目前旋转机械所用的轴承中,巴氏合金滑动轴承占有很大比例。故在此对其常见故障做一简单介绍。 1.巴氏合金松脱 巴氏合金松脱是指表面巴氏合金(俗称钨金)与基体金属结合不牢、脱落,其原因多半是在浇铸巴氏合金前基体金属表面不洁净、过渡层或钨金浇铸温度不够。当巴氏合金材料松脱时,轴承会加速疲劳,部分合金层可能与基体金属分离、出现裂纹润滑油窜入分离面的裂纹中,造成轴承损坏速度加剧。 2.巴氏合金损坏 巴氏合金损坏有多种形式,最常见的有以下几种。 (1)磨损 磨损现象是多种多样的,轴颈在加速后动跑合过程中轻微的磨合和配研磨损是正常磨损,但当轴承存在加工缺陷(如轴承不圆)、装配缺陷(如两半轴瓦错位)和轴承存在不正常因素时(如轴承对中不良导致轴瓦单边接触或局部压力点),或者轴承工作状态不正常时(因油膜振荡或转子失稳时产生的高振幅),会导致严重的异常磨损,巴氏合金表层被迅速磨去。还有一些机器因安装时轴承装反、供油孔错位或转子反转而造成供油不足、润滑不良,也会发生严重磨损,有时基至会出现巴氏合金从轴瓦上刮下并咬粘在轴颈上的情况。 (2)疲劳 引起轴承疲劳损坏的原因较多,如轴承过载、承载区油膜破裂、局部应力集中或局部接触、轴瓦松动、轴承间隙过大或过小以及机器的振动在轴承上产生的交变载荷等。尤其当交变载荷脉动幅度大时,会在轴承表面上引起交变的拉应力和剪切应力,剪切应力很容易使轴瓦表面产生疲劳裂纹,裂纹发生的部位一般是在应力梯度很陡的位置或应力峰值处。径向轴承的裂纹源一般在承载区附近;止推轴承的裂纹损坏区域一般在瓦块油流出口边缘附近。裂纹扩展、多条裂纹汇合,会造成瓦块表面大面积开裂。巴氏合金愈厚,对于疲劳愈敏感,所以减小巴氏合金厚度对防止疲劳损坏有好处。 (3)腐蚀 腐蚀损坏主要是巴氏合金中的润滑剂受到化学作用引起的。如果合金中润滑剂选用不当,会在巴氏合金表面生成氧化膜和反应物,使润滑剂很快“老化”,丧失润滑性能。滑动性能良好的轴承合金中主要成分铅特别容易受到腐蚀,添加锡和锑的成分可以大大提高耐腐蚀性能。造成巴氏合金表面层腐蚀的原因主要有轴承在工作时发生气蚀、高温等,腐蚀损坏和磨损损坏有些相似,但腐蚀损坏可在轴瓦表面上发现有局部或大面积因腐蚀而变色的氧化膜层。在金相显微镜下可观察到一些化学腐蚀凹坑,凹坑内一般有腐蚀沉积物。腐蚀层不像磨损损坏仅发生在油膜承载区域,它在任意部位上均可能出现。 (4)气蚀 气蚀是由于轴承内油液压力低的区域(压力低于油液的饱和蒸气压)生成微小的气泡,这些气泡随油流流动时会被挤破,挤破瞬间形成的压力冲击波冲击轴承表面,使表面金属很快产生疲劳裂纹或金属层剥落。轴承工作时,如果发生油膜涡动,当涡动速度较高时,间隙中的油液会存在很大的压力差,容易发生气蚀。高速轴承在油孔、油槽以及轴承剖分面的接口处,油流发生强烈的涡流或断流,容易发生气蚀。润滑油黏度下降或油中混有空气和水分,也容易发生气蚀。减缓气蚀的方法主要有减小油的扰动,增加油的黏度,加大供油压力等措施。 3.轴承壳体配合松动 配合松动主要是轴承盖与轴承座之间压得不紧,俗称瓦背紧力不足,工作时轴瓦松动将使转子振幅增大,振动频率为两倍旋转频率。为了消除轴承松动现象,一般情况下应保证轴承与轴承座之间有0 ~30μm的过盈配合,即有0~30μm的瓦背紧力。 4.轴承间隙不适当 轴承间隙过小时,由于油流在间隙内剪力摩擦损失过大,会引起轴承发热。同时间隙过小时油量会减少,来不及带走摩擦产生的热量,会进一步提高轴承的温升。但是间隙过大,则会改变轴承的动力特性,引起转子运转不稳定,并且在过临界转速时振动峰值会非常大,导致动静件之间发生摩擦,因此需要针对不同的设备、不同使用条件选择合适的轴承间隙。
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