回收軸承水泥機(jī)械的軸承故障分析及處理
上傳更新：2013/12/11
機(jī)械設(shè)備的軸承屬易損部件，其運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是否良好直接影響整臺(tái)設(shè)備的性能。水泥機(jī)械設(shè)備中，由滾動(dòng)軸承的早期故障導(dǎo)致設(shè)備故障的事例很多。因此，找出故障根源，采取補(bǔ)救措施，消除故障，是提高系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)率的關(guān)鍵之一。
１ 滾動(dòng)軸承故障分析
１．１ 滾動(dòng)軸承振動(dòng)分析
滾動(dòng)軸承發(fā)生故障的典型方式是其滾動(dòng)接觸發(fā)生單純的疲勞剝落。{TodayHot}這種剝落,剝落表面面積約為２ｍｍ２，深度達(dá)0.2ｍｍ～0.3ｍｍ 可通過監(jiān)測(cè)儀檢測(cè)其振動(dòng)來判斷。剝落可能發(fā)生在內(nèi)座圈表面、外座圈或滾動(dòng)體上。其中，內(nèi)座圈因接觸應(yīng)力較高，發(fā)生破裂的情況較多。
用于滾動(dòng)軸承的各類診斷技術(shù)中，振動(dòng)監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)法仍然是最主要的一種�？傮w而言，時(shí)域分析方法比較簡(jiǎn)便，適宜于噪音干擾小的場(chǎng)合，是簡(jiǎn)易診斷的好方法；頻域診斷方法中，共振解調(diào)方法最為成熟可靠，適宜于軸承故障的精密診斷；時(shí)間－頻率分析方法與共振解調(diào)方法相似，能正確刻劃故障信號(hào)的時(shí)間及頻率特征，更具優(yōu)越性。
１．２ 滾動(dòng)軸承的損壞形式分析及補(bǔ)救辦法
（１） 過載。嚴(yán)重的表面剝落和磨損，表明了滾動(dòng)軸承因過載引起的早期疲勞產(chǎn)生的失效（此外配合過緊也會(huì)造成一定程度的疲勞）。過載還會(huì)引起嚴(yán)重的軸承鋼球滾道磨損、大面積剝落并時(shí)而伴有過熱現(xiàn)象。補(bǔ)救辦法是減少軸承的負(fù)荷或提高軸承的承載能力。
（２） 過熱。滾子的滾道、鋼球或保持器改變顏色，表明軸承過熱。溫度的升高會(huì)使?jié)櫥瑒┳饔媒档�，使油漠不易形成或完全消失。溫度過高，會(huì)使?jié)L道和鋼球的材料退火，硬度下降。這主要是散熱不利或重載、高速的情況下冷卻不充分造成的。解決辦法是充分散熱，追加冷卻。
（３） 低負(fù)荷振蝕。在每個(gè)鋼球的軸向位置上出現(xiàn)橢圓形的磨損痕跡，這表明當(dāng)軸承不工作且未產(chǎn)生潤(rùn)滑油膜時(shí)，由外部振動(dòng)過度或低負(fù)荷振蝕造成失效。補(bǔ)救辦法是使軸承隔振或在軸承的潤(rùn)滑脂中加入抗磨添加劑等。
（４） 安裝問題。主要注意以下幾方面：
第一，注意安裝施力。如滾道上出現(xiàn)間隔的壓坑，表明負(fù)荷已超出了材料的彈性極限。這是由于靜態(tài)過載或者嚴(yán)重的沖擊（如安裝時(shí)曾用錘子敲擊軸承等）引起的。正確的安裝方法是僅對(duì)要壓裝的圈環(huán)施力（在軸上裝內(nèi)圈時(shí)勿推壓外圈）。
第二，注意角接觸軸承的安裝方向。角接觸軸承具有一橢圓形的接觸區(qū)，并僅在一個(gè)方向上承受軸向推力。在相反的方向上裝配軸承時(shí)，因鋼球處在滾道邊緣，其受載面會(huì)產(chǎn)生槽形磨損帶。因此在安裝時(shí)應(yīng)注意正確的安裝方向。
第三，注意對(duì)中。鋼球磨損痕跡偏斜、不與滾道方向相平行，表明安裝時(shí)軸承未對(duì)中。若偏斜量 ＞16000，就易引起軸承溫度上升并出現(xiàn)嚴(yán)重磨損。其產(chǎn)生原因可能是軸有彎曲、軸或箱體有毛刺、鎖母的壓緊面未與螺紋軸線相垂直等。因此，安裝時(shí)應(yīng)注意檢查徑跳情況。
第四，應(yīng)注意正確配合。軸承內(nèi)、外圈的裝配接觸面上出現(xiàn)圓周狀的磨損或變色，是由軸承與其相配的零件配合過松引起的。磨蝕產(chǎn)生的氧化物為一種純褐色磨料，其結(jié)果會(huì)造成軸承進(jìn)一步磨損、發(fā)熱和產(chǎn)生噪音和產(chǎn)生徑跳等一系列問題，因此裝配時(shí)應(yīng)注意正確配合。
又如滾道底部有嚴(yán)重的球形磨損軌跡，這表明因配合過緊使軸承間隙變小，由于扭距增大、軸承溫度上升，使軸承很快因磨損和疲勞而失效。此時(shí)，只要適當(dāng)恢復(fù)徑向間隙，減少過盈量就可解決這一問題。
（５） 正常的疲勞失效。在任何一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)的表面（如滾道或鋼球）出現(xiàn)不規(guī)則的材料剝落現(xiàn)象，并逐漸擴(kuò)展引起振幅加大，這是一種正常的疲勞失效。如果普通軸承的壽命不能滿足使用要求，就只有重新選用更高級(jí)的軸承，或是提高一級(jí)軸承規(guī)格，來提高軸承的承載能力。
（６） 潤(rùn)滑不當(dāng)。所有滾動(dòng)軸承都需要用優(yōu)質(zhì)潤(rùn)滑劑進(jìn)行不間斷的潤(rùn)滑，以保持其設(shè)計(jì)性能。軸承內(nèi)依靠滾動(dòng)體和座圈上形成的一層油膜來防止金屬與金屬之間的直接接觸。如果潤(rùn)滑良好，就能減少磨擦，使其不致磨損。
軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，潤(rùn)滑脂或潤(rùn)滑油的粘度是保證其正常潤(rùn)滑的關(guān)鍵；同時(shí)，潤(rùn)滑油脂保持清潔，不含固態(tài)或液態(tài)雜質(zhì)也是至關(guān)重要的。油的粘度過低，不能起充分潤(rùn)滑作用，至使座圈很快磨損。開始時(shí),座圈的金屬與滾動(dòng)體的金屬表面互相直接接觸磨擦,使其表面打磨得非常光滑繼而發(fā)生干磨擦導(dǎo)致座圈表面被滾動(dòng)體表面碾碎的粒屑所壓裂。起初可以觀察到表面變暗，失去光澤，最后形成凹痕和片狀疲勞脫落。補(bǔ)救辦法是按照軸承需要，重新選擇更換潤(rùn)滑油或脂。
污染物粒子污染潤(rùn)滑油或脂時(shí)，即使這些污染物粒子小于油膜平均厚度，但因粒子很硬仍會(huì)產(chǎn)生磨耗，甚至于穿透油膜，致使軸承表面產(chǎn)生局部應(yīng)力,從而顯著地縮短軸承壽命。潤(rùn)滑油或脂中水的濃度即使小至0.01％,亦足以縮短軸承原有壽命的一半。若水可溶解于油或脂中，軸承使用壽命會(huì)隨水的濃度遞增而縮減。補(bǔ)救辦法是調(diào)換不潔凈的油或脂；平時(shí)應(yīng)當(dāng)安裝較好的過濾器，增加密封，貯存、安裝時(shí)注意清潔操作。
（７） 腐蝕。滾道、鋼球、保持架和內(nèi)外圈環(huán)型面上出現(xiàn)紅色或褐色污點(diǎn)，表明軸承因暴露于腐蝕性的液體或氣體中而產(chǎn)生了腐蝕失效。它會(huì)引起振動(dòng)增大、磨損加劇、徑向間隙增加、預(yù)載降低，并且在極限情況下發(fā)生疲勞失效。補(bǔ)救辦法是使液體從軸承中排出或增加軸承的整體及外部密封。
２ 風(fēng)機(jī)的軸承故障原因與處理方法
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，水泥廠的風(fēng)機(jī)發(fā)生振動(dòng)異常的故障率最高時(shí)達(dá)58.6％，由于振動(dòng)將造成風(fēng)機(jī)運(yùn)行不平衡。其中，軸承緊定套配合調(diào)整失當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致軸承異常溫升與振動(dòng)。
如某水泥廠在設(shè)備維修期間更換了風(fēng)機(jī)輪葉。輪葉兩側(cè)用緊定套與軸承座軸承固定配合。重新試車就發(fā)生自由端軸承高溫，振動(dòng)值偏高的故障。
拆開軸承座上蓋，手動(dòng)慢速回轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)，發(fā)現(xiàn)處于轉(zhuǎn)軸某一特定位置的軸承滾子，在非負(fù)荷區(qū)亦有滾動(dòng)情況，由此可確定軸承運(yùn)轉(zhuǎn)間隙變動(dòng)偏高且安裝間隙可能不足。經(jīng)測(cè)量得知，軸承內(nèi)部間隙僅為0.04ｍｍ、轉(zhuǎn)軸偏心達(dá)0.18ｍｍ。
由于左右軸承跨距大，要避免轉(zhuǎn)軸撓曲或軸承安裝角度的誤差較難，因此，大型風(fēng)機(jī)采用可自動(dòng)對(duì)心調(diào)整的球面滾子軸承。但當(dāng)軸承內(nèi)部間隙不足時(shí)，軸承內(nèi)部滾動(dòng)件因受運(yùn)動(dòng)空間的限制，其自動(dòng)對(duì)心的機(jī)能受影響，振動(dòng)值反而會(huì)升高。軸承內(nèi)部間隙隨配合緊度之增大而減小，無法形成潤(rùn)滑油膜，當(dāng)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)間隙因溫升而降為零時(shí)，若軸承運(yùn)行產(chǎn)生的熱量仍大于逸散的熱量時(shí)，軸承溫度即會(huì)快速爬升。這時(shí)，如不即時(shí)停機(jī)，軸承終將燒損。軸承內(nèi)環(huán)與軸之配合過緊是本例中軸承運(yùn)轉(zhuǎn)異常高溫的原因。
處理時(shí)，退下緊定套，重新調(diào)整軸與內(nèi)環(huán)的配合緊度，更換軸承之后的間隙取0.10ｍｍ。重新安裝完畢重新啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，軸承振動(dòng)值及運(yùn)轉(zhuǎn)溫度均恢復(fù)正常。
軸承內(nèi)部間隙太小或機(jī)件設(shè)計(jì)制造精度不佳均是軸承運(yùn)轉(zhuǎn)溫度偏高的主因，為方便風(fēng)機(jī)設(shè)備的安裝、拆修和維護(hù)，一般在設(shè)計(jì)上多采用緊定套軸承錐孔內(nèi)環(huán)配合之軸承座軸承。然而也易因安裝程序上的疏忽而發(fā)生問題，尤其是適當(dāng)間隙的調(diào)整。軸承內(nèi)部間隙太小、運(yùn)轉(zhuǎn)溫度急速升高；軸承內(nèi)環(huán)錐孔與緊定套配合太松，軸承易因配合面發(fā)生松動(dòng)而于短期內(nèi)故障燒損。
３ 結(jié)語
綜上所述，軸承的故障，應(yīng)在設(shè)計(jì)、維護(hù)潤(rùn)滑管理、操作使用等諸方面引起重視。這樣可降低機(jī)械設(shè)備的維修費(fèi)用，延長(zhǎng)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)率和使用壽命。
１ 滾動(dòng)軸承故障分析
１．１ 滾動(dòng)軸承振動(dòng)分析
滾動(dòng)軸承發(fā)生故障的典型方式是其滾動(dòng)接觸發(fā)生單純的疲勞剝落。{TodayHot}這種剝落,剝落表面面積約為２ｍｍ２，深度達(dá)0.2ｍｍ～0.3ｍｍ 可通過監(jiān)測(cè)儀檢測(cè)其振動(dòng)來判斷。剝落可能發(fā)生在內(nèi)座圈表面、外座圈或滾動(dòng)體上。其中，內(nèi)座圈因接觸應(yīng)力較高，發(fā)生破裂的情況較多。
用于滾動(dòng)軸承的各類診斷技術(shù)中，振動(dòng)監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)法仍然是最主要的一種�？傮w而言，時(shí)域分析方法比較簡(jiǎn)便，適宜于噪音干擾小的場(chǎng)合，是簡(jiǎn)易診斷的好方法；頻域診斷方法中，共振解調(diào)方法最為成熟可靠，適宜于軸承故障的精密診斷；時(shí)間－頻率分析方法與共振解調(diào)方法相似，能正確刻劃故障信號(hào)的時(shí)間及頻率特征，更具優(yōu)越性。
１．２ 滾動(dòng)軸承的損壞形式分析及補(bǔ)救辦法
（１） 過載。嚴(yán)重的表面剝落和磨損，表明了滾動(dòng)軸承因過載引起的早期疲勞產(chǎn)生的失效（此外配合過緊也會(huì)造成一定程度的疲勞）。過載還會(huì)引起嚴(yán)重的軸承鋼球滾道磨損、大面積剝落并時(shí)而伴有過熱現(xiàn)象。補(bǔ)救辦法是減少軸承的負(fù)荷或提高軸承的承載能力。
（２） 過熱。滾子的滾道、鋼球或保持器改變顏色，表明軸承過熱。溫度的升高會(huì)使?jié)櫥瑒┳饔媒档�，使油漠不易形成或完全消失。溫度過高，會(huì)使?jié)L道和鋼球的材料退火，硬度下降。這主要是散熱不利或重載、高速的情況下冷卻不充分造成的。解決辦法是充分散熱，追加冷卻。
（３） 低負(fù)荷振蝕。在每個(gè)鋼球的軸向位置上出現(xiàn)橢圓形的磨損痕跡，這表明當(dāng)軸承不工作且未產(chǎn)生潤(rùn)滑油膜時(shí)，由外部振動(dòng)過度或低負(fù)荷振蝕造成失效。補(bǔ)救辦法是使軸承隔振或在軸承的潤(rùn)滑脂中加入抗磨添加劑等。
（４） 安裝問題。主要注意以下幾方面：
第一，注意安裝施力。如滾道上出現(xiàn)間隔的壓坑，表明負(fù)荷已超出了材料的彈性極限。這是由于靜態(tài)過載或者嚴(yán)重的沖擊（如安裝時(shí)曾用錘子敲擊軸承等）引起的。正確的安裝方法是僅對(duì)要壓裝的圈環(huán)施力（在軸上裝內(nèi)圈時(shí)勿推壓外圈）。
第二，注意角接觸軸承的安裝方向。角接觸軸承具有一橢圓形的接觸區(qū)，并僅在一個(gè)方向上承受軸向推力。在相反的方向上裝配軸承時(shí)，因鋼球處在滾道邊緣，其受載面會(huì)產(chǎn)生槽形磨損帶。因此在安裝時(shí)應(yīng)注意正確的安裝方向。
第三，注意對(duì)中。鋼球磨損痕跡偏斜、不與滾道方向相平行，表明安裝時(shí)軸承未對(duì)中。若偏斜量 ＞16000，就易引起軸承溫度上升并出現(xiàn)嚴(yán)重磨損。其產(chǎn)生原因可能是軸有彎曲、軸或箱體有毛刺、鎖母的壓緊面未與螺紋軸線相垂直等。因此，安裝時(shí)應(yīng)注意檢查徑跳情況。
第四，應(yīng)注意正確配合。軸承內(nèi)、外圈的裝配接觸面上出現(xiàn)圓周狀的磨損或變色，是由軸承與其相配的零件配合過松引起的。磨蝕產(chǎn)生的氧化物為一種純褐色磨料，其結(jié)果會(huì)造成軸承進(jìn)一步磨損、發(fā)熱和產(chǎn)生噪音和產(chǎn)生徑跳等一系列問題，因此裝配時(shí)應(yīng)注意正確配合。
又如滾道底部有嚴(yán)重的球形磨損軌跡，這表明因配合過緊使軸承間隙變小，由于扭距增大、軸承溫度上升，使軸承很快因磨損和疲勞而失效。此時(shí)，只要適當(dāng)恢復(fù)徑向間隙，減少過盈量就可解決這一問題。
（５） 正常的疲勞失效。在任何一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)的表面（如滾道或鋼球）出現(xiàn)不規(guī)則的材料剝落現(xiàn)象，并逐漸擴(kuò)展引起振幅加大，這是一種正常的疲勞失效。如果普通軸承的壽命不能滿足使用要求，就只有重新選用更高級(jí)的軸承，或是提高一級(jí)軸承規(guī)格，來提高軸承的承載能力。
（６） 潤(rùn)滑不當(dāng)。所有滾動(dòng)軸承都需要用優(yōu)質(zhì)潤(rùn)滑劑進(jìn)行不間斷的潤(rùn)滑，以保持其設(shè)計(jì)性能。軸承內(nèi)依靠滾動(dòng)體和座圈上形成的一層油膜來防止金屬與金屬之間的直接接觸。如果潤(rùn)滑良好，就能減少磨擦，使其不致磨損。
軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，潤(rùn)滑脂或潤(rùn)滑油的粘度是保證其正常潤(rùn)滑的關(guān)鍵；同時(shí)，潤(rùn)滑油脂保持清潔，不含固態(tài)或液態(tài)雜質(zhì)也是至關(guān)重要的。油的粘度過低，不能起充分潤(rùn)滑作用，至使座圈很快磨損。開始時(shí),座圈的金屬與滾動(dòng)體的金屬表面互相直接接觸磨擦,使其表面打磨得非常光滑繼而發(fā)生干磨擦導(dǎo)致座圈表面被滾動(dòng)體表面碾碎的粒屑所壓裂。起初可以觀察到表面變暗，失去光澤，最后形成凹痕和片狀疲勞脫落。補(bǔ)救辦法是按照軸承需要，重新選擇更換潤(rùn)滑油或脂。
污染物粒子污染潤(rùn)滑油或脂時(shí)，即使這些污染物粒子小于油膜平均厚度，但因粒子很硬仍會(huì)產(chǎn)生磨耗，甚至于穿透油膜，致使軸承表面產(chǎn)生局部應(yīng)力,從而顯著地縮短軸承壽命。潤(rùn)滑油或脂中水的濃度即使小至0.01％,亦足以縮短軸承原有壽命的一半。若水可溶解于油或脂中，軸承使用壽命會(huì)隨水的濃度遞增而縮減。補(bǔ)救辦法是調(diào)換不潔凈的油或脂；平時(shí)應(yīng)當(dāng)安裝較好的過濾器，增加密封，貯存、安裝時(shí)注意清潔操作。
（７） 腐蝕。滾道、鋼球、保持架和內(nèi)外圈環(huán)型面上出現(xiàn)紅色或褐色污點(diǎn)，表明軸承因暴露于腐蝕性的液體或氣體中而產(chǎn)生了腐蝕失效。它會(huì)引起振動(dòng)增大、磨損加劇、徑向間隙增加、預(yù)載降低，并且在極限情況下發(fā)生疲勞失效。補(bǔ)救辦法是使液體從軸承中排出或增加軸承的整體及外部密封。
２ 風(fēng)機(jī)的軸承故障原因與處理方法
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，水泥廠的風(fēng)機(jī)發(fā)生振動(dòng)異常的故障率最高時(shí)達(dá)58.6％，由于振動(dòng)將造成風(fēng)機(jī)運(yùn)行不平衡。其中，軸承緊定套配合調(diào)整失當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致軸承異常溫升與振動(dòng)。
如某水泥廠在設(shè)備維修期間更換了風(fēng)機(jī)輪葉。輪葉兩側(cè)用緊定套與軸承座軸承固定配合。重新試車就發(fā)生自由端軸承高溫，振動(dòng)值偏高的故障。
拆開軸承座上蓋，手動(dòng)慢速回轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)，發(fā)現(xiàn)處于轉(zhuǎn)軸某一特定位置的軸承滾子，在非負(fù)荷區(qū)亦有滾動(dòng)情況，由此可確定軸承運(yùn)轉(zhuǎn)間隙變動(dòng)偏高且安裝間隙可能不足。經(jīng)測(cè)量得知，軸承內(nèi)部間隙僅為0.04ｍｍ、轉(zhuǎn)軸偏心達(dá)0.18ｍｍ。
由于左右軸承跨距大，要避免轉(zhuǎn)軸撓曲或軸承安裝角度的誤差較難，因此，大型風(fēng)機(jī)采用可自動(dòng)對(duì)心調(diào)整的球面滾子軸承。但當(dāng)軸承內(nèi)部間隙不足時(shí)，軸承內(nèi)部滾動(dòng)件因受運(yùn)動(dòng)空間的限制，其自動(dòng)對(duì)心的機(jī)能受影響，振動(dòng)值反而會(huì)升高。軸承內(nèi)部間隙隨配合緊度之增大而減小，無法形成潤(rùn)滑油膜，當(dāng)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)間隙因溫升而降為零時(shí)，若軸承運(yùn)行產(chǎn)生的熱量仍大于逸散的熱量時(shí)，軸承溫度即會(huì)快速爬升。這時(shí)，如不即時(shí)停機(jī)，軸承終將燒損。軸承內(nèi)環(huán)與軸之配合過緊是本例中軸承運(yùn)轉(zhuǎn)異常高溫的原因。
處理時(shí)，退下緊定套，重新調(diào)整軸與內(nèi)環(huán)的配合緊度，更換軸承之后的間隙取0.10ｍｍ。重新安裝完畢重新啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，軸承振動(dòng)值及運(yùn)轉(zhuǎn)溫度均恢復(fù)正常。
軸承內(nèi)部間隙太小或機(jī)件設(shè)計(jì)制造精度不佳均是軸承運(yùn)轉(zhuǎn)溫度偏高的主因，為方便風(fēng)機(jī)設(shè)備的安裝、拆修和維護(hù)，一般在設(shè)計(jì)上多采用緊定套軸承錐孔內(nèi)環(huán)配合之軸承座軸承。然而也易因安裝程序上的疏忽而發(fā)生問題，尤其是適當(dāng)間隙的調(diào)整。軸承內(nèi)部間隙太小、運(yùn)轉(zhuǎn)溫度急速升高；軸承內(nèi)環(huán)錐孔與緊定套配合太松，軸承易因配合面發(fā)生松動(dòng)而于短期內(nèi)故障燒損。
３ 結(jié)語
綜上所述，軸承的故障，應(yīng)在設(shè)計(jì)、維護(hù)潤(rùn)滑管理、操作使用等諸方面引起重視。這樣可降低機(jī)械設(shè)備的維修費(fèi)用，延長(zhǎng)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)率和使用壽命。