軸承的失效分析畢業(yè)論文.doc

1、.軸承的失效分析一、設(shè)計（論文）的原始依據(jù)：運用所學(xué)的機械設(shè)計基礎(chǔ)課程的理論，以及有關(guān)先修課程的知識完成軸承失效分析畢業(yè)設(shè)計課程。二、設(shè)計內(nèi)容和要求：1.了解機械設(shè)計的過程； 2.了解零件失效分析理論和方法； 3.培養(yǎng)獨立分析問題和解決問題的能力； 4.培養(yǎng)撰寫論文的能力。主題：軸承的失效分析目錄：摘要························

2、3;·······················6關(guān)鍵詞··························

3、····················6滾動軸承的基本特點 ····························&

4、#183;····71.優(yōu)點············································&#

5、183;·72.缺點··············································7滾動軸承的分類

6、·····································71.按滾動軸承結(jié)構(gòu)類型分類··········

7、3;···············72.按滾動軸承尺寸大小分類··························8滾動軸承類型的選擇····

8、3;·····························91.載荷的大小、方向和性質(zhì)··················&#

9、183;········92.允許轉(zhuǎn)速········································&

10、#183;93.剛性·············································94.調(diào)心性能和安裝誤差·&#

11、183;····························95.安裝和拆卸····················

12、···················96.市場性······························

13、·············10滾動軸承的代號 ···································&#

14、183;·101.基本代號··········································10軸承失效分析方法···&#

15、183;································10 1.失效實物和背景材料的收集··············

16、83;···········102.宏觀檢查·····································&

17、#183;····113.微觀分析··········································12滾動軸承故障的振動

18、信號分析診斷方法··················121.滾動軸承故障的簡易診斷法··························122.滾動軸承故障的精

19、密診斷法··························13謝詞······················

20、3;··························13 參考文獻(xiàn)······················

21、83;······················13摘要：將運轉(zhuǎn)的軸與軸座之間的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，從而減少摩擦損失的一種精密的機械元件，叫滾動軸承（rolling bearing）。滾動軸承一般由外圈，內(nèi)圈，滾動體和保持架組成。其中內(nèi)圈的作用是與軸相配合并與軸一起旋轉(zhuǎn)，外圈作用是與軸承座相配合，起支撐作用，滾動體是借助于保持架均勻的將滾動體分布在內(nèi)圈和外圈之間，其形狀大小

22、和數(shù)量直接影響著滾動軸承的使用性能和壽命，保持架能使?jié)L動體均勻分布，防止?jié)L動體脫落，引導(dǎo)滾動體旋轉(zhuǎn)起潤滑作用。 在分析軸承失效的過程中，往往會碰到許多錯綜復(fù)雜的現(xiàn)象，各種實驗結(jié)果可能是相互矛盾或者主次不清，這就需要經(jīng)過反復(fù)實驗、論證，以獲得足夠的證據(jù)或反證。只有運用正確的分析方法、程序、步驟，才能找到引發(fā)失效的真正原因。一般情況下軸承失效分析大體可分為以下三個步驟：失效實物和背景資料的收集、對失效實物的宏觀檢查和微觀分析。關(guān)鍵詞：滾動軸承，磨機中空軸安裝滾動軸承,滑動軸承，滾動軸承代號，滾動軸承類型的選擇，失效實物和背景資料的收集,對失效實物的宏觀檢查,微觀分析,滾動軸承的振動信號分析故障診斷

23、方法。將運轉(zhuǎn)的軸與軸座之間的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，從而減少摩擦損失的一種精密的機械元件，叫滾動軸承（rolling bearing）。滾動軸承一般由外圈，內(nèi)圈，滾動體和保持架組成。其中內(nèi)圈的作用是與軸相配合并與軸一起旋轉(zhuǎn)，外圈作用是與軸承座相配合，起支撐作用，滾動體是借助于保持架均勻的將滾動體分布在內(nèi)圈和外圈之間，其形狀大小和數(shù)量直接影響著滾動軸承的使用性能和壽命，保持架能使?jié)L動體均勻分布，防止?jié)L動體脫落，引導(dǎo)滾動體旋轉(zhuǎn)起潤滑作用。 滾動軸承使用維護方便，工作可靠，起動性能好，在中等速度下承載能力較高。與滑動軸承比較，滾動軸承的徑向尺寸較大，減振能力較差，高速時壽命低，聲響較大。滾動軸承中的向

24、心軸承（主要承受徑向力）通常由內(nèi)圈、外圈、滾動體和滾動體保持架4部分組成。內(nèi)圈緊套在軸頸上并與軸一起旋轉(zhuǎn)，外圈裝在軸承座孔中。在內(nèi)圈的外周和外圈的內(nèi)周上均制有滾道。當(dāng)內(nèi)外圈相對轉(zhuǎn)動時，滾動體即在內(nèi)外圈的滾道上滾動，它們由保持架隔開，避免相互摩擦。推力軸承分緊圈和活圈兩部分。緊圈與軸套緊，活圈支承在軸承座上。套圈和滾動體通常采用強度高、耐磨性好的滾動軸承鋼制造，淬火后表面硬度應(yīng)達(dá)到HRC6065。保持架多用軟鋼沖壓制成，也可以采用銅合金夾布膠木或塑料等制造。滾動軸承的基本特點優(yōu)點1 摩擦阻力小，功率消耗小，機械效率高，易起動. 2、尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，具有互換性，便于安裝拆卸，維修方便. 3、結(jié)構(gòu)緊湊，

25、重量輕，軸向尺寸更為縮小. 4、精度高，轉(zhuǎn)速高，磨損小，使用壽命長. 5、部分軸承具有自動調(diào)新的性能. 6、適用于大批量生產(chǎn)，質(zhì)量穩(wěn)定可靠，生產(chǎn)效率高. 缺點 1、噪音大. 2、軸承座的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜. 3、成本較高. 滾動軸承的分類1.按滾動軸承結(jié)構(gòu)類型分類 軸承按其所能承受的載荷方向或公稱接觸角的不同，分為： 向心軸承-主要用于承受徑向載荷的滾動軸承，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。 推力軸承-主要用于承受軸向載荷的滾動軸承，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

26、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。 軸承按其滾動體的種類，分為： 1) 球軸承-滾動體為球： 2) 滾子軸承-滾動體為滾子。滾子軸承按滾子種類，又分為：圓柱滾子軸承-滾動體是圓柱滾子的軸承，圓柱滾子的長度與直徑之比小于或等于3 ；滾針軸承-滾動體是滾針的軸承，滾針的長度與直徑之比大于3，但直徑小于或等于5mm; 圓錐滾子軸承-滾動體是圓錐滾子的軸承; 調(diào)心滾子軸承一一滾動體是球面滾子的軸承。 軸承按其工作時能否調(diào)心，分為：1) 調(diào)心軸承-滾道是球面形的,能適應(yīng)兩滾道軸心線間的角偏差及角運動的軸承。 2) 非調(diào)心軸承(剛性軸承)-能阻抗?jié)L

27、道間軸心線角偏移的軸承。 軸承按滾動體的列數(shù),分為：1) 單列軸承-具有一列滾動體的軸承。 2) 雙列軸承-具有兩列滾動體的軸承。 3) 多列軸承-具有多于兩列滾動體的軸承,如三列、 四列軸承。 軸承按其部件能否分離,分為： 1)可分離軸承-具有可分離部件的軸承； 2)不可分離軸承-軸承在最終配套后,套圈均不能任意自由分離的軸承。軸承按其結(jié)構(gòu)形狀(如有無裝填槽,有無內(nèi)、外圈以及套圈的形狀,擋邊的結(jié)構(gòu),甚至有無保持架等)還可以分為多種結(jié)構(gòu)類型。 2.按滾動軸承尺寸大小分類 軸承按其外徑尺寸大小(1) 微型軸承-公稱外徑尺寸范圍為26mm以下的軸承。 (2) 小型軸承-公稱外徑尺寸范圍為28-55

28、mm的軸承。 (3) 中小型軸承-公稱外徑尺寸范圍為60-115mm的軸承。 (4) 中大型軸承-公稱外徑尺寸范圍為120-190mm的軸承 。 (5) 大型軸承-公稱外徑尺寸范圍為200-430mm的軸承。 (6) 特大型軸承-公稱外徑尺寸范圍為440mm以上的軸承。 滾動軸承類型的選擇滾動軸承類型多種多樣，選用時可考慮以下方面因素，從而進行選擇。 a載荷的大小、方向和性質(zhì)球軸承適于承受輕載荷，滾子軸承適于承受重載荷及沖擊載荷。當(dāng)滾動軸承受純軸向載荷時，一般選用推力軸承；當(dāng)滾動軸承受純徑向載荷時，一般選用深溝球軸承或短圓柱滾子軸承；當(dāng)滾動軸承受純徑向載荷的同時，還有不大的軸向載荷時，可選用深

29、溝球軸承、角接觸球軸承、圓錐滾子軸承及調(diào)心球或調(diào)心滾子軸承；當(dāng)軸向載荷較大時，可選用接觸角較大的角接觸球軸承及圓錐滾子軸承，或者選用向心軸承和推力軸承組合在一起，這在極高軸向載荷或特別要求有較大軸向剛性時尤為適應(yīng)宜。 b允許轉(zhuǎn)速因軸承的類型不同有很大的差異。一般情況下，摩擦小、發(fā)熱量少的軸承，適于高轉(zhuǎn)速。設(shè)計時應(yīng)力求滾動軸承在低于其極限轉(zhuǎn)速的條件下工作。c剛性軸承承受負(fù)荷時，軸承套圈和滾動體接觸處就會產(chǎn)生彈性變形，變形量與載荷成比例，其比值決定軸承剛性的大小。一般可通過軸承的預(yù)緊來提高軸承的剛性；此外，在軸承支承設(shè)計中，考慮軸承的組合和排列方式也可改善軸承的支承剛度。 d調(diào)心性能和安裝誤差軸承

30、裝入工作位置后，往往由于制造誤差造成安裝和定位不良。此時常因軸產(chǎn)生撈度和熱膨脹等原因，使軸承承受過大的載荷，引起早期的損壞。自動調(diào)心軸承可自行克服由安裝誤差引起的缺陷，因而是適合此類用途的軸承。 e安裝和拆卸圓錐滾子軸承、滾針軸承和圓錐滾子軸承等，屬于內(nèi)外圈可分離的軸承類型（即所謂分離型軸承），安裝拆卸方便。 f市場性即使是列入產(chǎn)品目錄的軸承，市場上不一定有銷售；反之，未列入產(chǎn)品目錄的軸承有的卻大量生產(chǎn)。因而，應(yīng)清楚使用的軸承是否易購得。 滾動軸承的代號滾動軸承代號是用字母加數(shù)字來表示軸承結(jié)構(gòu)、尺寸、公差等級、技術(shù)性能等特征的產(chǎn)品符號。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T272-93規(guī)定軸承的代號由三部分組成：前

31、置代號、基本代號、后置代號?；敬柺禽S承代號的基礎(chǔ)。前置代號和后置代號都是軸承代號的補充，只有在遇到對軸承結(jié)構(gòu)、形狀、材料、公差等級、技術(shù)要求等有特殊要求時才使用，一般情況可部分或全部省略。 a 基本代號 基本代號表示軸承的基本類型、結(jié)構(gòu)和尺寸。它由軸承類型代號、尺寸系列代號、內(nèi)徑代號構(gòu)成。 a1、軸承類型代號 用數(shù)字或字母表示不同類型的軸承。 a2、尺寸系列代號 由兩位數(shù)字組成。前一位數(shù)字代表寬度系列（向心軸承）或高度系列（推力軸承），后一位數(shù)字代表直徑系列。尺寸系列表示內(nèi)徑相同的軸承可具有不同的外徑，而同樣的外徑又有不同的寬度（或高度），由此用以滿足各種不同要求的承載能力。 a3、內(nèi)徑代

32、號 表示軸承公稱內(nèi)徑的大小，用數(shù)字表示。 例：軸承 2 32 24 2-類型代號，調(diào)心滾子軸承；32-尺寸系列代號；24-內(nèi)徑代號，d=120mm; 例：軸承 6208-2Z/P6 6-類型代號，深溝球軸承；2-尺寸系列代號；08-內(nèi)徑代號，d=40mm； 2Z-軸承兩端面帶防塵罩；P6-公差等級符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定6級 軸承失效分析方法在分析軸承失效的過程中，往往會碰到許多錯綜復(fù)雜的現(xiàn)象，各種實驗結(jié)果可能是相互矛盾或者主次不清，這就需要經(jīng)過反復(fù)實驗、論證，以獲得足夠的證據(jù)或反證。只有運用正確的分析方法、程序、步驟，才能找到引發(fā)失效的真正原因。 一般情況下軸承失效分析大體可分為以下三個步驟：失效實物和

33、背景資料的收集、對失效實物的宏觀檢查和微觀分析。 1.失效實物和背景材料的收集 盡可能地收集到失效事物的各個零件和殘片。充分了解失效軸承的工作條件、使用過程和制造質(zhì)量等。具體內(nèi)容包括：（1）主機的載荷、轉(zhuǎn)速、工作狀況等軸承的設(shè)計工作條件。（2）軸承及其相關(guān)部位其他零件的失效情況，軸承失效的類型。（3）軸承的安裝運轉(zhuǎn)記錄。運轉(zhuǎn)使用過程中有無不正常操作。（4）軸承工作中所承受的實際載荷是否符合原設(shè)計。（5）軸承工作的實際轉(zhuǎn)速及不同轉(zhuǎn)速出現(xiàn)的頻率。（6）失效時是否有溫度的急劇增加或冒煙，是否有噪聲及振動。（7）工作環(huán)境中有無腐蝕性介質(zhì)，軸承與軸頸間有無特殊的表面氧化色或其他沾污色。（8）軸承的安裝記

34、錄（包括安裝前軸承尺寸公差的復(fù)驗情況），軸承原始間隙、裝配和對中情況，軸承座和機座剛性如何，安裝是否有異常。（9）軸承運轉(zhuǎn)是否有熱膨脹及動力傳遞變化。（10）軸承的潤滑情況，包括潤滑劑的牌號、成分、顏色、粘度、雜質(zhì)含量、過濾、更換及供給情況等，并收集其沉淀物。（11）軸承的選材是否正確，用材質(zhì)量是否符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或圖樣要求。（12）軸承的制造工藝過程是否正常，表面是否有塑性變形，有沒有表面磨削燒傷。（13）失效軸承的修復(fù)和保養(yǎng)記錄。（14）同批或同類軸承的失效情況。2.宏觀檢查對失效軸承進行宏觀檢查（包括尺寸公差測量和表面狀態(tài)檢查分析），是失效分析最重要的環(huán)節(jié)?？傮w的外觀檢查，可了解軸承失效的概

35、貌和損壞部位的特征，估計造成失效的起因，察看缺陷的大小、形狀、部位、數(shù)量和特征，并截取適當(dāng)部位做進一步的的微觀檢查和分析。宏觀檢查的內(nèi)容包括：（1）外形和尺寸的變化情況（包括測振分析、動態(tài)函數(shù)分析和滾道圓度分析）。（2）游隙的變化情況。（3）是否有腐蝕現(xiàn)象，在什么部位，是什么類型的腐蝕，是否與失效直接有關(guān)。（4）是否有裂紋，裂紋的形態(tài)和斷口性質(zhì)如何。（5）磨損是什么類型的，對失效有多大作用。（6）觀察軸承各零件工作表面變色的情況和部位以確定其潤滑情況和表面溫度效應(yīng)。（7）對失效特征區(qū)主要觀察有無異常磨損、外來顆粒嵌入、裂紋、擦傷和其他缺陷。（8）冷酸洗法或熱酸洗法檢驗軸承零件原始表面有無軟點、

36、脫碳層和燒傷，特別是表面磨削燒傷。（9）用X射線應(yīng)力測定儀器測量軸承工作前后的應(yīng)力變化情況。宏觀檢查的結(jié)果，有時可基本判斷失效的形式和原因，但要進一步確定失效的性質(zhì)，還必須取得更多的證據(jù)，做微觀分析。3.微觀分析失效軸承的微觀分析包括光學(xué)金相分析、電子顯微鏡分析、探針和電子能譜分析等。主要是根據(jù)失效特征區(qū)的微觀組織結(jié)構(gòu)變化和對疲勞源、裂紋源的分析為失效分析提供更充分的判據(jù)或反證。微觀分析中最常用、最普遍的方法是光學(xué)金相分析和對表面硬度檢測。分析的內(nèi)容應(yīng)包括：（1）材料質(zhì)量是否符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計要求。（2）軸承零件的基本組織和熱處理質(zhì)量是否符合有關(guān)要求。（3）表層組織是否存在脫碳層、托氏體和其他表面加工變質(zhì)層。（4）測量滲碳層等表面強化層和多層金屬各層組織的深度，腐蝕坑或裂紋的形態(tài)與深度，并根據(jù)裂紋的形狀和兩側(cè)組織特征確定裂紋產(chǎn)生的原因及性質(zhì)。（5）根據(jù)晶粒大小、組織變形、局部相變、重結(jié)晶、相聚集等判斷變形程度、溫升情況、材料種類及工藝過程等。（6）測量基本硬度、硬度均勻性及失效特征區(qū)的硬度變化。（7）斷口觀察與分析。用掃描電子顯微鏡定性分析和測量觀察斷口。（8）電子顯微鏡、探針和電子能譜在疲勞源和裂紋源分析中能測出斷口的成分，發(fā)現(xiàn)斷口的性質(zhì)和斷裂的原因。滾動軸承故障的振動信號分析診斷方法滾動軸承的監(jiān)測診斷技術(shù)有