某化工机械用轴承失效分析

王多亮，司艳清

（1.哈尔滨轴承集团公司 技术中心，黑龙江 哈尔滨150036；2. 哈尔滨轴承集团公司 南直轴承分厂，黑龙江 哈尔滨150036）

某化工机械用轴承失效分析

王多亮1，司艳清2

（1.哈尔滨轴承集团公司 技术中心，黑龙江 哈尔滨150036；2. 哈尔滨轴承集团公司 南直轴承分厂，黑龙江 哈尔滨150036）

针对某化工机械用深沟球轴承早期疲劳剥落的现象，做了故障分析，判定轴承的失效原因为安装不当造成轴承承受过大的轴向载荷。

深沟球轴承；早期疲劳剥落，安装不当；轴向载荷

1 前言

现代工业机械大量地装配了滚动轴承。一般说来，滚动轴承是机器中最精密的部件。通常，它们的公差都保持在机器的其余部件公差的十分之一。但是，由于各种原因，只有10%到20%的轴承能达到它们的设计寿命，其原因很多，包括润滑不当、使用错误的润滑剂、被灰尘和其它外来物颗粒污染、不恰当地储存，在出厂包装箱之外受潮气腐蚀、选型不当等，此外滚动轴承过早发生损坏的主要因素之一是轴承安装不当。

2 故障轴承分析

2.1 故障情况描述

该轴承被安装到某化工机械电机上，装机运行72h后发现轴承噪音大，并存在异常音。经停机检查后发现轴承出现温升现象，轴承内滚道出现疲劳剥落现象。该轴承型号是6317，结构为深沟球轴承，配冲压浪形保持架，精度P0级，套圈和钢球材料为GCr15，无特殊要求。

2.2 故障轴承外观

故障轴承的外观见图1、图2。

图1是轴承的端面图，可见轴承保持架外表面及整个轴承表面存在大量的油污；图2是轴承的内径表面图，内径表面在周向上摩擦痕迹不同，在内圈的非基准端面端存在沿内径周向360°范围内的光亮痕迹，与基面端形成鲜明对比。

图1 故障轴承端面

图2 故障轴承内径

由图3可见，轴承基准端面与非基准端面的摩擦痕迹显著不同，内圈非基准端面处满是油污，基准端面侧存在明显的不同区域，靠近挡边径处周向360°区域内疑为油污覆盖，靠近内径周向360°区域内较为光亮。

图3 故障轴承内圈两端面对比

2.3 故障轴承分解

轴承零件分解见图4、图5、图6、图7。、

图4为轴承外圈滚道图，由图可见轴承滚道分为两个区域，靠近打字面侧滚道颜色发暗，较粗糙，有轻微的点蚀，沿滚道成360°分布。另一端则保持滚道正常的加工文理。图5是轴承内圈滚道图，可见沿滚道周向360°范围内出现了疲劳剥落，且剥落痕迹亦靠近一端——内圈基准端面。

图6是滚动体图，部分滚动体存在环带。图7是保持架兜孔图，兜孔内部可见油污，同时兜孔内表面变色，呈现红褐色。由图7可见在内圈滚道上除360°周向剥落区域外，与保持架兜孔近似等间距处存在大块的剥落区域。

2.4 初步分析

轴承的故障现象是轴承异常升温、运行噪音大、停机检查发现内滚道疲劳剥落。并且内圈疲劳剥落的位置与外圈点蚀的区域存在明显的相对错位。经分析造成此故障的可能原因有润滑不良、载荷过大、安装不当、振动、不应有的预载荷、轴承偏斜。

图4 外滚道点蚀

图5 内滚道剥落

图6 钢球表面环带

图7 内滚道大块剥落点

2.5 故障轴承检测

2.5.1 尺寸检测

故障轴承尺寸检测结果见表1。

表1 故障轴承尺寸检测结果 mm

2.5.2 硬度检测

故障轴承硬度检测结果见表2。

表2 故障轴承尺寸检测结果 HRC

2.5.3 组织检测

（1）轴承外套淬回火组织级别为3级（心部），见图8。

图8 4%硝酸酒精腐蚀，500×

（2）轴承内套淬回火组织级别为3级（心部），见图9。两端面有高温退火现象。

图9 4%硝酸酒精腐蚀， 500×

（3）滚动体的淬回火组织级别为3级（心部），见图10。滚动体表面有高温退火现象。

图10 4%硝酸酒精腐蚀，500×

经上述检验分析发现，失效轴承的淬回火组织符合图纸设计要求，其内圈、滚动体硬度偏低现象应为轴承表面受高温影响所致。

2.6 定性分析

由内圈滚道剥落区域和外圈滚道的点蚀区域分布特点可初步判断，轴承存在过大的轴向载荷是导致轴承出现早期疲劳剥落的主要原因。如图11所示，可见过大的轴向载荷导致内、外圈错位，滚动体偏向滚道一侧，导致套圈与滚道体的摩擦加剧，剧烈的摩擦使轴承得不到很好的润滑；润滑不良加剧了套圈与滚动体的摩擦，导致轴承温升升高，达到退火温度导致轴承滚动体、内圈硬度下降，持续的干摩擦最终导致轴承的疲劳剥落。

图11 轴向过大载荷压痕位置

2.7 结论

故障轴承内滚道的剥落痕迹、外滚道的点蚀区域的位置符合此特点。基本可排除其他原因。故可判断此故障轴承的故障原因为安装不当或产生不应有的预载荷，导致轴承内部应力过大、摩擦严重，最终导致轴承的失效。

3 结束语

通过对此故障轴承的分析，了解了安装不当是造成轴承早期疲劳剥落的可能原因之一。因此，根据深沟球轴承不易承受过大的轴向载荷的结构特点，在轴承选型中应根据工况条件，特别是径向、轴向载荷情况选择合适的轴承；安装过程中注意轴、轴箱的精度与轴承精度的匹配性，同时安装过程中选择合适的工具、正确的方法，避免对轴承产生不必要的损伤。

（编辑：钟 媛）

Failure analysis of bearing for a chemical mechinery

Wang Duoliang1，Si Yanqing2

（1.Technical Center,Harbin Bearing Group corporation,Harbin 150036,China;2.Nanzhi Bearing Sub-factory,Harbin Bearing Group Corporation,Harbin 150036,China)

For the deep groove ball bearing for early fatigue peeling phenomenon, fault analysis is carried out. It is determined that the failure reasons is improper installation for bearing to bearing large axial loadd.

deep groove ball bearing; early fatigue peeling; improper installation; axial load

TH 133.33+1

B

1672-4852（2015）02-0012-03

2015-04-15.

王多亮（1980-），男，工程师.