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浅析深沟球轴承保持架断裂故障特征

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浅析深沟球轴承保持架断裂故障特征

发布日期:2021-12-01 作者: 点击:

深沟球轴承保持架断裂故障特征:

故障轴承的整体颜色很亮,内外圈表面没有损坏,如图如图1所示。钢球位于一侧铆钉接合处附近的球笼袋已经全部破裂,如图2所示。

图1轴承整体外观

图2轴承保持架开裂形态

轴承外圈剖开后,发现外圈滚道底部有明显变色接触痕迹,且痕迹已变得粗糙,如图如图3所示。内圈沿槽底沿整个圆周继续剥离,接触轨迹在非打字端一侧略微向槽倾斜,表现出轻微的爬坡特征。如图如图4所示,断口附近的裂纹兜孔明显磨损变薄产生飞边,如图如图5所示,部分保持架兜孔内表面因与钢球摩擦变亮,裂纹兜孔内表面更明显,如图如图6、图7所示。其中,钢球表面完整,在高温下均有不同程度的变色,但仍有金属光泽,裂纹口袋所在的钢球外观正常。

故障轴承仍转动灵活,但振动感明显。对故障轴承的精度和间隙进行了测试,结果如表1所示。

测试结果:内圈轴向跳动和外圈轴向跳动明显超标,说明内部精度已经变差;

对轴承中的7个钢球进行了尺寸精度测试,测得钢球直径组差为0.8 m,略超出标准要求,保持架裂纹兜孔中的钢球尺寸偏差略大,如表2所示。


深沟球轴承

剥落位置分析

扫描电镜显示,内滚道无夹杂物等材料缺陷。剥落源处有金属筋,呈弧形分布,向剥落中心逐渐扩展。如图8号表明剥落性质是疲劳剥落。

能谱分析显示,除了基体,在剥落区域没有发现其他元素,如图9所示。

硬度和金相组织。

根据分解后的故障零件外观检查结果,选择内圈和钢球,分别进行硬度和调质组织测试。试验结果,内套和钢球的调质组织和硬度均符合标准要求,如表3所示。

对内圈金相试样的进一步观察表明,没有高温特征和异常组织。

故障分析

扫描电镜证实,轴承滚道剥落为疲劳剥落。根据保持架兜孔的裂纹形态和内圈的剥落形态,可以判断内圈的剥落应先于保持架兜孔的裂纹。因为轴承正常工作时,作用在保持架上的力很小,只有钢球引导保持架的拖曳力,不会造成保持架开裂;即使保持架先开裂,其对钢球的约束作用也没有明显变化,不可能造成内圈滚道剥落。

相反,当轴承内圈滚道剥落时,轴承运行会出现异常,产生振动,导致钢球在周向旋转时运行不平稳,产生径向跳动和周向摆动,同时造成钢球与保持架兜孔的接触面磨损,同时钢球还会对保持架兜孔施加周向拉伸作用,Z终导致保持架在边角等薄弱点发生疲劳断裂。从内圈的理化试验结果来看,可以排除材料或冷热加工缺陷的影响。轴承外圈滚道的整个圆周方向都有接触压痕,说明轴承工作时径向载荷过大。重新检查轴承的安装和配合状态,均符合技术要求,可消除小径向工作间隙的影响。根据7个钢球的尺寸检测结果,直径差

基于以上分析,初步得出内圈滚道剥落的原因是钢球直径组超差影响了一组钢球的载荷分布,过大的钢球与内圈的接触应力超过了材料的Z大接触应力,存在附加振动载荷,长时间工作后会引起内圈滚道疲劳剥落。轴承内圈滚道剥落后,轴承运行异常,导致保持架兜孔开裂。因此,在轴承装配过程中,需要严格控制轴承钢球的直径差,以防止因接触应力变化而导致产品失效,以及因直径差超差而产生的额外振动载荷。


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