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滚动轴承的主要失效形式及工作寿命的离散性

发布于:2024年03月01日 作者:西马力 阅读:296

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滚动轴承故障,或滚动轴承的失效,从狭义上说,是指其不能继续担当预期的任务;从广义上说,还包含滚动轴承虽仍可维持运行,但其零件已经出现早期“病变”或整体运行性能出现劣化和降阶。

滚动轴承的失效形式有很多,主要失效形式有以下几种:

1)疲劳点蚀。滚动轴承在载荷作用下,滚动体与内、外圈滚道之间将产生接触应力。轴承转动时,接触应力是循环变化的,当工作若干时间以后,滚动体或滚道的局部表层材料脱落,导致轴承运转时产生振动和噪声加剧而失效。

2)塑性变形。当轴承的转速很低或间歇摆动时,轴承不会发生疲劳点蚀,此时轴承失效是因承受过大的载荷(称为静载荷)或冲击载荷,使滚动体或内、外圈滚道上出现大的塑性变形,形成不均匀的凹坑,从而加大轴承的摩擦力矩,振动和噪声增加,运动精度降低。

3)磨粒磨损、黏着磨损在轴承组合设计时,轴承处均设有密封装置。但在多尘条件下工作的轴承,外界的尘土、杂质仍会侵入到轴承内,使滚动体与滚道表面产生磨粒磨损。如果润滑不良,滚动轴承内有滑动的摩擦表面,还会产生黏着磨损,轴承转速越高,黏着磨损越严重。经磨损后,轴承游隙加大,运动精度降低,振动和噪声增加。

不同的失效形式下,对滚动轴承的寿命有不同的计算方式。对于转速较高(n≥10r/min)的轴承,疲劳点蚀是其主要的失效形式,轴承应进行疲劳寿命计算;对于转速较低(n<10r/min)或摆动的轴承,轴承承载能力取决于所允许的塑性变形,寿命应按静强度进行计算。对高转速轴承,因其会发生黏着磨损,除应进行疲劳寿命计算外,还应校核边界转速。

疲劳寿命是滚动轴承较常使用、也是较重要的性能指标之一,通常作为更换轴承的主要依据之一。疲劳寿命是指在润滑充分且其他使用条件正常的情况下,轴承工作到滚动工作表面出现疲劳剥落为止而累计的工作小时数或运转的总转数,以106转计(对单个轴承运转的总转数而言)。滚动轴承的疲劳寿命,即使是同样尺寸、结构、材料、热处理、加工办法的同一批轴承,在同一条件下运转,也是非常离散的,较长与较短的寿命可能相差数十倍甚至百倍。试验研究得出,寿命分布服从一定的统计规律,要用数理统计办法处理数据,以计算在一定的损坏概率下的轴承寿命。额定疲劳寿命是指同一型号的一批轴承,在同一条件下运转,其中90%的轴承能够不出现疲劳剥落的累计运转总转数,以106转计,或在一定旋转速度下的累计工作小时数,记作 L10

滚动轴承实际疲劳寿命的离散性以及对工况的依赖性,决定了对滚动轴承实施状态监测及预知维修的必要性和重要性。通过有效的设备状态监测与故障诊断技术,可以准确评估滚动轴承的实际工作状态,预测轴承的服役寿命,有效延长轴承的服役时间,减少不必要的停机维修,从而提高生产经济效益。

滚动轴承是工业界应用广泛的工业部件,用冲击脉冲信号检测、分析、诊断设备故障,是一定范围公认的较有效办法。比振动,温度能更早期,更准确发现故障,并判明故障类型,预测预报故障趋势。


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