FAG轴承为什么会发生强力断裂

FAG轴承为什么会发生强力断裂

当FAG轴承应力集中超过材料的抗拉强度时,会发生受压断裂。导致FAG轴承受压断裂的两种常见原因是局部过载和过应力。

常见的断裂原因是处置不当,这种情况发生在使用锤子或凿子进行FAG轴承冷安装时。直接敲击FAG轴承套圈会导致FAG轴承套圈上出现细小的裂纹,一旦FAG轴承开始运行,这种裂纹会迅速演变成贯穿性的裂纹。

圆锥轴安装推进距离过大可能会导致FAG轴承内圈断裂。推进量过大引起的FAG轴承套圈环向 (拉伸) 应力导致轴承套圈在运行过程中产生裂纹。马氏体硬化套圈比贝氏体硬化套圈对这种损坏的敏感程度更高。

当FAG轴承受热或者安装到尺寸过大的轴上时,也有可能会产生该种后果。

FAG轴承产生碎屑压痕的原因

FAG轴承产生碎屑压痕的原因

密封件和润滑剂可能会在轴承中引入固体污染物。此外,邻近部件 (例如齿轮) 磨损或损坏也有可能生成固体污染物。

当受到滚动体的碾压时,固体污染物会被挤压入滚道内并形成压痕。引起压痕的颗粒不一定是坚硬的颗粒。即使是非常柔软的颗粒,当其体积足够大时,也有可能会产生不利影响。压痕边缘周围凸起的材料会导致失效。当疲劳程度达到某一特定程度时,就可能引起早期剥落 (从压痕的后端开始)。剥落最开始表现为表面裂纹。

FAG寿命理论可以用来计算由压痕引起的使用寿命缩短的程度。进行计算所需的最重要的运行数据包括FAG轴承类型和尺寸、转速、轴承载荷、润滑粘度比、以及污染物颗粒的大小、硬度和浓度。在FAG轴承安装过程中,确保润滑剂清洁和小心操作对于防止压痕损坏来说非常重要。

当FAG深沟球轴承中因压痕导致的剥落,若碾压方向为由底部至顶部。“V形”痕迹为轴承中典型的压痕损坏痕迹,剥落最初在此处由压痕的后端向外扩大。碾压方向由右至左。一个体积较大的柔软污染物侵入滚道内,并被碾压。压痕底部的磨削纹路仍然清晰可见。另外,注意压痕周围的凸起边缘。在压痕的左侧有一个较大的材料剥落痕迹 (黑色)。此外还有一些裂纹,裂纹处的材料也即将剥落。

FAG轴承产生碎屑压痕的原因

FAG轴承产生碎屑压痕的原因

密封件和润滑剂可能会在轴承中引入固体污染物。此外,邻近部件 (例如齿轮) 磨损或损坏也有可能生成固体污染物。

当受到滚动体的碾压时,固体污染物会被挤压入滚道内并形成压痕。引起压痕的颗粒不一定是坚硬的颗粒。即使是非常柔软的颗粒,当其体积足够大时,也有可能会产生不利影响。压痕边缘周围凸起的材料会导致失效。当疲劳程度达到某一特定程度时,就可能引起早期剥落 (从压痕的后端开始)。剥落最开始表现为表面裂纹。

FAG寿命理论可以用来计算由压痕引起的使用寿命缩短的程度。进行计算所需的最重要的运行数据包括FAG轴承类型和尺寸、转速、轴承载荷、润滑粘度比、以及污染物颗粒的大小、硬度和浓度。在FAG轴承安装过程中,确保润滑剂清洁和小心操作对于防止压痕损坏来说非常重要。

FAG深沟球轴承中因压痕导致的剥落,若碾压方向为由底部至顶部。“V形”痕迹为轴承中典型的压痕损坏痕迹,剥落最初在此处由压痕的后端向外扩大。碾压方向由右至左。一个体积较大的柔软污染物侵入滚道内,并被碾压。压痕底部的磨削纹路仍然清晰可见。另外,注意压痕周围的凸起边缘。在压痕的左侧有一个较大的材料剥落痕迹 (黑色)。此外还有一些裂纹,裂纹处的材料也即将剥落。

FAG轴承的路径痕迹

FAG轴承的路径痕迹

全新的FAG轴承看起来非常美观,就像一件艺术品。其各个部件的尺寸都非常精确,一般精确至零点几微米。制造过程中已经对各部件及组装起来的FAG轴承整体的尺寸进行了检查确认。FAG轴承内圈、外圈和滚动体等经过打磨的区域呈现金属光泽。相反,当对已经运行过一段时间的FAG轴承进行检查时,通常会发现以下变化:

  • FAG轴承内外圈滚道和滚动体大都暗淡无光,或者某些部位会极其光亮。
  • 保持架磨损;
  • 内圈内孔或外圈外表面出现蠕变痕迹;
  • 内圈内孔或外圈外表面出现微振磨损;
  • 滚动体和滚道上出现剥落。

无论FAG轴承损坏程度如何 (轻微或严重),进行全面的检查可以为确定问题的根本原因提供非常宝贵的信息。进行FAG轴承检查的关键是寻找磨损的“路径痕迹”,尤其是滚道上的路径痕迹。这种痕迹有可能是“标准”的,也有可能会揭露FAG轴承存在的问题。通常,路径痕迹有助于确定问题的根本原因。对于其他类型的FAG轴承,路径痕迹可能会因接触区的不同而存在差异,具体情况取决于FAG轴承类型、配置、载荷以及游隙等因素。

FAG轴承未正确选择轴承的原始内部游隙的措施

FAG轴承未正确选择轴承的原始内部游隙的措施

  • 检查包装确保新FAG轴承的内部游隙符合原始设计规格。
  • 如果FAG轴承在更换之后过热,或应用场合需要更大的游隙,请联系FAG应用工程服务部门,以了解游隙增大对设备和FAG轴承的影响。
  • 检查所有尺寸,因为组件磨损会影响FAG轴承游隙。

FAG轴承润滑不足的解决方案

FAG轴承润滑不足的解决方案

脂润滑

首次注脂或启动期间的注意事项:

  • 润滑脂应100%填满FAG轴承,并且达到轴承座中的轴底部1/3至1/2处。
  • 如果轴承座中轴承旁边的空腔很小,可能需要稍微减少润滑脂填入量,以避免搅油而过热。

运行期间采取的措施:

  • 检查FAG轴承密封件是否磨损、损坏或存在泄漏。

补充润滑期间采取的措施:

  • 确保补充润滑间隔时间合适 (不要过长)。
  • 确保新润滑脂进入FAG轴承。

油浴润滑

首次注油、补充注油或静止期间的注意事项:

  • 在静止状态下,油位应达到最底部滚动体的中部。

运行期间采取的措施:

  • 确保轴承座通风正常,以免产生反向压强,否则会导致自动润滑器故障。
  • 检查密封件是否磨损、损坏或存在泄漏。
  • 检查剖分式轴承座是否存在泄漏,并在必要时涂抹一层薄薄的黏胶填料。

FAG轴承寿命和轴承失效

FAG轴承寿命和轴承失效

全世界每年大约生产100亿个轴承。实际上,只有很小一部分正在使用的轴承会失效,大部分轴承 (约90%) 的寿命比安装它们的设备的检修周期要长。为了安全(预防)起见,有些轴承 (9.5%) 在失效前就被更换了,约0.5%的轴承在损坏或失效后才被更换,这意味着每年大约有5000万个轴承是由于损坏和失效而被更换的。FAG轴承损坏或失效的原因通常有如下几种:

  • 1/3的失效由疲劳导致;1/3的失效由润滑问题(润滑剂不合适、润滑剂用量不当、润滑间隔期不合理)导致;
  • 1/6的失效由污染 (密封失效) 导致;
  • 1/6的失效由其他原因 (运输和安装不当、载荷比预期值大或与预期值不同、配合错误或不充分) 导致。

上述数据在不同行业或不同应用中有所不同。例如,在纸浆和造纸行业,轴承失效的主要原因是污染和润滑不足,而非疲劳。

每种失效都会产生一种特殊的损坏印迹,这种印迹被称之为“痕迹”。因此,大多数情况下,通过仔细检查受损FAG轴承就可以找出受损的根本原因。根据受损原因,就可以采取相应的纠正措施,防止问题再次发生。

以密封失效的应用为例。当污染颗粒穿过密封件进入FAG轴承之后,会被滚动体碾压,并且会在滚道上形成压痕 ,较硬的颗粒可能会形成有锐边的压痕。之后压痕周围的区域在滚动体的正常碾压下会承受循环应力,导致表面疲劳,这部分金属开始脱离滚道。这种现象被称为剥落。一旦发生剥落,损坏就会进一步增加,直至FAG轴承无法使用。

FAG轴承蠕动腐蚀的特点

FAG轴承蠕动腐蚀的特点

当FAG轴承套圈和轴或轴承座之间出现相对移动时,就会发生蠕动腐蚀。蠕动通常是由配合过松或形状不准确所引起的。这种相对移动会造成较小的材料粒子从FAG轴承表面及轴承配合面上剥离。一旦与空气接触,这些粒子会迅速发生氧化,形成氧化铁。氧化铁的体积大于铁(钢)。蠕动腐蚀最终导致FAG轴承套圈受到的支撑力可能会不均匀,对FAG轴承的载荷分布造成不利影响。腐蚀区域还充当破裂缺口的角色。

蠕动腐蚀的具体症状表现为FAG轴承外圈外表面或轴承内圈内孔生锈。相应位置滚道载荷痕迹可能会异常明显。在某些情况下,蠕动腐蚀实际上是由滚道严重剥落引起的二次损坏。

根据化学反应的不同,腐蚀痕迹可能呈现:

  • 红色 (赤铁,三氧化二铁)
  • 黑色 (磁铁,四氧化三铁)

为了避免发生蠕动腐蚀或减缓腐蚀速度,一方面应适当调整公差 (配合),另一方面应使用特殊的抗蠕动油膏或涂层。

FAG不建议使用特殊配方的粘合剂来避免蠕动腐蚀。

FAG轴承的故障排除

FAG轴承的故障排除

无法正常运行的FAG轴承通常会表现出明显的症状。发现这些症状并在早期采取纠正措施的最好方法是制定全面的状态监测计划。有些情况下,无法获得或使用状态监测设备。就此,下文给出了一些有用的提示,以助于发现最常见的症状及其原因,并尽可能给出一些实用的解决方案。受FAG轴承损伤程度的影响,有些症状可能具有误导性,并且在很多情况下是由于二次损坏造成的。为了有效排除轴承故障,需要对在应用中首先观察到的症状进行分析。

FAG轴承的检查准备

FAG轴承的检查准备

并不是所有情况下都方便检查FAG轴承。当FAG轴承部分外露时,可对其进行目视检查。最好在例行维护时对FAG轴承进行检查。

在检查已安装FAG轴承时,首先要先做好准备工作:

  • 清理设备外表面。
  • 拆下轴承座端盖或顶盖,露出FAG轴承。取润滑剂样本以供分析。对于油润滑FAG轴承,样本应取自油槽/油箱。对于脂润滑的开式FAG轴承,样本应取自FAG轴承内的不同位置。目视检查润滑剂的状态。通常情况下,在一张纸上涂一层薄薄的润滑剂,放在灯下检查,就可以发现其中的杂质。
  • 使用不起毛的布清理FAG轴承的外露外表面。