滾動(dòng)軸承的診斷.doc

北 京 交 通 大 學(xué)畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （論文）題 目： 滾 動(dòng) 軸 承 故 障 分 析 及 防 止 措 施 姓 名： 孫 長 春 專 業(yè)： 鐵道車輛工作單位： 吉 林 鐵 道 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院職 務(wù)： 學(xué) 生準(zhǔn)考證號(hào)： 291710101822設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)老師： 孫 志 才發(fā)題日期：2011年04月20日完成日期：2011年06月28日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)議意見專 業(yè)鐵道車輛姓 名孫長春題 目滾動(dòng)軸承故障分析及防止措施指導(dǎo)教師評(píng)閱意見成 績 評(píng) 定： 指導(dǎo)教師： 201年 月 日答辯小組意見 答辯組負(fù)責(zé)人： 201年 月 日備注畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：滾動(dòng)軸承的故障分析及防止措施一、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容1、 滾動(dòng)軸承的簡介2、 軸承配合形式3、 軸承的故障分析及防范措施二、 基本要求1、 掌握滾動(dòng)軸承的組成部件、工作原理、各項(xiàng)技術(shù)要求及運(yùn)用狀態(tài)要求；2、 了解影響滾動(dòng)軸承的品質(zhì)的因素通常有哪些，如何預(yù)防和改善；3、 在運(yùn)用中掌握故障的外在表現(xiàn)，做到早預(yù)防、早發(fā)現(xiàn)、早處理，以保證交通運(yùn)輸安全。三、 重點(diǎn)研究的問題本課題以滾動(dòng)軸承的故障診斷為重點(diǎn)研究問題，試驗(yàn)臺(tái)常見故障和檢修為難點(diǎn)，將滾動(dòng)軸承相關(guān)內(nèi)容作為本課題的特色。四、 主要技術(shù)指標(biāo)1、 由于滾動(dòng)軸承型號(hào)眾多，按滾動(dòng)軸承其外徑尺寸大小，可分為: 微型軸承、小型軸承、中小型軸承、中大型軸承、大型軸承、特大型軸承等。2、 根據(jù)各型軸承公差配合不同，可分為2級(jí)、4級(jí)、5級(jí)、6級(jí)、6X級(jí)和0級(jí)，共6個(gè)級(jí)別。3、 由于軸承制造材質(zhì)不同、功用不同、型號(hào)不同，決定其工作情況不同，主要造成受力不同因此軸承的載荷指標(biāo)可根據(jù)4、 按照TB鐵標(biāo)檢修規(guī)程下達(dá)任務(wù)日期：2011年04月20日要求完成日期：2011年06月28日指 導(dǎo) 老 師 ： 孫志才開 題 報(bào) 告一、文獻(xiàn)綜述本人根據(jù)任務(wù)書的要求，對(duì)就近和以前有關(guān)鐵路滾動(dòng)軸承熱軸故障的預(yù)防對(duì)策等有關(guān)書籍進(jìn)行了搜索及閱讀。重點(diǎn)摘要滾動(dòng)軸承熱軸故障分析方法，滾動(dòng)軸承的發(fā)展及類型，以及防止軸承故障診斷。對(duì)于滾動(dòng)軸承熱軸故障分析及診斷在本文中將就這些問題作一個(gè)初步的分析。二、選題目的意義我國目前的主型軸承仍然為滾動(dòng)軸承，軸承內(nèi)外圈及保持架仍然作為滾動(dòng)軸承的最重要的組成部分。隨著鐵路跨越式發(fā)展，貨車運(yùn)行速度越來越快，載荷也越來越大，而且“多拉快跑”是鐵路實(shí)現(xiàn)新跨越的基礎(chǔ)，貨車實(shí)現(xiàn)80km/h,萬噸列車的開行都標(biāo)志著鐵路走上了大發(fā)展的軌道。因此在新的形式下，加強(qiáng)對(duì)滾動(dòng)軸承故障的預(yù)測(cè)，分析及診斷，是保證鐵路運(yùn)行安全的重要措施。三、研究方案主要對(duì)列車檢修人員對(duì)滾動(dòng)軸承的性能能夠準(zhǔn)確的判斷分析，并及時(shí)針對(duì)其發(fā)生熱軸故障原因才取相應(yīng)的預(yù)防措施，以保證列車安全正點(diǎn)的正常運(yùn)行。 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)日期：2011年06 月28日摘 要主要介紹了滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)一般是由內(nèi)圈1、外圈2、滾動(dòng)體3和保持架4組成的，滾動(dòng)體與內(nèi)外圈的材料要求有高的硬度和接觸疲勞強(qiáng)度、良好的耐磨性和沖擊韌性。一般用含鉻合金鋼制造，常用材料有GCr15、GCr15SiMn、GCr6、GCr9等，經(jīng)熱處理后硬度可達(dá)HRC 6165。保持架一般用低碳鋼板沖壓而成，高速軸承多采用有色金屬或塑料保持架。滾動(dòng)軸承與滑動(dòng)軸承相比有許多的有缺點(diǎn)、類型代號(hào)有球形、圓柱形、錐柱形、滾針、鼓形，通過對(duì)滾動(dòng)軸承特點(diǎn)的了解，選擇正確的滾動(dòng)軸承。滾動(dòng)軸承是應(yīng)用最為廣泛的機(jī)械零件質(zhì)疑，同時(shí)，它也是機(jī)器中最容易損壞的元件之一，許多旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障都與滾動(dòng)軸承的狀態(tài)有關(guān)。所以在軸承上也少不一系列的故障，以及對(duì)其故障的診斷和防范措施。滾動(dòng)軸承是廣泛運(yùn)用的機(jī)械支承。其功能是在保證軸承有足夠壽命的條件下，用以支承軸及軸上的零件，并與機(jī)座作相對(duì)旋轉(zhuǎn)、擺動(dòng)等運(yùn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)動(dòng)副之間的摩擦盡量降低，以獲得較高傳動(dòng)效率。常用的滾動(dòng)軸承已制定了國家標(biāo)準(zhǔn)，它是利用滾動(dòng)摩擦原理設(shè)計(jì)而成，由專業(yè)化工廠成批生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)件。在機(jī)械設(shè)計(jì)中只需根據(jù)工作條件選用合適的滾動(dòng)軸承類型和型號(hào)進(jìn)行組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：疲勞剝落 傳動(dòng)效率 塑性變形 可分離軸承目 錄第一章 滾動(dòng)軸承的簡介 11.1滾動(dòng)軸承軸承構(gòu)造11.2滾動(dòng)軸承常用材料21.3滾動(dòng)軸承的工作特點(diǎn)21.4滾動(dòng)軸承的類型及代號(hào)31.5滾動(dòng)軸承的工作情況9第二章 軸承配合的形式 102.1軸承配合 102.2軸承座的剛度和同軸度 112.3潤滑與密封 11第三章 軸承的故障分析及防范措施 133.1滾動(dòng)軸承的故障形式 143.2滾動(dòng)軸承的防范措施 173.3軸承的報(bào)廢條件 203.4軸承一般檢修的工藝過程 203.5滾動(dòng)軸承故障診斷方法 21結(jié)束語23參考文獻(xiàn) 24第一章 滾動(dòng)軸承的簡介1.1 滾動(dòng)軸承構(gòu)造滾動(dòng)軸承一般是由內(nèi)圈1、外圈2、滾動(dòng)體3和保持架4組成，如圖17-1。內(nèi)圈裝在軸頸上（在推力軸承中稱為軸圈），配合較緊；外圈裝在機(jī)座或零件的軸承孔內(nèi)，通常配合較松。內(nèi)外圈上有滾道，當(dāng)內(nèi)外圈相對(duì)旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾動(dòng)體將沿滾道滾動(dòng)。滾動(dòng)體是實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)摩擦的滾動(dòng)元件，除自轉(zhuǎn)外，還繞軸線公轉(zhuǎn)。形狀有球形、圓柱形、錐柱形、滾針、鼓形等，如圖17-2。保持架的作用是把滾動(dòng)體均勻地隔開。為適應(yīng)某些使用要求，有的軸承可以無內(nèi)圈或無外圈、或帶防塵、密封圈等結(jié)構(gòu)。1.2 滾動(dòng)軸承常用材料滾動(dòng)體與內(nèi)外圈的材料要求有高的硬度和接觸疲勞強(qiáng)度、良好的耐磨性和沖擊韌性。一般用含鉻合金鋼制造，常用材料有GCr15、GCr15SiMn、GCr6、GCr9等，經(jīng)熱處理后硬度可達(dá)HRC 6165。保持架一般用低碳鋼板沖壓而成，高速軸承多采用有色金屬（如黃銅）或塑料保持架。1.3 滾動(dòng)軸承的工作特點(diǎn)1.3.1滾動(dòng)軸承與滑動(dòng)軸承相比,具有下列優(yōu)點(diǎn): 1.3.1.1滾動(dòng)軸承的摩擦系數(shù)比滑動(dòng)軸承小,傳動(dòng)效率高。一般滑動(dòng)軸承的摩擦系數(shù)為0.08-0.12,而滾動(dòng)軸承的摩擦系數(shù)僅為0.001-0.005; 1.3.1.2滾動(dòng)軸承已實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化,適于大批量生產(chǎn)和供應(yīng)，使用和維修十分方便； 1.3.1.3滾動(dòng)軸承用軸承鋼制造,并經(jīng)過熱處理,因此,滾動(dòng)軸承不僅具有較高的機(jī)械性能和較長的使用壽命,而且可以節(jié)省制造滑動(dòng)軸承所用的價(jià)格較為昂貴的有色金屬; 1.3.1.4滾動(dòng)軸承內(nèi)部間隙很小,各零件的加工精度較高,因此,運(yùn)轉(zhuǎn)精度較高。同時(shí),可以通過預(yù)加負(fù)荷的方法使軸承的剛性增加。這對(duì)于精密機(jī)械是非常重要的; 1.3.1.5某些滾動(dòng)軸承可同時(shí)承受徑向負(fù)荷和軸向負(fù)荷,因此,可以簡化軸承支座的結(jié)構(gòu); 1.3.1.6由于滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率高,發(fā)熱量少,因此,可以減少潤滑油的消耗,潤滑維護(hù)較為省事; 1.3.1.7滾動(dòng)軸承可以方便地應(yīng)用于空間任何方位的鈾上。 1.3.2滾動(dòng)軸承的缺點(diǎn)，主要是： 1.3.2.1滾動(dòng)軸承承受負(fù)荷的能力比同樣體積的滑動(dòng)軸承小得多,因此,滾動(dòng)軸承的徑向尺寸大。所以,在承受大負(fù)荷的場(chǎng)合和要求徑向尺寸小、結(jié)構(gòu)要求緊湊的場(chǎng)合如內(nèi)燃機(jī)曲軸軸承),多采用滑動(dòng)軸承； 1.3.2.2 滾動(dòng)軸承振動(dòng)和噪聲較大,特別是在使用后期尤為顯著,因此,對(duì)精密度要求很高、又不許有振動(dòng)的場(chǎng)合,滾動(dòng)軸承難于勝任,一般選用滑動(dòng)軸承的效果更佳 1.3.2.3 滾動(dòng)軸承對(duì)金屬屑等異物特別敏感,軸承內(nèi)一旦進(jìn)入異物,就會(huì)產(chǎn)生斷續(xù)地較大振動(dòng)和噪聲,亦會(huì)引起早期損壞。此外,滾動(dòng)軸承因金屬夾雜質(zhì)等也易發(fā)生早期損壞的可能性。即使不發(fā)生早期損壞,滾動(dòng)軸承的壽命也有一定的限度?？傊?滾動(dòng)軸承的壽命較滑動(dòng)軸承短些。 可是,滾動(dòng)軸承與滑動(dòng)軸承相比較,各有優(yōu)缺點(diǎn),各占有一定的適用場(chǎng)合,因此,兩者不能完全互相取代,并且各自向一定的方向發(fā)展,擴(kuò)大自己的領(lǐng)域。但是,由于滾動(dòng)軸承的突出優(yōu)點(diǎn),頗有后來者居上的趨勢(shì)。目前,滾動(dòng)軸承已發(fā)展成為機(jī)械的主要支承型式,應(yīng)用愈來愈廣泛。1.4 滾動(dòng)軸承的類型及代號(hào)機(jī)械有各種不同的工況，為滿足這些具體的使用要求，需要有不同類型的軸承來保證實(shí)際需要。根據(jù)滾動(dòng)體形狀，滾動(dòng)軸承大致可分為球軸承和滾子軸承；按其承受負(fù)荷的主要方向，則可分為向心軸承和推力軸承。劃分的種類有很多方式，例如：1.4.1按滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)類型分類：1.4.1.1軸承按其所能承受的載荷方向或公稱接觸角的不同，分為： 1.4.1.1.1 向心軸承-主要用于承受徑向載荷的滾動(dòng)軸承，其公稱接觸角從0到45。按公稱接觸角不同，又分為：徑向接觸軸承-公稱接觸角為0的向心軸承：向心角接觸軸承-公稱接觸角大于0到45的向心軸承。 1.4.1.1.2推力軸承-主要用于承受軸向載荷的滾動(dòng)軸承，其公稱接觸角大于45到90。按公稱接觸角不同又分為： 軸向接觸軸承-公稱接觸角為90的推力軸承：推力角接觸軸承-公稱接觸角大于45但小于90的推力軸承。 1.4.1.2 軸承按其滾動(dòng)體的種類，分為：球軸承和滾子軸承。 1.4.1.2.1 球軸承-滾動(dòng)體為球： 1.4.1.2.2 滾子軸承-滾動(dòng)體為滾子。滾子軸承按滾子種類，又分為： 圓柱滾子軸承-滾動(dòng)體是圓柱滾子的軸承 。1.4.2滾動(dòng)軸承代號(hào)滾動(dòng)軸承代號(hào)是用字母加數(shù)字來表示軸承結(jié)構(gòu)、尺寸、公差等級(jí)、技術(shù)性能等特征的產(chǎn)品符號(hào)。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T272-93規(guī)定軸承的代號(hào)由三部分組成：前置代號(hào) 基本代號(hào) 后置代號(hào)；基本代號(hào)是軸承代號(hào)的基礎(chǔ)。前置代號(hào)和后置代號(hào)都是軸承代號(hào)的補(bǔ)充，只有在遇到對(duì)軸承結(jié)構(gòu)、形狀、材料、公差等級(jí)、技術(shù)要求等有特殊要求時(shí)才使用，一般情況可部分或全部省略。1.4.2.1 基本代號(hào) 進(jìn)口軸承阿基本代號(hào)用來表明軸承的內(nèi)徑、直徑系列、1.4.2.1.1軸承內(nèi)徑用基本代號(hào)右起第一、H位數(shù)字表示。對(duì)常用內(nèi)徑d=20480mm的軸承內(nèi)徑一般為5的倍數(shù)，這兩位數(shù)字表示軸承內(nèi)徑尺寸被5除得的商數(shù)，如04表示d20mm；12表示 d60mm等等。對(duì)于內(nèi)徑為10mm、12mm、15mm和17mm的軸承，內(nèi)徑代號(hào)依次為00、01、02和03。對(duì)于內(nèi)徑小于10mm和大于 500mm 軸承。 1.4.2.1.2軸承的直徑系列（即結(jié)構(gòu)相同、內(nèi)徑相同的軸承在外徑和寬度方面的變化系列）用基本代號(hào)右起第三位數(shù)字表示。例如，對(duì)于向心軸承和向心推力軸承，0、1 表示特輕系列；2表示輕系列；3表示中系列；4表示重系列。各系列之間的尺寸對(duì)比如下圖所示。推力軸承除了用1表示特輕系列之外，其余與向心軸承的表示一致。 ；1.5滾動(dòng)軸承的工作情況1.5.1向心軸承中的載荷分布在中心軸向力作用下的滾動(dòng)軸承，可以認(rèn)為載荷由各滾動(dòng)體平均分擔(dān)；但在徑向力作用下，它最多只有半圈滾動(dòng)體受載，且各滾動(dòng)體的受載大小也不同 。根據(jù)力的平衡條件可求出受載最大的滾動(dòng)體的載荷為點(diǎn)接觸軸承接觸軸承 式中Fr -軸承所受的徑向力；Z-滾動(dòng)體的個(gè)數(shù)。1.5.2角接觸軸承中附加軸向力角接觸軸承受徑向載荷Fr時(shí)，會(huì)產(chǎn)生附加軸向力Fs 。由于軸承外圈接觸點(diǎn)法線與軸承中心平面有接觸角，通過接觸點(diǎn)法線對(duì)軸承內(nèi)圈和軸的法向反力Fi 將產(chǎn)生徑向分力Fri和軸向分力Fsi 。各球的軸向分力之和即為軸承的附加軸向力Fs。按一半滾動(dòng)體受力進(jìn)行分析，得Fs1.25Frtan (17.2)1.5.3失效形式在一般機(jī)械設(shè)備傳動(dòng)系統(tǒng)中，由于滾動(dòng)軸承的失效而造成整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的損壞所占的比例很大。因此，在滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)中如對(duì)各種因素考慮不周，就將降低實(shí)際的使用壽命。1.5.4計(jì)算準(zhǔn)則決定軸承尺寸時(shí)，要針對(duì)主要失效形式進(jìn)行必要的計(jì)算。一般工作條件的回轉(zhuǎn)滾動(dòng)軸承，應(yīng)進(jìn)行接觸疲勞壽命計(jì)算和靜強(qiáng)度計(jì)算；對(duì)于擺動(dòng)或轉(zhuǎn)速較低的軸承，只需作靜強(qiáng)度計(jì)算；高速軸承由于發(fā)熱而造成的粘著磨損、燒傷是主要的失效形式，除進(jìn)行壽命計(jì)算外，還需核驗(yàn)極限轉(zhuǎn)速。 第二章 軸承配合的形式2.1 軸承配合軸承與軸或軸承座的配合目的是把內(nèi)、外圈牢固地固定于軸或軸承座上，使之相互不發(fā)生有害的滑動(dòng)。如配合面產(chǎn)生滑動(dòng)，則會(huì)產(chǎn)生不正常的發(fā)熱和磨損，以及因磨損產(chǎn)生粉末進(jìn)入軸承內(nèi)而引起早期損壞和振動(dòng)等弊病，導(dǎo)致軸承不能充分發(fā)揮其功能。此外，軸承的配合可影響軸承的徑向游隙，徑向游隙不僅關(guān)系到軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)精度，同時(shí)影響它的壽命。滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)組件，所以與相關(guān)零件配合時(shí)其內(nèi)孔和外徑分別是基準(zhǔn)孔和基準(zhǔn)軸，在配合中不必標(biāo)注。決定配合時(shí)最主要的問題是軸承內(nèi)、外圈所承受的載荷狀態(tài)。一般來說，尺寸大、載荷大、振動(dòng)大、轉(zhuǎn)速高或工作溫度高等情況下應(yīng)選緊一些的配合，而經(jīng)常拆卸或游動(dòng)套圈則采用較松的配合。軸承配合的目的就是防止軸承內(nèi)孔和軸頸不發(fā)生有害的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。如果配合過緊，不僅給軸承安裝工作造成困難，還會(huì)使軸承內(nèi)圈變形量過大，產(chǎn)生彈性膨脹，從而減小軸承的工作游隙小于零時(shí)，軸承滾道與滾子表面出現(xiàn)擠壓現(xiàn)象，致使軸承滾道與滾子處于危險(xiǎn)的予負(fù)荷狀態(tài)。這種擠壓是軸承燒損和過早疲勞剝落損壞的主要原因。軸承配合過盈量太大時(shí)，不但減小或消除了軸承的工作游隙，還會(huì)使軸承的噪聲和摩擦力矩增大，從而影響軸承的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，使?jié)L動(dòng)軸承的壽命和可靠性大大降低。如果軸承配合太松，則軸頸和軸承內(nèi)孔就會(huì)發(fā)生有害的相對(duì)滑動(dòng)，造成燃軸事故。因此，要從分發(fā)揮軸承的性能，必須選擇適當(dāng)?shù)妮S頸和軸承內(nèi)孔配合。2.1.1配合的選按軸承的使用條件，選取適當(dāng)?shù)呐浜?，要考慮下列幾個(gè)方面：2.1.1.1負(fù)荷的性質(zhì)軸承的內(nèi)圈和車軸一起旋轉(zhuǎn)，而軸承的外圈不轉(zhuǎn)動(dòng)。軸承內(nèi)圈受循環(huán)負(fù)荷，即內(nèi)圈順次的由內(nèi)滾道圓周上各個(gè)部位承受負(fù)荷。2.1.1.2負(fù)荷大小軸承配合過盈量的大小與軸承的徑向負(fù)荷成正比。當(dāng)軸承負(fù)荷后，徑向受到壓縮，孔徑略有擴(kuò)大。因此，原有的盈過量略為減小。2.1.1.3溫度差軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，因摩擦而生熱，軸承內(nèi)圈的溫度比軸須的溫度高。因此，軸承內(nèi)圈的溫升使其內(nèi)孔尺寸脹大而減小了過盈量。2.1.1.4加工精度軸承配合過盈量，因配合表面的塑性變形而減小，其減小量隨加工精度的不同而有所差別。2.2軸承座的剛度和同軸度軸和軸承座必須有足夠的剛度，以免因過大的變形使?jié)L動(dòng)體受力不均。因此軸承座孔壁應(yīng)有足夠的厚度，并常設(shè)置加強(qiáng)筋以增加剛度。此外，軸承座的懸臂應(yīng)盡可能縮短。兩軸承孔必須保證同軸度，以免軸承內(nèi)外圈軸線傾斜過大。為此，兩端軸承尺寸應(yīng)力求相同，以便一次鏜孔，可以減小其同軸度的誤差。當(dāng)同一軸上裝有不同外徑尺寸的軸承時(shí)，可采用套杯結(jié)構(gòu)來安裝尺寸較小的軸承，使軸承孔能一次鏜出。2.3潤滑與密封2.3.2.1滾動(dòng)軸承的潤滑動(dòng)軸承的潤滑主要是為了降低摩擦阻力和減輕磨損，同時(shí)也有吸振、冷卻、防銹和密封等作用。合理的潤滑對(duì)提高軸承性能，延長軸承的使用壽命有重要意義。滾動(dòng)軸承的潤滑材料有潤滑油、潤滑脂及固體潤滑劑，具體潤滑方式可根據(jù)速度因素dn值，參考表17-6選擇。d為軸頸直徑，mm；n為工作轉(zhuǎn)速，r/min。滾動(dòng)軸承潤滑劑的選擇主要取決于速度、載荷、溫度等工作條件。一般情況下，采用的潤滑油黏度應(yīng)不低于13mm2/s32mm2/s（球軸承油粘度略低而滾子軸承略高）。脂潤滑軸承在低速、工作溫度65C以下時(shí)可選鈣基脂，較高溫度時(shí)選用鈉基脂或鈣鈉基脂；高速或載荷工況復(fù)雜時(shí)可選鋰基脂；潮濕環(huán)境可選用鋁基脂或鋇基脂，而不宜選用遇水分解的鈉基脂。2.3.2.2滾動(dòng)軸承的密封為了充分發(fā)揮軸承的性能，要防止?jié)櫥瑒┲兄蛴偷男孤?，而且還要防止有害異物從外部侵入軸承內(nèi)，因而有必要盡可能采用完全密封。密封裝置是軸承系統(tǒng)的重要設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)之一。設(shè)計(jì)要求應(yīng)能達(dá)到長期密封和防塵作用；摩擦和安裝誤差都要小；拆卸、裝配方便且保養(yǎng)簡單。密封按照其原理不同可分為接觸式密封和非接觸式密封兩大類。非接觸式密封不受速度限制。接觸式密封只能用在線速度較低的場(chǎng)合，為保證密封的壽命及減少軸的磨損，軸接觸部分的硬度應(yīng)在HRC40以上，表面粗糙度宜小于Ra1.60m Ra0.80m。第三章 軸承的故障分析及防范措施滾動(dòng)軸承是應(yīng)用最為廣泛的機(jī)械零件質(zhì)疑，同時(shí)，它也是機(jī)器中最容易損壞的元件之一。許多旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障都與滾動(dòng)軸承的狀態(tài)有關(guān)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在使用滾動(dòng)軸承的旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，大約有30%的機(jī)械故障都是由于軸承而引起的?？梢姡S承的好壞對(duì)機(jī)器工作狀態(tài)影響極大。通常，由于軸承的缺陷會(huì)導(dǎo)致機(jī)器產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，甚至?xí)饳C(jī)器的損壞。而在精密機(jī)械中（如精密機(jī)床主軸、陀螺等），對(duì)軸承的要求就更高，哪怕是在軸承上有微米級(jí)的缺陷，都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)機(jī)器系統(tǒng)的精度遭到破壞。最早使用的軸承診斷方法是將聽音棒接觸軸承部位，依靠聽覺來判斷軸承有無故障。這種方法至今仍在使用，不過已經(jīng)逐步使用電子聽診器來替代聽棒以提高靈敏度。后來逐步采用各式測(cè)振儀器、儀表并利用位移、速度或加速度的均方根值或峰峰值來判斷軸承有無故障。這可以減少對(duì)設(shè)備檢修人員的經(jīng)驗(yàn)的依賴，但仍然很難發(fā)現(xiàn)早期故障。隨著對(duì)滾動(dòng)軸承運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)的深化研究，對(duì)軸承振動(dòng)信號(hào)中頻率成分和軸承零件的幾何尺寸及缺陷類型的關(guān)系有了比較清楚的了解，F(xiàn)FT級(jí)數(shù)的發(fā)展也使得利用頻率域分析和檢測(cè)軸承故障成為一種有效的途徑。也是目前滾動(dòng)軸承監(jiān)測(cè)診斷的基礎(chǔ)。從發(fā)展的歷程看，滾動(dòng)軸承故障檢測(cè)診斷技術(shù)大致經(jīng)歷了以下階段：1961年，W.F.Stokey完成了軸承圈自由共振頻率公式的推導(dǎo)，并發(fā)表；1964年，O.G.Gustafsson研究了滾動(dòng)軸承振動(dòng)和缺陷、尺寸不均勻及磨損之間的關(guān)系，這與目前診斷滾動(dòng)軸承故障的方法是基本一致的；1969年，H.L.Balderston根據(jù)滾動(dòng)軸承的運(yùn)動(dòng)分析得出了滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體在內(nèi)外滾道上的通過頻率和滾動(dòng)體及保持架的旋轉(zhuǎn)頻率的計(jì)算公式。至此，有關(guān)滾動(dòng)軸承監(jiān)測(cè)診斷的理論體系已經(jīng)基本完成；1976年，日本新日鐵株式會(huì)社研制了MCV-021A機(jī)器檢測(cè)儀，其方法是通過檢測(cè)低頻、中頻和高頻段軸承的信號(hào)特征來判斷軸承的工作狀態(tài)；19761983年之間，日本精工公司也積極在滾動(dòng)軸承檢測(cè)儀器方面做工作，相繼推出了NB系列軸承檢測(cè)儀，利用115kHz范圍內(nèi)的軸承振動(dòng)信號(hào)的有效值（rms）和峰峰值（pp）來診斷軸承的故障；1980年代至今，以改良頻率分析的方法來精密診斷滾動(dòng)軸承的故障、確定故障位置，一直是精密診斷采取的必備方法，其中包括細(xì)化譜分析、倒頻譜分析、共振解調(diào)技術(shù)、包絡(luò)分析技術(shù)等。在檢測(cè)用傳感器技術(shù)方面，除了加速度傳感器外，還發(fā)展了紅外、聲發(fā)射、接觸電阻、滾動(dòng)軸承專用檢測(cè)傳感器（如美國本特利公司的REBAM），其目的都是盡量提高故障信號(hào)的靈敏度和信號(hào)的直接感知程度。3.1 滾動(dòng)軸承的主要故障形式3.1.1 疲勞剝落滾動(dòng)軸承工作時(shí)，滾道和滾動(dòng)體表面既承受載荷又相對(duì)滾動(dòng)，由于交變載荷的作用，首先在表面一定深度處（最大剪應(yīng)力處）形成裂紋，繼而擴(kuò)展到接觸表層發(fā)生剝落坑，最后發(fā)展到大片剝落，這種現(xiàn)象就叫疲勞剝落。疲勞剝落會(huì)造成運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的沖擊載荷，使振動(dòng)和噪聲加劇。在正常工作條件下，疲勞剝落往往是滾動(dòng)軸承壽命的主要原因。我們習(xí)慣上所說的軸承壽命就是指軸承疲勞壽命。我們可以將滾動(dòng)軸承的疲勞剝落過程總結(jié)如下表：運(yùn)動(dòng)形態(tài)原因發(fā)展歷程響應(yīng)特性滾道和滾動(dòng)體相對(duì)滾動(dòng)，承受載荷交變載荷表面一定深度下（最大剪應(yīng)力處）形成裂紋接觸表層剝落坑大片剝落振動(dòng)、噪聲加劇3.1.2 磨損由于滾道和滾動(dòng)體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)（包括滾動(dòng)和滑動(dòng)）和塵埃異物的侵入等都會(huì)引起表面磨損，而當(dāng)潤滑不良時(shí)更是加劇了表面磨損。磨損的結(jié)果使軸承游隙增大，表面粗糙度增加，從而降低了軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)精度，因而也降低了機(jī)器的整體運(yùn)動(dòng)精度，振動(dòng)及噪聲也隨之增大。對(duì)于精密機(jī)械中所使用的軸承，往往就是因?yàn)槟p量限制了軸承的壽命。此外還有一種所謂的微振磨損。當(dāng)軸承本身不旋轉(zhuǎn)而手到振動(dòng)時(shí)，由于滾動(dòng)體和滾道接觸面間有微小的、往復(fù)的相對(duì)滑動(dòng)，因而導(dǎo)致微振磨損產(chǎn)生，其結(jié)果在滾道上形成波紋狀的磨痕。運(yùn)動(dòng)形態(tài)原因發(fā)展歷程響應(yīng)特性滾道和滾動(dòng)體相對(duì)滾動(dòng)與滑動(dòng)滑動(dòng)、異物侵入磨損游隙增大精度降低振動(dòng)、噪聲加劇3.1.3 塑性變形在工作負(fù)荷過重的情況下，軸承受到過大的沖擊載荷或靜載荷，或者因?yàn)闊嶙冃我痤~外的載荷，或者當(dāng)有高硬度的異物侵入時(shí)，都會(huì)在滾道表面上形成凹痕或劃痕。這將使軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生劇烈的振動(dòng)和噪聲。而且，一旦產(chǎn)生上述凹痕，由此所引起的沖擊載荷可能還會(huì)進(jìn)一步引起附近表面的剝落。3.1.4腐蝕腐蝕也是滾動(dòng)軸承的常見故障之一。當(dāng)水分直接侵入軸承時(shí)就會(huì)引起軸承腐蝕，另一方面，當(dāng)軸承停止工作時(shí)，軸承溫度下降達(dá)到露點(diǎn)，空氣中的水分凝結(jié)成水滴吸附在軸承的表面上也會(huì)引起腐蝕。此外，當(dāng)軸承內(nèi)部有電流通過時(shí)，在滾道和滾動(dòng)體之間的接觸點(diǎn)處，電流通過很薄的油膜引起火花，使表面局部熔融，在表面上形成波紋狀的凹凸不平。高精度的軸承往往由于表面腐蝕，喪失精度而不能繼續(xù)工作。3.1.5 斷裂當(dāng)載荷超過軸承滾道或滾動(dòng)體的強(qiáng)度極限時(shí)會(huì)引起軸承零件的破裂。此外，由于磨削加工、熱處理或裝配時(shí)引起的殘余應(yīng)力、工作時(shí)的熱應(yīng)力過大等都有可能造成軸承零件的斷裂。3.1.6 膠合所謂膠合是指一個(gè)表面上的金屬粘附到另一表面上的現(xiàn)象。在潤滑不良，重載高速的情況下，由于摩擦發(fā)熱，軸承零件可能在極短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到很高的溫度，從而導(dǎo)致表面燒傷及膠合。3.1.7 保持架損壞通常，由于裝配或使用不當(dāng)引起保持架發(fā)生變形，從而就可能增加保持架與滾動(dòng)體之間的摩擦，甚至使某些滾動(dòng)體卡死而不能轉(zhuǎn)動(dòng)，或者由于保持架與內(nèi)外滾道發(fā)生摩擦等均可能引發(fā)保持架損壞，導(dǎo)致振動(dòng)、噪聲與發(fā)熱增加。下面的案例是2002年元月27日東風(fēng)7D0034機(jī)車第四位左側(cè)軸箱軸承檢測(cè)出的故障案例，該軸承型752732。使用JL-501軸承檢測(cè)臺(tái)檢測(cè)，轉(zhuǎn)速500轉(zhuǎn)/分。 時(shí)域波形檢測(cè)出的診斷參數(shù)，峭度系數(shù)為6.63,而且高峭度也嚴(yán)重超標(biāo)，因此檢測(cè)結(jié)果為不合格。同時(shí)細(xì)化譜圖中看出解調(diào)譜所示峰值為60HZ，且1、2、3階峰值間隔均為60HZ，按照機(jī)車軸承故障頻率表中計(jì)算出軸承故障部位的頻率：5000.12=60HZ，從表中查出故障部位為軸承外圈，在隨后分解軸承中發(fā)現(xiàn)外圈滾道有點(diǎn)蝕碾壓痕跡。3.2滾動(dòng)軸承的防范措施3.2.1用聽診法對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行監(jiān)測(cè)用聽診法對(duì)滾動(dòng)軸承工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的常用工具是木柄長螺釘旋具，也可以使用外徑為20mm左右的硬塑料管。相對(duì)而言，使用電子聽診器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，更有利于提高監(jiān)測(cè)的可靠性。3.2.1.1滾動(dòng)軸承正常工作狀態(tài)的聲響特點(diǎn)滾動(dòng)軸承處于正常工作狀態(tài)時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、輕快，無停滯現(xiàn)象，發(fā)生的聲響和諧而無雜音，可聽到均勻而連續(xù)的“嘩嘩”聲，或者較低的“轟轟”聲。噪聲強(qiáng)度不大。 3.2.1.2異常聲響所反映的軸承故障 3.2.1.2.1軸承發(fā)出均勻而連續(xù)的“咝咝”聲這種聲音由滾動(dòng)體在內(nèi)外圖中旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生，包含有與轉(zhuǎn)速無關(guān)的不規(guī)則的金屬振動(dòng)聲響。一般表現(xiàn)為軸承內(nèi)加脂量不足，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)充。若設(shè)備停機(jī)時(shí)間過長，非凡是在冬季的低溫情況下，軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中有時(shí)會(huì)發(fā)出“咝咝沙沙”的聲音，這與軸承徑向間隙變小、潤滑脂工作針入度變小有關(guān)。應(yīng)適當(dāng)調(diào)整軸承間隙，更換針入度大一點(diǎn)的新潤滑脂3.2.1.2.2 軸承在連續(xù)的“嘩嘩”聲中發(fā)出均勻的周期性“嗬羅”聲這種聲音是由于滾動(dòng)體和內(nèi)外圈滾道出現(xiàn)傷痕、溝槽、銹蝕斑而引起的。聲響的周期與軸承的轉(zhuǎn)速成正比。應(yīng)對(duì)軸承進(jìn)行更換。3.2.1.2.3軸承發(fā)出不連續(xù)的“梗?！甭曔@種聲音是由于保持架或內(nèi)外圈破裂而引起的。必須立即停機(jī)更換軸承。 3.2.1.2.4軸承發(fā)出不規(guī)律、不均勻的“嚓嚓”聲這種聲音是由于軸承內(nèi)落入鐵屑、砂粒等雜質(zhì)而引起的。聲響強(qiáng)度較小，與轉(zhuǎn)數(shù)沒有聯(lián)系。應(yīng)對(duì)軸承進(jìn)行清洗，重新加脂或換油。3.2.1.2.5軸承發(fā)出連續(xù)而不規(guī)則的“沙沙”聲這種聲音一般與軸承的內(nèi)圈與軸配合過松或者外圈與軸承孔配合過松有關(guān)系。聲響強(qiáng)度較大時(shí)，應(yīng)對(duì)軸承的配合關(guān)系進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)修理。3.2.1.2.6軸承發(fā)出連續(xù)刺耳嘯叫聲這種聲音是由于軸承潤滑不良或缺油造成千摩擦，或滾動(dòng)體局部接觸過緊，如內(nèi)外圈滾道偏斜，軸承內(nèi)外圈配合過緊等情況而引起的。應(yīng)及時(shí)對(duì)軸承進(jìn)行檢查，找出問題，對(duì)癥處理。3.2.1.2使用電子聽診器進(jìn)行監(jiān)測(cè)的要求3.2.1.2.1監(jiān)聽過程中，盡可能選用同類監(jiān)測(cè)點(diǎn)，或者工作狀況接近的監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行聲響對(duì)比，發(fā)現(xiàn)異常都應(yīng)作為有缺陷看待，必須進(jìn)行深入檢查。對(duì)于單臺(tái)設(shè)備，為了克服無可比性的缺點(diǎn)，可以將監(jiān)測(cè)點(diǎn)在正常狀態(tài)下的聲響錄音，作為以后監(jiān)測(cè)的對(duì)比依據(jù)。 3.2.1.2.2要正確選擇監(jiān)測(cè)點(diǎn)的部位，待測(cè)的振動(dòng)方向應(yīng)與傳感器的敏感方向一致，使測(cè)量方向?yàn)檎駝?dòng)強(qiáng)度最大的方向。傳感器與被測(cè)面應(yīng)成直角，誤差要求控制在10以內(nèi)。 3.2.1.2.3要求測(cè)量面干凈平整，做到無銹跡、無油漆，并將下凹部分打磨，使之光滑平整。 3.2.1.2.4壓向探針的測(cè)量力以10-20N為宜。3.2.2用磁塞法對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行監(jiān)測(cè)3.2.2.1使用磁塞對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行監(jiān)測(cè)的要求,磁塞只適合于對(duì)用潤滑油，并且通過專用管道回油的要害性的主軸承進(jìn)行監(jiān)測(cè)。 磁塞要盡量安裝在被監(jiān)測(cè)的主軸承四周，處于回油的主通道上，中間沒有過濾網(wǎng)、液壓泵及其他液壓件的阻隔。3.2.2.2正常情況下磨損磨粒的形態(tài)特征滾動(dòng)軸承在跑合期或正常運(yùn)轉(zhuǎn)期內(nèi)，所產(chǎn)生的磨粒碎片尺寸大小為0.01-0.015mm，并混有一些金屬粉末。新軸承在跑合期內(nèi)產(chǎn)生的磨粒碎片的數(shù)量較正常運(yùn)轉(zhuǎn)期要多。進(jìn)入正常運(yùn)轉(zhuǎn)期后磨粒碎片及金屬粉末的數(shù)量會(huì)顯著減少。磨粒碎片在顯微鏡下呈現(xiàn)細(xì)而短的外形，有著不規(guī)則的斷面。3.2.2.3故障性磨損磨粒的外形特征滾動(dòng)軸承的主要失效形式是疲憊點(diǎn)蝕和滾動(dòng)疲憊，剝落下來的磨粒碎片尺寸大小一般為0.025-0.05mm，有時(shí)還有尺寸更大的碎片，并混有一些金屬粉末。滾動(dòng)軸承鋼球磨粒碎片通常呈現(xiàn)大致為圓形的、沿徑向分開的玫瑰花瓣外形，滾道的磨粒碎片呈現(xiàn)大致為圓形的、表面破碎的外形，滾子軸承的滾子磨粒碎片通常呈現(xiàn)長度等于2-3倍寬度的卷曲狀矩形，滾道的磨粒碎片一般呈現(xiàn)不規(guī)則的長方形。3.2.3用測(cè)量法對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行監(jiān)測(cè)通過測(cè)量軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中的溫升情況，一般很難監(jiān)測(cè)軸承所出現(xiàn)的疲憊剝落、裂紋或壓痕等局部性損傷，非凡是在損傷的初期階段幾乎不可能發(fā)現(xiàn)什么問題。當(dāng)軸承在長期正常運(yùn)轉(zhuǎn)以后，出現(xiàn)溫度升高現(xiàn)象時(shí)，一般所反映的問題不但已經(jīng)相當(dāng)嚴(yán)重，而且會(huì)迅速發(fā)展，造成軸承損壞故障。這時(shí)候，間斷性的監(jiān)測(cè)往往會(huì)造成漏監(jiān)情況。監(jiān)測(cè)中若發(fā)現(xiàn)軸承的溫度超過70-80，應(yīng)立即停機(jī)檢查。對(duì)于新安裝或者重新調(diào)整的滾動(dòng)軸承，通過測(cè)溫法，監(jiān)測(cè)其在規(guī)定時(shí)間內(nèi)的溫升情況，可以判定軸承的安裝與調(diào)整質(zhì)量，尤其間隙過緊時(shí)會(huì)出現(xiàn)溫升過高的現(xiàn)象。發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)調(diào)整，有利于延長滾動(dòng)軸承的使用壽命。3.3軸承的報(bào)廢條件軸承下列情況之一，不得修理使用：3.3.1 車輛顛覆或重車脫線后的全車軸承；3.3.2 由于電流通過引起的局部放電而造成斑點(diǎn)，凹槽或槽紋等表面電蝕損傷的軸承3.3.3 長期放置，銹蝕嚴(yán)重，不能正常傳動(dòng)的軸承；3.3.4 發(fā)生然軸或火災(zāi)被破損的軸承3.3.5 已做過一次大修但又出現(xiàn)一般檢修無法修復(fù)的故障缺陷的軸承3.3.6退卸后累計(jì)使用已達(dá)12年的軸承。3.3.7進(jìn)口軸承一般檢修時(shí)無法修復(fù)或使用時(shí)間滿10年；3.3.8 其他無法修復(fù)價(jià)值的軸承3.4 軸承一般檢修的工藝過程 軸承的檢修時(shí)，至少經(jīng)過兩次清洗。軸承清洗后的清潔度，必須達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。軸承清洗機(jī)進(jìn)行清洗。3.4.1 軸承分解。軸承分解時(shí)，必須進(jìn)行編號(hào)，兩內(nèi)圈組件與外圈