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啤嶺機電設備（上海）有限公司
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淺析延長滾動軸承使用壽命的方法

2013-07-03

溫京華　劉萬銀
（雞西礦業集團有限公司滴道盛和煤礦選煤廠，黑龍江雞西　158158）
　　摘　要：詳細地敘述了滾動軸承損壞的特征和原因，闡明了防止軸承過早失效的辦法，并提出在生產實際中安裝和使用軸承的方法和注意事項，對生產中使用滾動軸承和延長滾動軸承壽命具有借鑒作用。
　　關鍵詞：滾動軸承；失效；使用壽命；經濟效益
　　0　前言
　　滾動軸承是選煤機械設備廣泛應用的重要配件之一，在滴道盛和煤礦洗煤廠滾動軸承應用的型號、規格較多，數量很大，設備使用過程中，有相當一部分軸承，在沒有達到使用壽命時就因損壞而失效。軸承過早地失效不僅給機修工人增加很大的勞動量，同時還因為停產檢修影響生產，給該洗煤廠的經濟效益造成損失，所以應深刻地分析造成滾動軸承過早失效的諸多因素，并找出相應的解決辦法，延長滾動軸承的使用壽命對生產實際具有重要的指導意義。
　　1　滾動軸承損壞的特征和原因
　　滾動軸承損壞的形式主要有疲勞剝落（或稱剝蝕）過量的永久變形和磨損，其中疲勞剝蝕是正常失效。另外還有套圈斷裂，滾動體壓碎，保持架磨損斷裂，電流腐蝕、銹蝕等，為非正常失效。造成軸承過早失效的原因是多方面的，但主要的是使用和保護不當。Z常見的是軸承密封不好，潤滑不良，嚴重過載，裝配不當，運輸或裝卸過程中發生沖擊、撞擊等，下面詳細分析軸承產生過早失效原因。
　　（1）選煤設備上的軸承多數是內套圈與軸配合，并一起轉動，而外套圈不動，每個滾動體在旋轉中不斷改變與滾道的接觸位置，軸承工作時，滾動表面接觸應力反復變化，引起金屬疲勞，滾動表面開始出現麻點，很細的屑皮剝落，然后出現凹陷，并逐漸擴大漫延，形成疲勞剝落。當疲勞剝落的面積超過一定尺寸時剝落將迅速擴大，出現大的片狀剝落，形成凹坑，此外滾道的壓痕也將產生噪音，振動和附加轉矩。
　　（2）當軸承上作用有外載荷且不轉時，外部的振動會使軸承中的滾動體隨之振動，結果會使軸承接觸處產生局部塑性變形而形成壓痕，此情況常發生在設備運輸過程中或在設備非工作情況下外部因素引起的振動。比如軸承不慎落地，或不正當的裝配等。
　　（3）由于安裝不當或軸與軸承孔公差配合不當，以及軸承跟軸肩的位置度誤差等，都會使軸承孔與軸的中心線傾斜，產生不同軸誤差，從而使軸承滾動體工作時脫離正常滾道，分布于非圓形滾道上。如果此誤差越大，對軸承產生的附加力矩就越大，越容易使軸承中局部區域承受較大的負荷，該處越會出現疲勞剝落現象。
　　（4）軸承兩個互相接觸的表面在負荷作用下相對滑動時若潤滑不充分，或有微粒進入其間，很容易將接觸表面擦傷，或使表面磨損。例如：①圓錐滾子，球面滾子，短圓柱滾子的端面與套圈擋邊接觸處容易形成磨損。②在推力球軸承中在軸向負荷較小，轉速較高時，由于陀螺力矩使鋼球和滾道產生滑動發熱，在滾道上容易形成螺旋形的擦傷條紋。
　　（5）如果軸承的滾動體與內外滾道之間的間隙過小，潤滑不良，冷卻不好或超載工作，都會使軸承因過熱產生“抱死”現象。比如滴道盛和煤礦選煤廠矸石脫介篩因冷卻管不暢通，又超載工作，軸承經常因過熱發生“抱死”現象，下面從理論上詳細地分析一下產生的原因，在發生軸承“抱死”之前的一段時間里，過度的磨擦和產生的高熱會軟化軸承鋼，同時引起軸承內各零件體積膨脹，互相擠壓力越來越大，直至軸承“抱死”。過熱的軸承常伴有顏色的改變，通常為藍黑色或淺黃色。過熱時滾動體與保持架之間的間隙也變小，摩擦力也將在保持架上產生應力并可能使保持架斷裂而加速軸承失效。
　　（6）與軸承相配合的軸徑必須保證有一定的過盈量，并且此段軸的加工精度也要求較高，如果軸與軸承孔之間過盈量太小或有了間隙，在運轉中二者之間能相對轉動而產生劃痕，劃痕沿圓周方向同樣與軸承配合的軸段也將受到類似的劃傷。
　　（7）在密封、潤滑良好的情況下，滾動軸承的磨損很小。若密封不好，潤滑劑被污染后，其潤滑條件就將惡化，一些固體雜質混在潤滑劑中成為一種磨蝕劑，可引起較嚴重的磨損。使軸承過早發生磨損失效。如果軸承過熱，潤滑將失去作用，會導致軸承“抱死”。再有如果潤滑劑缺乏時，會使保持架與滾動體或套圈在接觸處產生磨擦、碰撞，甚至保持架斷裂。
　　（8）軸承零件滾動工作表面銹蝕是由于水分或濕氣侵入軸承凝聚在接觸處或者由于潤滑劑選用不當，黏度低等，均可使軸承工作表面失去光澤，呈現暗黑色，形成銹蝕，銹蝕產生物、水、雜質和潤滑油混合在一起形成研磨劑，更加加快了軸承磨損程度，往往銹蝕和其它損壞特征同時出現。該廠重介車間渣漿泵的使用地點，由于受工況條件影響，軸承的損壞主要原因就是銹蝕。
　　綜上所述不難看出，除了軸承外圈滾動體及保持架的失效外，滾動軸承的失效大多數來自內圈的損壞。因為外圈滾動與滾動體的接觸面積要比內圈、內滾道大，在同一載荷作用下，在接觸點處，內滾道所受的壓強比外滾道大勢必造成內滾道Z先開始失效，隨著內圈失效程度的加深逐漸地導致滾動體外圈和保持架的失效，因此研究內圈的失效，并找出相應的解決辦法是延長滾動軸承壽命的有效途徑。
　　2　防止軸承過早失效的辦法
　　防止軸承失效的Z好辦法是盡量避免上述種種不良因素的產生。
　　（1）首先在挑選軸承的過程中注意軸承的幾個重要技術特征，其中有轉動噪音大小，啟動和轉動軸承所用的力矩的大小，剛性如何，軸承徑向和軸向活動情況。在實際應用中，只單項考核是遠遠不夠的。軸承轉動力矩的大小取決于潤滑滾動體與內外滾道的間隙，滾道的質量（滾道的圓度和其表面粗糙度）還與是否用密封圈和密封擋板有關，潤滑油的粘度必須仔細選擇若選得過粘會增大阻力，若選的過稀，會影響潤滑效果，決定采用哪一種潤滑油——油脂或稀油，要視具體的工作環境而定。比如在我廠重介車間脫介篩使用的是二硫化鉬鋰基潤滑脂，渣漿泵在夏季用46號機械油。冬季用32號機械油。再有不同的潤滑介質在使用中會產生不同的噪音特征。
　　通過實際生產經驗發現，在失效的軸承中，有40%是由于顆粒污染擦刮和腐蝕所致，污染常常是因為在裝拆軸承時不注意清潔或工作環境差所造成的。但幸運的是這兩種情況是完全可以避免的。所以我們通常采用使用防護罩或密封條等密封裝置來防止灰塵和污物的侵入，但由于軸承內圈與外圈是相對運動的，不可能有一個完全密封的裝置，因此這些方法也只是緩解污染的一般方法。
　　（2）合理的軸承裝配，也是防止軸承失效，延長軸承壽命的重要方法。選擇滾動軸承裝配時應綜合考慮軸承的大小，方向和性質，軸承的尺寸工作溫度，旋轉精度，軸與軸承座的材料等因素。軸承的裝配，關鍵就在于裝拆方法是否得當，能否保證合適的間隙和游隙。
　　在軸承裝配時，軸向間隙過小，會使其附加力矩增大，軸承中心線與軸承孔中心線之間的角位移過大，也將惡化軸承的工作狀態。避免的方法是：在往軸上安裝軸承時，先將其放入80～100℃油中加熱15～20min。在拆卸軸承過程中，也存在同樣的問題，如果拆卸不當，輕則在滾道上造成壓痕，重則使軸承報廢。拆卸下來的軸承，如能繼續使用需將其放入溫度為85～90℃的堿溶液中進行除油處理，有銹的需進行除銹處理，重新涂油潤滑后方能繼續使用。
　　另外，軸承在裝配過程中要考慮軸向間隙。如我廠選煤車間使用的二級圓柱齒輪減速器高速軸的支承結構中，兩端均選用單列向心球軸承306，兩個軸承的外圈都是端蓋進行軸向固定，為了補償軸的熱伸長，在右端放置調整墊片，以保證有微量的軸向間隙。
　　當軸承的軸向游隙已能補償軸的熱伸長時，也可不留間隙。采用油溝密封，適用于清潔干燥中速輕載，軸較短而工作溫度變化不大的場合。
　　3　結語　　
　　為了延長滾動軸承的使用壽命，在生產實際中我們不但要要求有高質量的軸承，更要要求員工有高水平的安裝技能和有合理的使用，精心地維護的責任心。要盡量避免因人為的或外界因素給軸承帶來的損害。努力給軸承創造一個良好的工作環境。我們還要繼續努力，在生產實踐中不斷探求保護和延長軸承壽命的新方法，這樣才能充分發揮滾動軸承在設備運轉中的效用，也為企業的經濟效益做出貢獻。
來源：《煤質技術》2009年S1期