几种方法来检查：

（1）轴承声音：采用测声器对运转中轴承的滚动声音的音质进行测量，当轴承有微小的剥落等损伤时，测声器即可分辨出轴承运转时的异常音和不规则音，从而可以判断轴承是否出现损伤。

（2）轴承温度：通常情况轴承温度随着它的运转时间逐渐上升，在正常运转一定时间后其温度趋于稳定。如果轴承选型和安装得当，润滑合适，则轴承的温度不会急剧升高。当出现轴承温度急剧升高时，说明出现故障，必须立即停止机械运转。

（3）轴承振动：如果轴承发生剥落、裂纹等情况，在轴承运转过程中会出现一定的振动现象。通过振动测量仪或振动频率分析仪测出振动的大小，根据振动频率可以推断出轴承异常的具体情况。因为轴承的使用条件和传感器的安装位置不同，所以需要事先对每台机器的测量值进行分析比较后才能确定判断标准。

3 滚动轴承常见故障分析与维修

滚动轴承的使用寿命与轴承的选型、安装、使用和保养有很大关系。通常滚动轴承出现故障后不进行维修，而是直接更换轴承，这主要是由于滚动轴承结构相对较为复杂，精度要求较高，维修难度较大。

3.1 滚动轴承常见的故障

滚动轴承常见的故障有如下几种：（1）在交变载荷应力的作用下，滚动轴承的工作表面因疲劳而发生脱落现象。（2）轴承在运转过程中，由于温度过高，轴承过热使其退火。（3）因轴承装配不当或维护不当而产生裂纹。（4）由于轴承的密封和润滑不良，致使灰尘进入轴承，最终腐蚀轴承工作表面。（5）由于长期工作在交变载荷的作用下使滚动体出现凹坑。（6）保持架变形损坏导致轴承故障。（7）内外滚道磨损出现疲劳点蚀现象。（8）内外滚道变形，轴承运转时有明显周期性噪音。

3.2 滚动轴承的维修

如果重新购买相同型号的轴承比较困难，或是对于一些特殊型号的滚动轴承，为了节省经济成本或是节约生产时间，可以采取对滚动轴承进行维修来使机械设备在较短时间内继续工作。

（1）选配法：根据滚动轴承的配合精度和间隙，对于个别损坏的零件可以选配新的零件来替代已损坏的零件，而不需要维修。（2）电镀法：如果选配法不能适用，则可以按滚动轴承原内外圈的尺寸对其滚道进行镀铬，从而恢复滚道原尺寸。注意在电镀时铬层不能太厚，否则容易引起装配误差或引起剥落。（3）电焊法：电焊修补法主要用于圆锥或圆柱滚子轴承，它的工艺过程包括检查、焊补、车削修整、抛光和装配。

4 滑动轴承常见故障分析与维修

滑动轴承的磨损可以分为两种情况，一种是正常使用情况下的磨损，其特点是在机床刚投入使用时磨损程度较大，之后轴承的磨损度逐渐减小并趋于稳定，当滑动轴承使用一定时间后，磨损程度加剧，即符合浴盆曲线；另一种情况是异常磨损导致轴承损坏。

4.1 滑动轴承的故障

滑动轴承的故障一般分为以下几种：

（1）滑动轴承变形：滑动轴承变形的主要原因有由于润滑不良和载荷过大导致抱轴现象产生而引起轴承变形、超载使轴承局部区域压力超过弹性极限、滑动轴承装配不当等。

（2）疲劳磨损：滑动轴承疲劳主要是交变载荷长期作用的结果，磨损的主要原因有载荷分布不均、轴承过载、轴承材料选择不合适、轴承盖松动等。

（3）磨粒磨损：由于润滑油中混入颗粒较大的油污，在压力作用下颗粒嵌入轴瓦表面，当轴承和轴相对运转时发生磨粒磨损。磨损原因主要有轴承在装配前没有清洗干净、润滑油不干净、零件在摩擦过程中剥落的磨屑混入到了润滑油中等。

图1 浴盆曲线

（4）黏着磨损：滑动轴承与轴形成的摩擦副在相对运动时，轴承内表面的温度逐渐升高，油膜被破坏导致金属表面直接接触，接触点不断重复黏着、撕开的循环，最终导致轴承产生黏着磨损。磨损原因主要有轴与轴承间隙过大或过小、润滑不良、机械设备过热等。

（5）腐蚀磨损：由于润滑油的失效，会导致其酸值过大而对轴承产生腐蚀磨损。主要原因有润滑油长期使用变质、润滑油含有腐蚀性物质等。

4.2 滑动轴承常用的维修方法

（1）更换轴承。如果轴承损坏严重，没有维修的价值，则直接更换新的轴承。通常情况当轴承出现严重烧损、轴瓦损伤面积大、磨损程度大、不能用刮研法进行修理时，采取直接更换轴承的方式来保证机械设备正常运行。

（2）刮研。刮研常用于修复轴承在运转中的擦伤、抱轴或是有硬质颗粒引起的轴瓦磨损等故障。在刮研前要先将轴瓦的内表面清洗干净，以与之相配合的轴颈为校准工具。

表1 轴瓦接触精度的研点数标准

（3）径向间隙的调整。在滑动轴承的维修过程中，确定轴颈与轴瓦之间的配合间隙至关重要,滑动轴承的径向间隙是保证液体摩擦的主要条件。一般可以按公式来计算径向间隙。也可以通过实验法来测量径向间隙。可以通过压铅法来测量间隙：首先选用直径为0.6～1mm 之间的铅丝将其放置在轴瓦和轴之间，然后将上轴瓦、轴承盖合上，用螺栓拧紧后再将轴承盖打开，取出被压扁的铅丝，用千分尺测出其厚度并记录。将铅丝放置于不同位置多做几次实验，最后求出其间隙的平均值。