什么是滚动轴承剥落？ • 便携式平衡仪、振动分析仪"Balanset"用于对破碎机、风机、粉碎机、联合收割机螺旋输送机、轴、离心机、涡轮机以及许多其他转子进行动态平衡。 什么是滚动轴承剥落？ • 便携式平衡仪、振动分析仪"Balanset"用于对破碎机、风机、粉碎机、联合收割机螺旋输送机、轴、离心机、涡轮机以及许多其他转子进行动态平衡。

滚动轴承中的剥落是什么？

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了解滚动轴承中的剥落现象

定义：什么是剥落？

剥落 （小的剥落也称为碎裂、剥落或点蚀）是指由于滚动接触疲劳，轴承滚道或滚动体表面材料局部剥落、碎裂或断裂的现象。剥落表现为凹坑、坑洼或碎屑，表明有一块材料从表面脱落，留下粗糙的损伤区域。当滚动体经过剥落区域时，会产生冲击力，从而形成特征性的剥落。 振动 在特定 轴承故障频率.

剥落是轴承最常见且正常的失效模式，代表轴承疲劳寿命的终结。它与……截然不同。 穿 （逐步去除材料）或 点蚀 （腐蚀引起的表面损伤）。剥落可通过以下方式检测： 振动分析 轴承完全失效前几个月就会失效，因此它是预测性维护计划的关键目标。.

剥落的物理机制

滚动接触疲劳过程

剥落是通过渐进式疲劳过程形成的：

  1. 循环载荷： 每次滚动体经过滚道上的某一点时，都会产生赫兹接触应力（通常为 1000-3000 MPa）。
  2. 地下剪切应力： 最大剪应力出现在表面以下略微偏下的位置（通常深度为 0.2-0.5 毫米）。
  3. 裂纹萌生： 经过数百万或数十亿次循环后，微观裂纹会在次表面应力集中处萌生。
  4. 裂纹扩展： 裂纹平行于表面生长，然后向表面方向分支，并深入材料内部。
  5. 物料分离： 裂纹网络隔离了一块材料
  6. 剥落形成： 孤立的物质脱落，留下陨石坑或凹坑。

典型剥落特征

  • 尺寸： 初始直径为1-5毫米，可生长至10-20毫米或更大。
  • 深度： 深入硬化层 0.2-2 毫米
  • 形状： 形状不规则的陨石坑，底部和边缘粗糙。
  • 地点： 最常出现在载荷区的外圈
  • 外貌： 初始时表面呈金属光泽，边缘锋利；持续使用后会变暗。

原因和促成因素

正常疲劳寿命

  • 所有轴承都具有有限的疲劳寿命（L10 寿命 – 90% 轴承可承受此寿命）。
  • 剥落是预期的报废失效模式
  • 正确选择轴承可确保其在应用中拥有足够的使用寿命。
  • 如果在计算出的 L10 寿命内或之后发生，则不属于缺陷。

过早剥落的原因

  • 过载： 载荷超过轴承额定值会大幅缩短其使用寿命（寿命 ∝ 1/载荷³）
  • 润滑不良： 膜厚不足会增加表面应力
  • 污染： 颗粒物产生的应力集中点会引发裂纹。
  • 错位： 边缘载荷产生高局部应力
  • 安装错误： 安装过程中造成的损坏导致早期故障
  • 腐蚀： 表面凹坑是裂纹萌生点。
  • 材料缺陷： 轴承钢中的夹杂物

剥落振动检测

早期（微剥落）

  • 斯帕尔 直径小于 1-2 毫米
  • 轴承故障频率处的小峰值 包络频谱
  • 标准模式下可能无法看到 快速傅里叶变换 光谱
  • 包络振幅：0.5-2克
  • 剩余寿命：通常为 6-18 个月。

中度阶段

  • 剥落物直径 2-10 毫米
  • FFT 和包络频谱中均存在明显的故障频率峰值
  • 2-3 谐波 可见的
  • 开始 侧边带 形成
  • 振幅：2-10克
  • 剩余寿命：2-6个月

高级阶段

  • 剥落碎片直径大于10毫米，可能存在多处剥落。
  • 极高振幅的故障频率峰值
  • 多种谐波（4-8个或更多）
  • 复杂的边带结构
  • 升高的噪声基底
  • 振幅：> 10 克
  • 剩余寿命：数天至数周

严重/危重阶段

  • 大面积剥落，多处缺陷
  • 宽带噪声占主导地位
  • 个别故障频率可能会被掩盖。
  • 整体振动非常高
  • 轴承发出可听见的噪音
  • 高温
  • 即将失效——需立即更换。

进展和继发性损伤

剥落生长

一旦形成剥落，剥落就会逐渐扩大：

  • 剥落边缘的冲击载荷会产生高应力
  • 相邻材料的疲劳速度更快。
  • 剥落物向外和向内扩展。
  • 指数级增长速度——小的剥落物几周内就能变成大片。

二次伤害

剥落产生的碎片会造成连锁破坏：

  • 垃圾产生： 轴承内循环着剥落的金属颗粒。
  • 三体磨损： 碎屑可用作研磨剂
  • 二次剥落： 碎片颗粒会引发其他区域新的剥落。
  • 快速恶化： 一旦出现多个剥落点，失效速度就会加快。
  • 彻底失败： 最终轴承完全丧失承载能力

应对措施和纠正措施

检测到

  1. 确认诊断： 验证故障频率是否与轴承几何形状相符
  2. 评估严重程度： 根据振幅和谐波确定声级
  3. 加强监测： 根据严重程度，将每月一次改为每周一次或每天一次。
  4. 日程安排替换： 计划在适当的停机时间内更换轴承
  5. 采购轴承： 订购替换件（请核对型号和规格）

紧急指标

如果出现以下情况，建议立即关机：

  • 振动幅度在不到一周的时间内翻倍
  • 轴承温度迅速升高（单次轮班升高超过 5°C）
  • 轴承发出可听见的摩擦声、尖叫声或粗糙感
  • 存在多种轴承频率（多种缺陷）
  • 润滑剂流失或可见污染

通过设计和维护进行预防

设计阶段

  • 选择寿命额定值足够的轴承（L10 > 所需使用寿命）
  • 提供适当的润滑系统
  • 设计有效的密封
  • 确保运行条件下有足够的冷却

安装阶段

  • 清洁安装规范
  • 合适的安装工具（防止安装损坏）
  • 检查轴承间隙是否正确
  • 精确对齐

运行阶段

  • 振动监测程序及包络分析
  • 润滑方案（间隔、用量、质量）
  • 温度监测
  • 良好的平衡性能可最大限度地减少动态载荷

剥落是轴承疲劳寿命不可避免的终点，但通过正确选择轴承、安装、润滑和状态监测，可以最大限度地延长轴承寿命，并及早发现故障，从而防止二次损坏，并进行有计划、有成本效益的维护。.

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