滚动轴承常见故障及其原因分析
滚动轴承简介
滚动轴承（rollingbearing）是将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦损失的一种精密的机械元件。滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成，内圈的作用是与轴相配合并与轴一起旋转；外圈作用是与轴承座相配合，起支撑作用；滚动体是借助于保持架均匀的将滚动体分布在内圈和外圈之间，其形状大小和数量直接影响着滚动轴承的使用性能和寿命；保持架能使滚动体均匀分布，防止滚动体脱落，引导滚动体旋转起润滑作用。
滚动轴承特点及类型
滚动轴承特点：
1、滚动轴承的优点有:
&&(1) 摩擦阻力小,灵敏,效率高, 发热量小,启动阻力小，启动灵敏，润滑简单,耗油量少, 维护保养方便。
&&(2) 轴承径向间隙小, 并且可用预紧的方法调整间隙, 以提高旋转精度。
&&(3) 轴向尺寸小, 某些滚动轴承可同时承受径向载荷与轴向载荷。
&&(4) 滚动轴承是标准件, 可由专门工厂大批生产供应, 使用、更换方便。
2、滚动轴承的主要缺点有: 抗冲击性能差, 高速时噪声大, 工作寿命较短，结构不能剖分。
滚动轴承类型：
滚动轴承按其承受负荷的方向分为三大类，即：向心轴承、向心推力轴承和推力轴承（包括推力向心轴承）。各类中又可分为几种形式：
1、滚道raceway
&&&滚动轴承承受负荷部分的表面，用作滚动体的滚动轨道。
2、直滚道straight raceway
&&&在垂直于滚动方向的平面内的母线为直线的滚道。
3、凸度滚道crowned raceway
&&&在垂直于滚动方向的平面内呈连续的微凸曲线的基本圆柱形或圆锥形的滚道，以防止在滚子与滚道接触处产生应力集中。
4、球面滚道spherical raceway
&&&滚道为球表面的一部分。
5、沟道raceway groove
&&&球轴承的滚道呈沟形，通常为一个圆弧形的横截面，其半径略大于球半径。
6、(沟)肩(groove)shoulder
&&&沟(滚)道的侧面。
7、挡边rib
&&&突出于滚道表面与滚动方向平行的窄凸肩。用以支承和引导滚动体并使其保持在轴承内。
8、引导保持架的表面cage riding land
&&&轴承套圈和垫圈的圆柱形表面，用以在径向引导保持架
9、套圈(垫圈)端面ring(washer)face
&&&垂直于套圈(垫圈)轴心线的套圈(垫圈)表面。
10、轴承内孔bearing bore
&&&滚动轴承内圈或轴圈的内孔
11、圆柱形内孔cylindrical bore
&&&轴承或轴承零件的内孔，其母线基本为直线并与轴承轴心线或轴承零件轴心线平行。
滚动轴承常见故障及原因
1.故障的形式：
(1) 轴承转动困难、发热；
(2) 轴承运转有异声；
(3) 轴承产生振动；
(4) 内座圈剥落、开裂；
(5) 外座圈剥落、开裂；
(6) 轴承滚道和滚动体产生压痕。
2.故障原因分析
(1) 装配前检查不仔细，轴承在装配前要先清洗并认真检查轴承的内外座圈、滚动体和保持架，是否有生锈、毛刺、碰伤和裂纹；检查轴承间隙是否合适，转动是否轻快自如，有无突然卡止的现象；同时检查轴径和轴承座孔的尺寸、圆度和圆柱度及其表面是否有毛刺或凹凸不平等。对于对开式轴承座，要求轴承盖和轴承底座接合面处与外座圈的外圆面之间，应留出0.1mm~0.25mm间隙，以防止外座两侧"瓦口"处出现"夹帮"现象导致的间隙减小，磨损加快，使轴承过早损坏。
(2) 装配不当。装配不当会导致轴承出现上述的各种故障形式，以及以下的几种情况：
&&A.配合不当
&&轴承内孔与轴的配合采用基孔制，轴承外圆与轴承座孔的配合采用基轴制。一般在正常负荷情况下工作的离心泵、离心机、减速机、电动机和离心式压缩机的轴与轴承内座圈，采用j5，js5，js6，k5，k6，m6配合，轴承座孔与轴承外座圈采用j6，j7配合。旋转的座圈(大多数轴承的内座圈为旋转座圈，外座圈不为旋转座圈，少部分轴承则相反)，通常采用过盈配合，能在负荷作用下避免座圈在轴径和轴承座孔的配合表面上发生滚动和滑动。
&&但有时由于轴径和轴承座孔的尺寸测量不精确或配合面粗糙度未达到标准要求，造成过大的过盈配合，使轴承座圈受到很大挤压，从而导致轴承本身的径向间隙减少，使轴承转动困难、发热，磨损加剧或卡死，严重时会造成轴承内外座圈在按装时开裂。不旋转座圈常采用间隙或过盈不大的配合，这样不旋转座圈就有可能产生微小的爬动，而使座圈与滚动体的接触面不断更换，座圈滚道磨损均匀。同时也可以消除轴因热伸长而使轴承中滚动体发生轴向卡住的现象。但过大的间隙配合，会使不旋转座圈随滚动体一同转动，致使轴（或轴承座孔）与内座圈（或外座圈）发生严重磨损，而出现摩擦使轴承发热、振动...[]
滚动轴承的作用
滚动轴承是标准件，用于支承轴颈的部件，有时也用来支承轴上的回转零件。滚动轴承使用、安装、维修方便、价格较便宜，应用广。采用滚动轴承的机器起动力矩小，有利于在负载下起动。对于同尺寸的轴颈，滚动轴承的宽度比滑动轴承小，可使机器的轴向结构紧凑。大多数滚动轴承能同时受径向和轴向载荷，因此轴承组合结构较简单。但滚动轴承存在承受冲击载荷能力较差；高速重载荷下轴承寿命较低；振动及噪声较大的缺点。
典型的滚动轴承构造如图1所示。由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。内圈、外圈分别与轴颈及轴承座孔装配在一起。多数情况是内圈随轴回转，外圈不动；但也有外圈回转、内圈不转或内、外围分别按不同转速回转等使用情况。滚动体使相对运动表面间的滑动摩擦变为滚动磨擦。根据不同轴承结构的要求，滚动体有球、圆柱滚子、圆锥滚子、球面滚子等。
滚动体的大小和数量直接影响轴承的承载能力。在球轴承内、外圈上都有凹槽滚道，它起着降低接触应力和限制滚动体轴向移动的作用。保持架使滚动体等距离分布并减少滚动体间的摩擦和磨损。如果没有保持架，相邻滚动体将直接接触，且相对摩擦速度是表面速度的两倍，发热和磨损都较大。
滚动轴承的内、外圈和滚动体用强度高、耐磨性好的铬锰高碳钢制造，如 GCrls、GCr15SiMn等，淬火后硬度达到 61 HRC～65 HRC。保持架选用较软材料制造，常用低碳钢板铜合金、铝合金、工程塑料等材料。
消除故障的方法
(1) 更换轴承时，要对新轴承进行认真检查，同时对轴径及轴承座孔和
转子进行细致的检查；
(2) 装配和拆卸轴承时，严格执行检修工艺，认真操作，避免装拆不当
导致的轴承损坏；
(3) 按时加油换油，保证轴承工作状况始终处于良好状况；
(4) 运行中认真检查，发现故障隐患，及时消除。
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造成轴承早期损坏的原因与解决办法
&一、安装不当(约占16％)　　
　　1、安装时使用蛮力，用锤子直接敲击轴承对轴承伤害最大；是造成变形的主要原因。　　
　　2、安装不到位，安装有偏差或未装到轴承位，造成轴承游隙过小。内外圈不处于同一旋转中心，造成不同心。
&&&&建议：选择适当的或专业的安装工具，安装完毕要用专用仪器检测。
二、润滑不良(&约占50％)
&&&&据调查，不良是造成轴承过早损坏的主要原因之一。主要原因包括：未及时加注润滑剂或润滑油；润滑剂或润滑油未加注到位；润滑剂或润滑油选型不当；润滑方式不正确等等。
　　建议：选择正确的润滑剂或润滑油，使用正确的润滑加注方式。
三、污染&(约占14％)
　　污染也会导致轴承过早损坏，污染是指有沙尘、金属屑等进入轴承内部。主要原因包括：使用前过早打开轴承包装，造成污染；安装时工作环境不清洁，造成污染；轴承的工作环境不清洁，工作介质污染等。
　　建议：在使用前最好不要拆开轴承的包装；安装时保持安装环境的清洁，对要使用的轴承进行清洗；增强轴承的装置。
四、&疲劳(约占34％)
　　疲劳破坏是轴承常见的损坏方式。常见的疲劳破坏的原因可能是：轴承长期超负荷运行；未及时维修；维修不当；设备老化等。
　　建议：选择适当的轴承类型，定期及时更换疲劳轴承。
滚动轴承的损坏形式分析及补救办法
　　（１）&过载。严重的表面剥落和磨损，表明了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。
　　补救办法：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，会使滚道和钢球的材料退火，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。
　　解决办法：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形的磨损痕迹，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：使轴承隔振或在轴承的润滑脂中加入抗磨添加剂等。
&&&&（４）&安装问题。主要注意以下几方面：
&&&&第一，注意安装施力。如滚道上出现间隔的压坑，表明负荷已超出了材料的弹性极限。这是由于静态过载或者严重的冲击（如安装时曾用锤子敲击轴承等）引起的。正确的安装方法是仅对要压装的圈环施力（在轴上装内圈时勿推压外圈）。
&&&&第二，注意角接触轴承的安装方向。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，因钢球处在滚道边缘，其受载面会产生槽形磨损带。因此在安装时应注意正确的安装方向。
&&&&第三，注意对中。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&＞16000，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有弯曲、轴或箱体有毛刺、锁母的压紧面未与螺纹轴线相垂直等。因此，安装时应注意检查径跳情况。
&&&&第四，应注意正确配合。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。磨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、发热和产生噪音和产生径跳等一系列问题，因此装配时应注意正确配合。
&&&&又如滚道底部有严重的球形磨损轨迹，这表明因配合过紧使轴承间隙变小，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。此时，只要适当恢复径向间隙，减少过盈量就可解决这一问题。&
五、正常的疲劳失效在任何一个运转的表面（如滚道或钢球）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，就只有重新选用更高级的轴承，或是提高一级轴承规格，来提高轴承的承载能力。
六、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，以保持其设计性能。轴承内依靠滚动体和座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，就能减少磨擦，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，不能起充分润滑作用，至使座圈很快磨损。开始时,座圈的金属与滚动体的金属表面互相直接接触磨擦,使其表面打磨得非常光滑继而发生干磨擦导致座圈表面被滚动体表面碾碎的粒屑所压裂。起初可以观察到表面变暗，失去光泽，最后形成凹痕和片状疲劳脱落。
　　补救办法：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，致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缩减。
　　补救办法：调换不洁净的油或脂；平时应当安装较好的过滤器，增加密封，贮存、安装时注意清洁操作。
七、 腐蚀滚道、钢球、保持架和内外圈环型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。它会引起振动增大、磨损加剧、径向间隙增加、预载降低，并且在极限情况下发生疲劳失效。
补救办法：使液体从轴承中排出或增加轴承的整体及外部密封。
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轴承金属剥落原因剖析(图)
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金机商核心摘要：易使轴承金属剥落的主要原因有以下几种:1.轴承承受冲击力和交变载荷,易使滚道和滚动体表面产生疲劳剥落.滚动体表面接触应力的反
易使轴承金属剥落的主要原因有以下几种:
&&&&1.轴承承受冲击力和交变载荷,易使滚道和滚动体表面产生疲劳剥落.滚动体表面接触应力的反复变化,也会引起金属疲劳、滚动体表面出现麻点及细小的剥落.这种剥落起始很细小,然后会出现凹痕并逐渐扩大,呈大面积片状剥落.
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&&&&2.轴承内、外圈的轴向配合台阶面不垂直、转轴弯曲、轴孔不同心,导致轴承内、外圈安装歪斜,使轴承局部滚道承受过重载荷而导致金属剥落.
&&&&3.轴承游隙调整过紧.
&&&&4.轴承内圈与轴或外圈与座孔配合表面之间落入铁屑或硬质异物,引起轴承安装时滚道变形,使轴承滚道局部承受载荷过重,产生金属剥落.
&&&&5.与轴承配合的轴颈和座孔变形严重,致使套圈滚道局部载荷过重,产生疲劳剥落.如角接触球轴承,常在套圈相对称的两个部位出现剥落.
&&&&6.轴承选型不当,所选用的代用轴承或更换的轴承承受载荷的能力不够.
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