回收軸承NTN軸承的檢查幾個要點與失效原因分析
上傳更新：2014/12/26
根據(jù)NTN軸承工作表面磨削變質層的形成機理，影響磨削變質層的主要因素是磨削熱和磨削力的作用。下面我們就來分析一下關于NTN軸承失效的原因。
1.NTN軸承的磨削熱
在NTN軸承的磨削加工中，砂輪和工件接觸區(qū)內，消耗大量的能，產生大量的磨削熱，造成磨削區(qū)的局部瞬時高溫。運用線狀運動熱源傳熱理論公式推導、計算或應用紅外線法和熱電偶法實測實驗條件下的瞬時溫度，可發(fā)現(xiàn)在0.1～0.001ms內磨削區(qū)的瞬時溫度可高達1000～1500℃。這樣的瞬時高溫，足以使工作表面一定深度的表面層產生高溫氧化，非晶態(tài)組織、高溫回火、二次淬火，甚至燒傷開裂等多種變化。
（1）表面氧化層
瞬時高溫作用下的鋼表面與空氣中的氧作用，升成極�。�20～30nm）的鐵氧化物薄層。值得注意的是氧化層厚度與表面磨削變質層總厚度測試結果是呈對應關系的。這說明其氧化層厚度與磨削工藝直接相關，是磨削質量的重要標志。
（2）非晶態(tài)組織層
磨削區(qū)的瞬時高溫使工件表面達到熔融狀態(tài)時，熔融的金屬分子流又被均勻地涂敷于工作表面，并被基體金屬以極快的速度冷卻，形成了極薄的一層非晶態(tài)組織層。它具有高的硬度和韌性，但它只有10nm左右，很容易在精密磨削加工中被去除。
（3）高溫回火層
磨削區(qū)的瞬時高溫可以使表面一定深度（10～100nm）內被加熱到高于工件回火加熱的溫度。在沒有達到奧氏體化溫度的情況下，隨著被加熱溫度的提高，其表面逐層將產生與加熱溫度相對應的再回火或高溫回火的組織轉變，硬度也隨之下降。加熱溫度愈高，硬度下降也愈厲害。
（4）二層淬火層
當磨削區(qū)的瞬時高溫將工件表面層加熱到奧氏體化溫度（Ac1）以上時，則該層奧氏體化的組織在隨后的冷卻過程中，又被重新淬火成馬氏體組織。凡是有二次淬火燒傷的工件，其二次淬火層之下必定是硬度極低的高溫回火層。
（5）磨削裂紋
二次淬火燒傷將使工件表面層應力變化。二次淬火區(qū)處于受壓狀態(tài)，其下面的高溫回火區(qū)材料存在著最大的拉應力，這里是最有可能發(fā)生裂紋核心的地方。裂紋最容易沿原始的奧氏體晶界傳播。嚴重的燒傷會導致整個磨削表面出現(xiàn)裂紋（多呈龜裂）造成工件報廢。
1)NTN軸承的質量。解體軸承箱期間,首先,檢查潤滑油脂是否有變質、結塊、雜質等不良情況,這是判斷軸承損壞原因的重要依據(jù)。其次,檢查軸承有無咬壞和磨損;檢查軸承內外圈、滾動體、保持架其表面的光潔度以及有無裂痕、銹蝕、脫皮、凹坑、過熱變色等缺陷,測量NTN軸承游隙是否超標;檢查軸套有無磨損,坑點,脫皮,若有以上情況應更換新NTN軸承。
2)NTN軸承的配合。軸承安裝時軸承內徑與軸、外徑與外殼的配合非常重要,當配合過松時,配合面會產生相對滑動稱為蠕變。蠕變一旦產生會對磨損配合面,損傷軸或外殼,而且磨損粉末會侵入軸承內部,造成發(fā)熱、振動和破壞。過盈過大時,會導致外圈外徑變小或內圈內徑變大,減小NTN軸承內部游隙。為選擇適合用途的配合,要考慮軸承負荷的性質、大小、溫度條件、內圈外圈的旋轉狀各種條件因素。
3)NTN軸承各部配合間隙的調整。NTN軸承間隙過小時,由于油脂在間隙內剪力摩擦損失過大,也會引起軸承發(fā)熱,同時,間隙過小時,油量會減小,來不及帶走摩擦產生的熱量,會進一步提高NTN軸承的溫升。但是,間隙過大則會改變軸承的動力特性,引起轉子運轉不穩(wěn)定。因此需要針對不同的設備和使用條件選擇核實的軸承間隙。國華太倉#8機組B引風機運行中長期存在軸承溫度偏高問題,在2008年機組C級檢修中,針對此問題進行重點檢查。檢查發(fā)現(xiàn)NTN軸承潤滑、葉輪靜平衡、聯(lián)軸器找正均正常,遂將排查重點放在NTN軸承各部間隙上。經(jīng)測量軸承推力間隙只有0.07mm,分析推力間隙過小為軸承溫度偏高原因。用磨床將推力軸承中隔環(huán)研磨0.07~0.08mm,擴大推力間隙,使軸承推力間隙擴大至0.14~0.15mm,在運行中NTN軸承溫度正常,徹底消除了長期遺留的缺陷,保證了設備的安全穩(wěn)定運行。云南磷電#1機組引風機軸承長期溫度過高,達80~90℃,造成軸承使用壽命大大縮短,多次更換NTN軸承均未解決問題。在2008年C級檢修中,檢查發(fā)現(xiàn)軸與端蓋軸封之間間隙過小,在冷態(tài)試轉時軸承溫度正常,熱態(tài)運行時軸受熱膨脹,與端蓋軸封產生摩擦。分析此為NTN軸承溫度長期過高的原因,將端蓋孔車削0.5mm,使軸與端蓋軸封間隙擴大0.25mm,避免運行中軸受熱膨脹后與端蓋產生摩擦。經(jīng)過處理,NTN軸承溫度過高的問題得到了根本改善,冷態(tài)及熱態(tài)運行中軸承溫度正常,且軸承箱未出現(xiàn)滲漏油現(xiàn)象,保證了軸承良好的運行條件,減少了NTN軸承的更換頻率,節(jié)省了檢修維護費用。
1.NTN軸承的磨削熱
在NTN軸承的磨削加工中，砂輪和工件接觸區(qū)內，消耗大量的能，產生大量的磨削熱，造成磨削區(qū)的局部瞬時高溫。運用線狀運動熱源傳熱理論公式推導、計算或應用紅外線法和熱電偶法實測實驗條件下的瞬時溫度，可發(fā)現(xiàn)在0.1～0.001ms內磨削區(qū)的瞬時溫度可高達1000～1500℃。這樣的瞬時高溫，足以使工作表面一定深度的表面層產生高溫氧化，非晶態(tài)組織、高溫回火、二次淬火，甚至燒傷開裂等多種變化。
（1）表面氧化層
瞬時高溫作用下的鋼表面與空氣中的氧作用，升成極�。�20～30nm）的鐵氧化物薄層。值得注意的是氧化層厚度與表面磨削變質層總厚度測試結果是呈對應關系的。這說明其氧化層厚度與磨削工藝直接相關，是磨削質量的重要標志。
（2）非晶態(tài)組織層
磨削區(qū)的瞬時高溫使工件表面達到熔融狀態(tài)時，熔融的金屬分子流又被均勻地涂敷于工作表面，并被基體金屬以極快的速度冷卻，形成了極薄的一層非晶態(tài)組織層。它具有高的硬度和韌性，但它只有10nm左右，很容易在精密磨削加工中被去除。
（3）高溫回火層
磨削區(qū)的瞬時高溫可以使表面一定深度（10～100nm）內被加熱到高于工件回火加熱的溫度。在沒有達到奧氏體化溫度的情況下，隨著被加熱溫度的提高，其表面逐層將產生與加熱溫度相對應的再回火或高溫回火的組織轉變，硬度也隨之下降。加熱溫度愈高，硬度下降也愈厲害。
（4）二層淬火層
當磨削區(qū)的瞬時高溫將工件表面層加熱到奧氏體化溫度（Ac1）以上時，則該層奧氏體化的組織在隨后的冷卻過程中，又被重新淬火成馬氏體組織。凡是有二次淬火燒傷的工件，其二次淬火層之下必定是硬度極低的高溫回火層。
（5）磨削裂紋
二次淬火燒傷將使工件表面層應力變化。二次淬火區(qū)處于受壓狀態(tài)，其下面的高溫回火區(qū)材料存在著最大的拉應力，這里是最有可能發(fā)生裂紋核心的地方。裂紋最容易沿原始的奧氏體晶界傳播。嚴重的燒傷會導致整個磨削表面出現(xiàn)裂紋（多呈龜裂）造成工件報廢。
1)NTN軸承的質量。解體軸承箱期間,首先,檢查潤滑油脂是否有變質、結塊、雜質等不良情況,這是判斷軸承損壞原因的重要依據(jù)。其次,檢查軸承有無咬壞和磨損;檢查軸承內外圈、滾動體、保持架其表面的光潔度以及有無裂痕、銹蝕、脫皮、凹坑、過熱變色等缺陷,測量NTN軸承游隙是否超標;檢查軸套有無磨損,坑點,脫皮,若有以上情況應更換新NTN軸承。
2)NTN軸承的配合。軸承安裝時軸承內徑與軸、外徑與外殼的配合非常重要,當配合過松時,配合面會產生相對滑動稱為蠕變。蠕變一旦產生會對磨損配合面,損傷軸或外殼,而且磨損粉末會侵入軸承內部,造成發(fā)熱、振動和破壞。過盈過大時,會導致外圈外徑變小或內圈內徑變大,減小NTN軸承內部游隙。為選擇適合用途的配合,要考慮軸承負荷的性質、大小、溫度條件、內圈外圈的旋轉狀各種條件因素。
3)NTN軸承各部配合間隙的調整。NTN軸承間隙過小時,由于油脂在間隙內剪力摩擦損失過大,也會引起軸承發(fā)熱,同時,間隙過小時,油量會減小,來不及帶走摩擦產生的熱量,會進一步提高NTN軸承的溫升。但是,間隙過大則會改變軸承的動力特性,引起轉子運轉不穩(wěn)定。因此需要針對不同的設備和使用條件選擇核實的軸承間隙。國華太倉#8機組B引風機運行中長期存在軸承溫度偏高問題,在2008年機組C級檢修中,針對此問題進行重點檢查。檢查發(fā)現(xiàn)NTN軸承潤滑、葉輪靜平衡、聯(lián)軸器找正均正常,遂將排查重點放在NTN軸承各部間隙上。經(jīng)測量軸承推力間隙只有0.07mm,分析推力間隙過小為軸承溫度偏高原因。用磨床將推力軸承中隔環(huán)研磨0.07~0.08mm,擴大推力間隙,使軸承推力間隙擴大至0.14~0.15mm,在運行中NTN軸承溫度正常,徹底消除了長期遺留的缺陷,保證了設備的安全穩(wěn)定運行。云南磷電#1機組引風機軸承長期溫度過高,達80~90℃,造成軸承使用壽命大大縮短,多次更換NTN軸承均未解決問題。在2008年C級檢修中,檢查發(fā)現(xiàn)軸與端蓋軸封之間間隙過小,在冷態(tài)試轉時軸承溫度正常,熱態(tài)運行時軸受熱膨脹,與端蓋軸封產生摩擦。分析此為NTN軸承溫度長期過高的原因,將端蓋孔車削0.5mm,使軸與端蓋軸封間隙擴大0.25mm,避免運行中軸受熱膨脹后與端蓋產生摩擦。經(jīng)過處理,NTN軸承溫度過高的問題得到了根本改善,冷態(tài)及熱態(tài)運行中軸承溫度正常,且軸承箱未出現(xiàn)滲漏油現(xiàn)象,保證了軸承良好的運行條件,減少了NTN軸承的更換頻率,節(jié)省了檢修維護費用。