某深沟球轴承保持架断裂分析

王松涛，高 亮，路宗奎

（中国人民解放军驻哈尔滨轴承集团公司军事代表室，黑龙江 哈尔滨 150036）

某深沟球轴承保持架断裂分析

王松涛，高 亮，路宗奎

（中国人民解放军驻哈尔滨轴承集团公司军事代表室，黑龙江 哈尔滨 150036）

某深沟球轴承在使用后出现保持架断裂故障。经对轴承的故障特征、理化分析和尺寸测量后发现，该轴承的钢球直径组差超差，引起接触应力增大以及附加振动载荷，导致滚道疲劳剥落和保持架断裂。

深沟球轴承；保持架；疲劳剥落；断裂

1 前言

某深沟球轴承在长期使用后检查时，首次发现保持架断裂，分解后发现滚道出现局部剥落。该轴承使用非常广泛，但在多年的使用过程中均未出现过保持架断裂、滚道剥落现象。对该故障进行分析，查找出真正的失效原因，对该轴承的安全使用和后续质量保证有非常重要的意义。

2 故障特征

故障轴承整体颜色光亮，内、外套圈表面未见损伤如图 1 所示；某钢球所在保持架兜孔靠近一侧铆钉铆合处均已开裂断开，如图 2 所示。

将轴承外圈剖开后发现，外圈滚道底部均有较明显的变色接触轨迹，轨迹已变粗糙，如图 3所示；内圈滚道沿沟底出现了整个圆周的断续剥落，接触轨迹略偏向非打字端一侧沟道，呈轻度爬坡特征，如图 4 所示；开裂兜孔近断裂处已明显磨损变薄并产生飞边，如图 5 所示，去掉铆钉分离两片保持架，可见有的保持架兜孔内表面与钢球摩擦变光亮，开裂兜孔内表面更明显如图6、图 7 所示；其中钢球表面完整，均有不同程度的高温变色，但仍有金属光泽，开裂兜孔所在钢球外观未见异常。

图1 轴承整体形貌

图2 保持架开裂形貌

3 尺寸检测

图3 外圈滚道沟底接触轨迹

图4 内圈滚道沟底剥落形貌

图5 保持架开裂兜孔磨损形貌

图6 保持架兜孔内表面形貌

图7 开裂兜孔内表面形貌

故障轴承仍转动灵活，但有明显振感。对故障轴承精度和游隙进行了检测，结果见表 1。

检测结果：内圈轴向跳动、外圈轴向跳动均明显超出标准规定，说明内部精度已变差；

对轴承中7粒钢球的尺寸精度进行了检测，实测钢球直径组差为0.8μm，略超标准要求，其中保持架开裂兜孔内的钢球尺寸偏差略大，见表2。

表1 轴承精度和游隙检测结果

表2 钢球偏差检测结果

4 理化分析

4.1 剥落部位分析

扫描电镜下观察内滚道剥落部位，未发现夹杂等材料缺陷，剥落源处有金属凸棱，凸棱呈弧形分布并向剥落心部逐渐扩展，如图 8 所示，该剥落性质为疲劳剥落。

对剥落部位进行能谱分析，未发现除基体以外的其它元素，见图 9。

图8 扫描电镜下观察剥落处形貌

图9 能谱分析

4.2 硬度及金相组织

根据故障件分解后外观检查结果，选取内圈及一粒钢球，分别检测了硬度及淬回火组织，检测结果，内套和钢球的淬回火组织及硬度均符合标准的规定，见表 3 。

进一步观察内圈金相试样，未见高温特征及组织异常。

Analysis on cage fracture of a deep groove ball bearing

Wang Songtao, Gao Liang, Lu Zongkui
( Military Delegate Of fi ce of PLA Residing Harbin Bearing Group Corporation,Harbin 150036,China )

The cage fracture occurred after using a deep groove ball bearing. By analyzing the fault features of the bearing, physical and chemical analysis and measurement of the size, group deviation of the ball bearing diameter was out of tolerance, contact stress was increased and additional vibration loads, then the raceways fatigue spalling and cage fracture were resulted in.

deep groove ball bearings; cage; fatigue spalling; fracture

TH133.33+1

B

1672-4852（2014）01-0032-02

2013-09-04.

王松涛（1974-），男，工程师.