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導(dǎo)致航空軸承失效是非常嚴(yán)重的問(wèn)題，軸承的失效會(huì)造成直接結(jié)果有溫度升高、振動(dòng)加大或振動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化、軸系功率消耗加大、軸心軌跡形狀發(fā)生變化。而常見的航空軸承失效模式有15種類型，本公司給大家進(jìn)行分享介紹。
1、劃傷、擦傷
由于潤(rùn)滑油過(guò)濾不凈存在有被磨損下來(lái)的金屬顆?；蛘咴诎惭b過(guò)程中一些雜質(zhì)的混入且這些金屬顆粒的尺寸可能會(huì)大于最小油膜厚度又由于接觸面間存在滑動(dòng)現(xiàn)象此時(shí)存在于兩接觸表面間的硬質(zhì)微小穎粒將會(huì)劃傷工作表面。此外在安裝過(guò)程中，由于軸承零件與其他帶尖角部位的硬性物接觸而將軸承零件的工作區(qū)刻劃出一定深度、寬度、長(zhǎng)度不同的溝櫓稱為劃傷或刮傷如果在滾動(dòng)數(shù)觸表面間落入外來(lái)小顆粒雜質(zhì)或潤(rùn)滑油局部破壞時(shí)加之兩表面間存在滑動(dòng)現(xiàn)象從而使零件工作表面出現(xiàn)一組細(xì)小的劃傷，稱為擦傷。
防止措施：(1)嚴(yán)格過(guò)濾潤(rùn)滑油。(2)在安裝過(guò)程中嚴(yán)防污染物進(jìn)人。(3)在清洗和安裝過(guò)程中嚴(yán)禁用硬性物刻劃軸承工怍表面。
2、磨損
處于臨界潤(rùn)滑狀態(tài)下。兩個(gè)相互接觸的物體存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)將會(huì)產(chǎn)生表面損傷如果這種損傷繼續(xù)不斷地進(jìn)行下去就會(huì)引起剝蝕即為磨損。磨損將造成零件尺寸精度的喪失磨損表面呈現(xiàn)斑蝕特征。如圖1-1所示。由于摩擦?xí)a(chǎn)生大量的熱將出現(xiàn)兩接觸面間的金屬遷移現(xiàn)象使磨損面呈現(xiàn)出磷狀剝落特征如圖1-2所示。
在較高應(yīng)力作用下或在缺油狀態(tài)下兩摩擦物體間將產(chǎn)生大量的摩擦熱這種熱有時(shí)是以使接觸區(qū)的局部達(dá)到熔化狀態(tài)從而出現(xiàn)瞬時(shí)的焊合隨之又會(huì)被撕裂其后果是引起接觸面的金屬間遷移這種磨損稱為粘附磨損如圖1-2所示。
有時(shí)由于一些外來(lái)雜質(zhì)混入接觸面間，也會(huì)造成嚴(yán)重的磨損并將引起表面的嚴(yán)重劃傷這種磨損稱為磨粒磨損。
要安全避免磨損的產(chǎn)生幾乎是不可能的只有采取一切有效措施以減少磨損的產(chǎn)生，措施如下：
(1)改進(jìn)結(jié)構(gòu)及零件的精加工工藝選用合適的潤(rùn)滑條件。
(2)嚴(yán)格潤(rùn)滑油的過(guò)濾措施，保證工作環(huán)境的清潔以減少或避免磨粒磨損。
3、輕載打滑
它實(shí)際上也屬于一種較為嚴(yán)重的磨損，滾動(dòng)體與滾道接觸在極輕的接觸載荷時(shí)(或在過(guò)量的潤(rùn)滑條件下)由于慣性力的影響，從而造成兩接觸件各自接觸點(diǎn)的線速度存在差異此時(shí)將在兩接觸體間出現(xiàn)滑動(dòng)現(xiàn)象稱之為輕載打滑。滾子軸承中出現(xiàn)輕載打滑將造成滾道的摩擦磨損、表面疲勞、滾道表面損傷等后果其前期的損傷特征是出現(xiàn)表面蹭傷和全層的遷移現(xiàn)象。
克服超高速滾子軸承輕載打滑的措施:
(1)在保證滾子具有足夠高的疲勞壽命
(2)采用高強(qiáng)度的輕質(zhì)材料制造保持架以減輕其重量。
(3)改進(jìn)滾子軸承的結(jié)構(gòu)以改善潤(rùn)滑油在軸承內(nèi)的流暢性。
(4)采用外圈橢圓滾道以增加受載滾子的數(shù)量。
(5)采用預(yù)載荷的空心滾子以造成軸承內(nèi)全部滾子均勻受載而無(wú)需橢圓滾道。
(6)適當(dāng)減小游隙，以增加承載的滾子數(shù)增加拖動(dòng)力。
4、銹蝕
金屬和周圍環(huán)境介質(zhì)發(fā)生化學(xué)作用或電化學(xué)作用而引起的損壞稱為銹蝕或腐蝕。銹蝕發(fā)生時(shí)在表面形成帶黑色或褐色的銹斑或銹坑有腐蝕產(chǎn)物出現(xiàn)破壞了金屬的光澤。
在軸承中還會(huì)出現(xiàn)一種摩擦腐蝕現(xiàn)象，它的形貌特征是:在接觸表面上出現(xiàn)一些斑蝕坑。其形成機(jī)理是:在滾動(dòng)體與套圈的接觸中在正向壓力作用下套圈將產(chǎn)生微量的塑性變形從而在兩接觸面間出現(xiàn)微小的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。摩擦而形成的新的金屬面在受到化學(xué)的、機(jī)械的及熱的綜合作用時(shí)，將被氧化所形成的氧化物將不斷堆集并被壓人表面層。又由于摩擦熱形成的高溫潤(rùn)滑劑會(huì)形成醛、酮和碳酸這些產(chǎn)物也將與材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。因此摩擦腐蝕不僅造成零件的表面損壞而且還將使零件的接觸疲勞強(qiáng)度降低。
預(yù)防銹蝕產(chǎn)生的措施:
(1)注意軸承的保管盡量避免有腐蝕性的介質(zhì)與其接觸。
(2)安裝軸承時(shí)仔細(xì)清洗并戴手套以免汗?jié)n留在軸承工作面上。
5、偏磨、載荷軌跡下移(爬坡)
偏磨即軸承在工作中出現(xiàn)的偏向一方的磨損現(xiàn)象這點(diǎn)在滾子軸承的內(nèi)圈上表現(xiàn)的較為明顯。爬坡即在承受軸向載荷的球軸承中外圈滾道上受載軌跡過(guò)多地偏向溝道中心的另一側(cè)。
克服辦法:
(1)軸承安裝必須到位使軸承處于良好的受載狀態(tài)。
(2)調(diào)整球軸承游隙防止其值過(guò)大。
6、壓坑、撞傷
由于靜載荷或沖擊載荷的作用使軸承零件工作表面留下一定深度的永久性變形，稱為壓坑或撞傷。防止措施如下:
(1)嚴(yán)防零件掉落地上嚴(yán)禁用硬性物打擊將會(huì)引起工作表面損傷的部位。
(2)安裝軸承時(shí)保持被加力的套圈與滾動(dòng)體組件處于一個(gè)正確的位置。
7、疲勞剝落
在交變接觸應(yīng)力的作用下疲勞剝落現(xiàn)象不僅發(fā)生在表面下，而且也發(fā)生于表面上。
產(chǎn)生于表面下的疲勞剝落在交變應(yīng)力的作用下最大切應(yīng)力發(fā)生在大約離表面深度0.2 mm處。首先從材料的最薄弱點(diǎn)形成第一條微小裂紋又在交變應(yīng)力的反復(fù)作用下裂紋不斷擴(kuò)大并增值.最后導(dǎo)致金屬的剝落。
起源于表面上的疲勞剝落產(chǎn)生原因有如下兩種情況:
(1)由于原材料在冶煉和軸承零件的鍛造、沖壓、熱處理、冷加工等過(guò)程中殘留在表面的非金屬夾雜物粗大顆粒碳化物微孔，皺紋壓坑和表面變質(zhì)層等因素在軸承運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中由于受接觸應(yīng)力的作用引起它們脫，離母體或用于塑性變形而引起微孔的聚集擴(kuò)大后形成剝落。
(2)在相互接觸的兩個(gè)滾動(dòng)面上由于存在凹凸不平的現(xiàn)象如果軸承工作時(shí)又處于邊界潤(rùn)滑狀態(tài)此時(shí)兩表面輪廓峰相互作用，使那些微小的凹凸不平的部分產(chǎn)生塑性變形和疲勞。這種現(xiàn)象繼續(xù)下去就會(huì)形成大量的微小裂紋隨后裂紋又?jǐn)U張并連結(jié)起來(lái)形成了微小剝落。從而造成表面損傷。這種損傷進(jìn)一步擴(kuò)展就會(huì)使微小裂痕增值而覆蓋在滾道面上形成所謂的麻點(diǎn)這些麻點(diǎn)再進(jìn)一步擴(kuò)大并連接就出現(xiàn)表面的疲勞剝落。實(shí)踐證明對(duì)于高速船發(fā)動(dòng)機(jī)主軸軸承疲勞剝落多為出現(xiàn)于表面上的剝落。
克服或減少疲勞剝落的過(guò)早發(fā)生可采取如下措施:
(1)改善潤(rùn)滑條件減少磨粒磨損對(duì)工作表面的損傷。避免金屬間的直接接觸。
(2)采用新材料或用高純凈度的真空冶煉鋼同時(shí)優(yōu)化熱處理工藝提高零件的接觸疲勞強(qiáng)度。
(3)改善表面質(zhì)量增強(qiáng)其抗磨及耐腐蝕能力。
(4)從制造入手增大鍛造比改善纖維流線方向改善精加工工藝。
8、電流侵蝕
局部金屬表面的加熱和熔化其損傷區(qū)經(jīng)放大可見金屬在熔化后又冷凝的球狀小顆粒這種損傷稱為電蝕。其形成機(jī)理是:兩接觸表面用于某種原因產(chǎn)生了靜電此時(shí)又在兩面間形成了一層油膜厚度該油膜起了絕緣作用。當(dāng)兩接觸體表面間形成的靜電電位差高到足以擊穿其絕緣層時(shí)就會(huì)產(chǎn)生火花放電從而形成電流侵蝕現(xiàn)象。
克服辦法：使零件保持良好的接地狀態(tài)，避免工作中出現(xiàn)由于電荷的聚集形成高電位產(chǎn)生火花放電。
9、保持架變形
在外力作用下保持架的形狀與原形狀相比存在較大的差異稱之為保持架變形。其形成原因:保持架的材料通常采用強(qiáng)度較低的輕質(zhì)材料加之隔離滾動(dòng)體的過(guò)梁尺寸一般較小.所以在外力作用下容易使保持架產(chǎn)生塑性變形。
防止措施如下:
(1)選用高強(qiáng)度的輕質(zhì)材料。
(2)避免用硬質(zhì)工具或重力打擊保持架。
10、裂紋
當(dāng)軸承零件所受應(yīng)力超過(guò)材料的強(qiáng)度極限時(shí)其內(nèi)部或表面便產(chǎn)生斷裂或局部斷裂現(xiàn)象，其宏觀缺陷便稱為裂紋。其特點(diǎn)是有尖銳的根部或邊緣。裂紋產(chǎn)生的原因較為復(fù)雜，影響因素很多。所以應(yīng)從各個(gè)方面著手對(duì)癥下藥以便杜絕裂紋的產(chǎn)生。
11、保持架鍍層脫落或凸起起泡
由于保持架在鍍銀工序前的處理不當(dāng)或者鍍銀工藝存在某些問(wèn)題影響到鍍層與母體材料的結(jié)合強(qiáng)度降低造成工作時(shí)鍍層脫落等缺陷。
防止措施：改進(jìn)鍍銀工藝增強(qiáng)鍍層與母體金屬的結(jié)合強(qiáng)度。
12、兩極磨損(貓眼圈)
其形貌特征為：在鋼球的兩個(gè)極形成有一定面積范圍的同心圓擦傷痕跡。
產(chǎn)生兩極磨損的原因:在高速運(yùn)轉(zhuǎn)并承受一定軸向載荷的三點(diǎn)接觸球軸承中鋼球?qū)a(chǎn)生很大的慣性動(dòng)載荷一離心力及陀螺力矩離心力作用于鋼球上總是使鋼球壓向外圈導(dǎo)致外圈接觸角變小，而內(nèi)圈接觸角增大隨著速度的增大其中一個(gè)半內(nèi)圈將由部分卸載到完全卸載此時(shí)軸承應(yīng)由三點(diǎn)接觸變?yōu)閮牲c(diǎn)接觸，如果軸承此時(shí)仍未脫離三點(diǎn)接觸，由于陀螺力矩的作用鋼球?qū)⒃谖词茌d內(nèi)半圈的溝道上產(chǎn)生嚴(yán)重的滑動(dòng)造成軸承零件的擦傷或磨損。
其典型的表現(xiàn)形式就是在鋼球上出現(xiàn)占有一定面積的許多同心圓(“貓眼”)劃傷(圖4)。
克服辦法如下:
(1)加大游隙并嚴(yán)格控制鋼球直徑差以便保證軸承運(yùn)轉(zhuǎn)后能脫離第三點(diǎn)接觸。
(2)在設(shè)計(jì)時(shí)選撣適宜的兩半內(nèi)圈設(shè)計(jì)墊片角。
13、受熱變色
軸承工作一段時(shí)間后，在軸承表面出現(xiàn)一種淺褐色沉積物或灰黑色(或紫色)表面，而失去了原有的金屬光澤。
造成變色的原因如下:
(1)由于軸承表面暴露在熱空氣環(huán)境中由于溫升使附著在軸承表面的油膜產(chǎn)生油的氧化現(xiàn)象形成淺褐色的氧化物膜沉積附著在軸承的表面上。
(2)如果軸承處于一種不正常的工作狀態(tài)造成工作環(huán)境溫度的急驟上升此時(shí)的溫度已大大超過(guò)了軸承零件的回火溫度從而出現(xiàn)嚴(yán)重的燒傷現(xiàn)象軸承表面變成了灰黑色。
防止措施：保證油路暢通及時(shí)供給軸承所需的油量。
14、尺寸脹大或縮小
軸承運(yùn)轉(zhuǎn)一定時(shí)間以后出現(xiàn)游隙減小現(xiàn)象(反映在內(nèi)外圈或滾動(dòng)體直徑方向尺寸的增大或減小)如果尺寸改變幅度較大則很可能出現(xiàn)軸承的抱軸現(xiàn)象。
形成尺寸脹大或縮小原因軸承零件在熱處理過(guò)程中保留了一定數(shù)量的殘余奧氏體隨著時(shí)間及溫度的變化它將逐漸變成一種較穩(wěn)定的馬氏體在這一轉(zhuǎn)變過(guò)程中將出現(xiàn)體積脹大現(xiàn)象此時(shí)軸承零件的尺寸則會(huì)脹大。此外軸承工作溫度如果高于軸承的回火溫度將會(huì)出現(xiàn)馬氏體的分解過(guò)程出現(xiàn)尺寸的收縮現(xiàn)象。有時(shí)軸承零件中的應(yīng)力松馳現(xiàn)象也是引起尺寸改變的原因之一。
防止措施：在淬火后采用冷處理的方法以減少殘余奧氏體的數(shù)量;采用高于使用溫度的回火溫度并采用多次附加回火的方式去消除殘余奧氏體。
15、振紋
振紋的出現(xiàn)可以分為兩種情況:
(1)發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)產(chǎn)生的振紋
在內(nèi)或外圈的滾道面的局部區(qū)域，出現(xiàn)一些沿滾動(dòng)方向緊密排列的軸向平行條紋，稱振紋。
形成機(jī)理：在高速向心圓柱滾子軸承中，由于內(nèi)、外圈滾道的不圓度或滾子直徑相互差較大，造成軸承旋轉(zhuǎn)精度降低是形成振紋的主要原因。
防止措施：減少內(nèi)、外圈的變形及降低滾動(dòng)體直徑相互差提高軸承旋轉(zhuǎn)精度。
(2)發(fā)動(dòng)機(jī)靜止時(shí)的振動(dòng)
發(fā)動(dòng)機(jī)在靜止情況下由于發(fā)生連續(xù)非旋轉(zhuǎn)性的振動(dòng)，在靜載荷的作用下導(dǎo)致在圓柱滾子軸承內(nèi)滾道上按滾子節(jié)距形成的微動(dòng)磨損痕跡此種類型的振紋不影響軸承的性能所以又稱為假表面變形因此允許存在。
軸承在非轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)下由于承受重大的振動(dòng)載荷或超載使球或滾子在滾道上產(chǎn)生永久性的淺而光滑的壓坑此類變形-般不允許存在。
防止措施：預(yù)防運(yùn)輸中出現(xiàn)的振動(dòng)加強(qiáng)防振措施。
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