轴承故障原因

轴承故障原因分析

轴承失效是由于材料、设计、制造、安装、操作、维护等多方面因素造成的，因此，确定深沟球轴承失效的主要成因，是工程技术领域的瓶颈问题。有关轴承安装与维护的历史记录以及对实际运转情况的了解都至关重要，然而工程实际中，相关技术人员往往将这些内容忽略，甚至违背轴承的基本操作要求。

轴承失效，总体来看，包括3个方面：轴承设计、轴承制造、维护使用。滚动轴承故障形式比较多，主要是磨损失效，点腐蚀，疲劳剥离，压痕，断裂和胶合等，其中更为典型的损伤是疲劳剥离。细分为以下几点：

1.安装不当（塑性变形）、运输

1)轴承内外圈防锈油清洗、内外盖的清洗。

2)轴承的装配，冷压和热套。感应加热。这种加热方法的缺点是容易使轴承内圈被磁

化。一旦轴承内圈被磁化, 由于剩磁的作用,轴承内就会吸附周围的尘埃、铁屑。这

些被吸附的污染颗粒有可能造成轴承的提早失效。因此,在电磁加热结束后, 要对轴

承进行去磁处理, 以消除轴承剩磁。建议电机制造厂家使用带有去磁功能的电磁加

热器, 以防止轴承剩磁。

3)圆柱轴承安装时不要直接推入，慢慢旋着推入。

4)运输时，防护、防震。

2.不对中、同心度、圆度、油隙原因

图1径向负荷轨迹图2轴向负荷轨迹图3 轴径向负荷轨迹图4偏心负荷轨迹

图5 异常的负荷痕迹图6 轴承油隙过小痕迹

如果发现图4所示的负荷轨迹, 应该立即查找轴承室与电机端盖止口的同心度, 轴承室与基座的同轴度, 以及两端端盖安装好之后的轴承室相对同轴度。如果电机与其所带负荷出现不对中, 也会在轴承上出现这样的负荷轨迹。

轴承室的形位公差超差将影响轴承内部负荷的分布, 从而造成异常的负荷痕迹, 如图5所示。图5中的负荷痕迹表明轴承室可能圆度超差, 从而造成非负荷区的球同样承受到负荷, 这样轴承内部经过运行, 会出现发热和噪声。如果拆卸轴承发现图5的负荷轨迹, 就需要对轴承室的圆度进行调整。但图5仅仅是形位公差圆度超差的情况。还有诸如圆柱度超差的情况, 它也可以从负荷轨迹中看到。

当剩余游隙过小时, 轴承会非常容易被卡死, 从而提早失效。这些失效轴承烧毁之前的表现就是噪声和发热, 而轴承滚道表面的负荷轨迹如图6所示。造成轴承剩余游隙过小的因素可能包括:内圈配合过紧, 内外圈温度差过大等。应及时进行调节改善。

3.轴承倾斜

1)和装配、自身制造有关

4.选型不当（额定寿命、承载能力、运转可靠性）

1)注意轴承承受的最小载荷

2)极限转速不合理，保持架

图7粘着磨损轴承

在电机中发生轴承内部粘着磨损的情况有很多种, 尤其是在频繁起动的电机中, 电机的频繁起停(或往复旋转)大大增加了滚动体与滚道之间起动时的滑动摩擦, 从而非常容易出现粘着磨损。针对这种情况的粘着磨损, 可通过改善润滑剂(如对于往复运转的电机润滑脂添加极压添加剂)等方法来减小起动停车时轴承内部的滑动摩擦。此外, 如果电机内轴承所承受的负荷小于轴承运行所需要的最小负荷, 那么滚动体与滚道之间就不能形成有效的滚动摩擦, 此时也容易出现粘着磨损。轴承的最小负荷与润滑脂的稠度相关。

5.润滑不足、不当

1)选用不当

2)加量过多、过少

3)没按时间去加

4)润滑脂混用，满足：基础油必须相同，稠化剂必须匹配，基础油粘度必须相似，稠

度必须相同。

图8深沟球轴承表面磨损内圈

轴承的表面疲劳是指从滚动体和滚道接触表面开始发展的金属表面疲劳痕迹。出现这种疲劳的原因是由于受载的金属表面具有较大的剪应力。如果润滑施加得当, 此剪应力将小于金属表面下的最大剪应力。而润滑得当的正常轴承, 经过一段时间运行达到了轴承的疲劳寿命, 会出现正常的表面下疲劳, 轴承失效。但是, 如果初始疲劳发生在金属表面, 而不是表面下, 轴承就可能达不到其疲劳寿命而出现提前失效。

从图8可见到, 负荷轨迹内部轴承内圈表面出现类似于抛光光亮的形貌, 而在这个区域

内出现从表面自上而下的疲劳痕迹。由此可以判断,这是一个典型的表面疲劳的轴承。在正

常润滑的情况下, 金属表面剪应力应该不会让轴承出现提早的表面疲劳。因此判断, 润滑的问题是导致这个轴承出现表面疲劳的可能原因。

6.套和轴配合不当

1)配合、公差

2)粗糙度

3)当套圈承受圆周载荷时必须使用紧配合，承受点载荷时允许使用松配合。浮动端保

证位移性采用松配合。

图9 轴承内圈微动腐蚀

微动腐蚀是指两个金属配合面发生微观蠕动, 微动表面出现金属氧化进而有粉末状锈

蚀发生的情况。在一般的工业电机中, 出现在外圈和轴承室的配合面上, 或者内圈和轴的配合面上。通常的轴承轻微跑圈指的就是外圈的微动腐蚀的一种。微动腐蚀会造成轴承内部滚动体运行状态的改变而发生发热的现象, 严重的甚至可以出现轴承圈断裂。

发生轴承圈的微动腐蚀, 应该检查轴与轴承内圈的公差配合, 以保证转动圈与其配合面有足够的过盈。但是对于一般电机而言, 轴承的外圈与轴承室通常是松配合, 这样如果要避免外圈发生微动腐蚀, 就需要采取添加“O”型环的措施。

7.密封失效

1)杂质、水进入

8.负载不合适

1)过载、轻载

如果轻载负荷小于轴承选型中的最小负荷, 问题就变得相当严重。因为轻载高速运行时, 滚子的自转性能下降, 而滑移运动上升。滑移运行破坏油膜, 导致轴承润滑不良;另外, 负载过轻, 由于游隙的存在, 轴承的振动加大, 促使保持架损坏。这就是为什么经常出现巡检时没发现异常情况, 而发生突然抱轴事故的原因。

但为什么抱轴事故多发生在后端呢? 根据有关资料分析, 电机空载或静止时, 两端轴

承实际负荷相差不大, 但随着负载的增加, 轴伸处截面受力逐渐增大, 使非轴伸端轴承负

荷向轴伸端轴承转移,从而使非轴伸端轴承负荷减小。如电机找正值偏大也有可能使非轴伸端轴承负荷减小, 非轴伸端即使在满载的情况下, 其负荷也比轴伸端小( 为轴伸端的50%～

70%) 。而轻载时, 非轴伸端所承受的负荷就更小, 相对前轴承来说更易滑动磨损, 发生抱轴。

9.轴承油隙

针对不同的配合, 要选取不同游隙组的轴承, 而并非是有些人认为选用C3 游隙组的轴承最好。如轴承内外圆为m5/ Js6 配合的情形, 采用普通游隙轴承, 轴承温度大部分偏高, 此时采用C3 游隙组轴承温度可以得到控制;对于m5/H7 配合的情形, 采用普通游隙组轴承, 轴承温度多能得到有效控制;对于采用较多的k6/H7 的配合, 当轴加工走下差时, 若轴承内径走上差或接近上差, 极有可能出现跑内圈的情形, 此时对于定位球轴承, 无论普通游隙还是C3 游隙都不利于窜轴的控制, 而用过松的配合对轴承温度降低也没好处。另外, 电机在自身状态、运行工况、环境较恶劣的情况下运行较长一段时间, 很有可能出现跑内外圈的现象, 轴承一旦跑圈, 则其温度、振动值增大, 加速了轴承的疲劳损坏, 最终导致轴承散架电机烧毁, 因此应加强状态监测, 一旦发现异常情况, 应及时检修电机。

10.制造缺陷

11.电机振动

分析轴承失效的关键因素：

●运行工况及数据

●检查轴承的工作环境

●现场观察未经拆卸的失效轴承

●用正确的方法拆卸该轴承

●对润滑剂进行取样

●检查轴承座及相关零部件情况

●检查拆下的轴承失效状态