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滑動軸承的損傷及預(yù)防
來源: 發(fā)布時(shí)間:2025-06-17 點(diǎn)擊量:15
滑動軸承是軸承的兩大基本類型之一。滑動軸承是以軸瓦直接支承軸頸、承受載荷并保持軸的正常工作位置,它是一種滑動摩擦性質(zhì)的軸承。
滑動軸承與滾動軸承相比,在某些場合具有顯著的優(yōu)越性。例如,液體動壓滑動軸承的承載能力很大,且潤滑油膜能起緩沖和阻尼作用,因而這種軸承能耐沖擊和振動,適用于高速、大功率和低速重載的工作條件。液體動壓或靜壓滑動軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性極好,可得到很高的旋轉(zhuǎn)精度。使用特別潤滑材料的滑動軸承,可在極其嚴(yán)峻、苛刻的情況工作下運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí),滑動軸承的制造成本低,裝拆修理均較方便,因此得到了廣泛應(yīng)用。
滑動軸承有的由同一種材料構(gòu)成,有的為了節(jié)約貴重金屬,采用復(fù)合材料。這里講的軸承材料主要指與軸直接接觸的軸襯的材料而言。滑動軸承的常用材料有金屬軸承材料、非金屬和多孔質(zhì)金屬軸承材料等。
滑動軸承與被支承軸頸之間的滑轉(zhuǎn)速度較高,盡管在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)時(shí)力求實(shí)現(xiàn)滑動軸承的良好潤滑,但實(shí)際上往往很難保證,因此,擦傷和磨損是不可避免的。同時(shí),滑動軸承在工作中往往承受交變載荷(即載荷的大小和方向隨時(shí)間而變化,并不斷循環(huán)),因此還會發(fā)生疲勞破壞。軸承還經(jīng)常與酸值較大的潤滑油接觸,故軸承還可能被腐蝕。另外,還可能潤滑不充分、軸承與支承軸頸間隙過小或不合理使用等等原因造成燒瓦等嚴(yán)重?fù)p傷。
為了延長軸承的使用壽命,就必須預(yù)防上述損傷的發(fā)生。為此,研究損傷的發(fā)生規(guī)律,找出預(yù)防的途徑是非常必要的。
一、損傷分類
造成滑動軸承損傷的情況很多,主要有擦傷、磨損、疲勞、腐蝕及燒瓦等。
1、擦傷
由于軸承與軸頸表面發(fā)生金屬直接接觸而產(chǎn)生的斑痕或嚴(yán)重擦痕稱為擦傷。擦傷通常發(fā)生在瞬時(shí)缺乏潤滑的情況下。
造成擦傷的原因很多,下面以M1432A磨床主軸滑動軸承為例加以說明。主軸起動后,需要15~20s的時(shí)間才會有充足的潤滑油流經(jīng)主軸,如果主軸起動后幾秒鐘內(nèi)就施加切削力,由于此時(shí)在軸承中尚未形成潤滑油流,有些滑動軸承就可能因得不到充足的潤滑而發(fā)生擦傷。另外,當(dāng)主軸在潤滑油面過低或進(jìn)油管破裂的情況下工作時(shí),少量的空氣會進(jìn)入潤滑系統(tǒng)中,造成潤滑油的瞬時(shí)斷流,也可能引起擦傷。潤滑油不潔,其中含有金屬或非金屬磨料也可將軸承擦傷。
還應(yīng)指出,擦傷是過渡磨損和疲勞剝落等損傷的前奏。擦傷會導(dǎo)致過度磨損和疲勞剝落的發(fā)生和發(fā)展。
2、磨損
磨損是滑動軸承的最常見的損傷。除了不可避免的正常磨損外,還可能由于使用維修不當(dāng)引起早期磨損和過度磨損。
(1)潤滑不足引起的過度磨損當(dāng)瞬時(shí)缺油反復(fù)出現(xiàn),每次發(fā)生的金屬之間的直接接觸和缺乏潤滑的情況不甚嚴(yán)重,持續(xù)的時(shí)間也不長,此時(shí)軸承溫度雖有提高,但不足以引起軸承過熱。但是,每當(dāng)發(fā)生金屬的直接接觸時(shí),軸承表面的金屬就被磨掉,使軸承與軸頸之間的間隙增大,當(dāng)間隙超過極限間隙時(shí),潤滑油不能保持,液體潤滑條件破壞,磨損加劇,從而導(dǎo)致過度磨損。
瞬時(shí)缺油的原因除了在擦傷中所述的以外,濾清器堵塞、油溫過高等都能造成瞬時(shí)缺油,瞬時(shí)缺油反復(fù)出現(xiàn),輕度擦傷反復(fù)發(fā)生,會導(dǎo)致軸承的深度磨損等,使軸承早期損壞。
(2)磨料浸入引起的早期磨損潤滑油中浸入磨料,會造成軸承磨料磨損。潤滑油中的磨料來源有兩個(gè)方面:一是裝配中清潔不善;二是運(yùn)行中浸入的塵土及磨損的碎屑等得不到有效的濾清。
磨料的大小、形狀及硬度各不相同,在合金中的嵌藏性也不一致。大的硬質(zhì)顆粒在軸承間隙中沿軸頸的旋轉(zhuǎn)方向移動,會造成軸承工作面的拉溝磨損。細(xì)小的硬粒可以嵌入軸承合金中,但嵌入量達(dá)到一定限度后,便不再繼續(xù)嵌入,會加劇軸承的磨損。
3、疲勞
滑動軸承在工作中承受循環(huán)交變載荷。在局部高溫處,由于溫差應(yīng)力和油膜最大峰值壓應(yīng)力的迭加,以及由于該處升溫使合金強(qiáng)度降低,便有可能首先在該處產(chǎn)生顯微裂紋。以后隨著應(yīng)力的不斷重復(fù),特別是當(dāng)潤滑油進(jìn)入裂紋后,由于潤滑油的楔裂作用促使裂紋加深并延表層擴(kuò)展,最后使合金剝落。
引起軸承疲勞破壞的具體原因很多,一般有以下幾方面:
(1)軸承工作表面質(zhì)量下降在修理中采用刮研時(shí),由于刮削的表面質(zhì)量不高,特別是刮削時(shí)跳刀而產(chǎn)生的波浪式跳刀痕,將成為疲勞破壞的基點(diǎn)。
由于軸承工作表面凸凹不平,凸起處會使油膜間隙減小,使油膜壓力和溫度急劇升高,形成一個(gè)額外的高溫高壓。當(dāng)這一高壓與油膜承受的峰值壓力方向相同時(shí),由于壓力的迭加,凸起處形成比光滑處更大的交變載荷區(qū)。另外,在該處還由于表面不平而產(chǎn)生應(yīng)力集中。因此,由于刮研不良而使軸承表面質(zhì)量達(dá)不到租糙度等級要求,是導(dǎo)致軸承合金疲勞剝落的重要原因之一。
(2)輕度反復(fù)擦傷軸承的輕度反復(fù)擦傷,不僅會導(dǎo)致軸承的深度磨損,而且會導(dǎo)致軸承合金層的疲勞。由于輕度反復(fù)擦傷。金屬之問的直接接觸不斷發(fā)生。致使凸起處的溫度升的更高,疲勞裂紋的產(chǎn)生和發(fā)展更為快速,疲勞強(qiáng)度大為降低。
(3)其他因素的影響軸承間隙不當(dāng)、軸與軸承的幾何形狀和相互位置偏差過大、合金層過厚、軸承座孔不規(guī)矩等引起軸承變形、軸承超載及工作溫度過高等等,都會直接或間接地影響軸承的疲勞強(qiáng)度。
4、腐蝕
由于潤滑油中的殘酸的作用,軸承合金會發(fā)生病蝕。尤其是含鉛較多的軸承腐蝕尤為嚴(yán)重。腐蝕后的軸承工作表面呈天花狀的潰爛和麻點(diǎn),還會產(chǎn)生顯微裂紋,使疲勞強(qiáng)度降低。
軸承的深度磨損會增加軸承對腐蝕作用的敏感性。在發(fā)生深度磨損后,因缺乏對腐蝕有抵制作用的表面層,腐蝕會加劇。
腐蝕與疲勞兩種損壞形式很相似,常常被混淆。細(xì)致觀察可以區(qū)分,腐蝕的麻坑較小而且密集,通常在軸承工作表面上分布比較均勻,而且被腐蝕的軸承有特有的顏色。
5、燒瓦
燒瓦是滑動軸承的惡性損傷,是由于軸承中產(chǎn)生“高熱”造成的,其主要原因有以下幾個(gè)方面:
(1)長時(shí)間缺乏潤滑當(dāng)缺乏潤滑持續(xù)較長的時(shí)間時(shí),軸承的溫度將急劇增高。隨著溫度的急劇增高,軸承和軸頸表面的合金發(fā)生局部熔化,使軸與軸承粘結(jié)在一起,發(fā)生“抱軸”。“抱軸”后,會產(chǎn)生軸承表面撕裂以及軸承在軸承座中轉(zhuǎn)動。
在燒瓦進(jìn)程中的不同階段,損壞的速度是不同的。在初級階段,產(chǎn)生的高溫使軸承表面層和內(nèi)層中的鉛和其它軟金屬熔化,熔化的鉛被涂抹在表面層上,如同潤滑劑一樣,可起到一點(diǎn)潤滑作用,使溫度的進(jìn)一步升高減緩。當(dāng)軟金屬被燒掉之后,損壞的程程便大大加快。
(2)起動后立即加力如果主軸起動后立即加力,由于潤滑油還沒來得及供給,輕者會造成擦傷,重者還可能引起燒瓦。
(3)裝配和幾何形狀誤差太大軸承的潤滑對軸承間隙的大小十分敏感。間隙過小,會限制潤滑油流,難以形成穩(wěn)定的油膜,摩擦熱不易被帶走,金屬直接接觸的可能性增加,燒瓦的可能性增大。間隙過大,潤滑油容易流失,油膜難于形成,也會增加燒瓦的可能性。
軸承的尺寸過小,半圓周過盈量不足,使軸承在軸承座中轉(zhuǎn)動,堵住進(jìn)油孔,就可能引起燒瓦。
軸承蓋與軸瓦的裝配錯(cuò)誤,也會引起異常損傷,甚至發(fā)生燒瓦。
軸頸與軸承的幾何形狀和相互位置誤差(圓度、圓柱度、同軸度等)過大,也會引起間隙的迅速變化,增加金屬直接接觸和燒瓦的可能性。
二、預(yù)防
滑動軸承的損傷與使用、維修因素關(guān)系極大,要預(yù)防滑動的損傷,必須從使用和維修入手。
1、滑動軸承的合理選用
(1)嚴(yán)防主軸啟動后立即切削在正常情況下,會有一定量的潤滑油留存在軸承上,它可供主軸短期啟動怠速時(shí)潤滑之用。但是,當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速超過1000r/min時(shí),就需要有真正的潤滑油流。當(dāng)主軸啟動時(shí),至少需要15~30s才能在潤滑系中形成油流和油壓。如果啟動后,在2s之內(nèi)便向砂輪施加最大切削壓力,換句話說,軸承將在10多秒之內(nèi)處于無油潤滑狀態(tài),還要以較高的速度、較大的壓力運(yùn)轉(zhuǎn),因此,很容易引起軸承損傷。
為了避免在啟動時(shí)損傷軸承,應(yīng)當(dāng)切記:磨床主軸在開車后,至少在30s內(nèi)不允許進(jìn)行磨削。
(2)定期檢查潤滑油,必要時(shí)添加或更換潤滑油的嚴(yán)重不足,會造成軸承的過度磨損就,甚至引起燒挖。因此,在機(jī)械的使用過程中,應(yīng)及時(shí)檢查潤滑油的存儲量,不足時(shí)予以添加。
潤滑油的粘度對軸承的潤滑影響很大,要根據(jù)磨床主軸起動時(shí)的溫度(而不是運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可能達(dá)到的溫度)來選擇潤滑油的粘度等級,因?yàn)闈櫥偷恼扯葘ζ饎悠诘挠绊憳O大,當(dāng)采用推薦的潤滑油時(shí),起動期軸承損傷的可能性就小。
在機(jī)械使用過程中,還應(yīng)定期檢查潤滑油的質(zhì)量。潤滑油變質(zhì),潤滑作用會降低,將給機(jī)械的工作帶來危害,因此,在使用中必須注意檢查潤滑油的質(zhì)量,必要時(shí)予以更換。
(3)適時(shí)進(jìn)行濾清器的保養(yǎng)使?jié)櫥偷臑V清器經(jīng)常處在良好的技術(shù)狀態(tài),對預(yù)防軸承損傷有極大的作用。
(4)定期進(jìn)行軸承的檢查、調(diào)整軸承的檢查可分為不解體檢查和解體檢查兩種。不解體檢查是在機(jī)器不拆卸的情況下,借助于儀器設(shè)備或憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行聲響聽診。
軸承發(fā)生損傷后,機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),軸承的響聲會發(fā)生異常,即出現(xiàn)敲擊聲,當(dāng)主軸的負(fù)荷越大時(shí),聲音越突出。當(dāng)合金脫落、燒瓦或間隙增大到一定程度時(shí),任何負(fù)荷下,一般都能聽到敲擊聲。
為了提高聽診效果,可采用機(jī)用聽診器。
軸承的解體檢查通常是結(jié)合高號保養(yǎng)和修理進(jìn)行,有時(shí)是在不解體診斷發(fā)現(xiàn)問題后進(jìn)行。通過解體檢查,能準(zhǔn)確地鑒定軸承損傷的情況。
2、修理裝配的注意事項(xiàng)
為了預(yù)防滑動軸承損傷,除了要合理使用外,還應(yīng)在修理裝配時(shí)確保修理裝配質(zhì)量,滑動軸承的裝配質(zhì)量直接關(guān)系到滑動軸承和機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)質(zhì)量,直接影響軸承的壽命。
(1)裝配基本原則
1)裝配前必須熟悉裝配圖,了解結(jié)構(gòu)和裝配技術(shù)要求。
2)保證軸承與軸之間有合理的間隙和良好的接觸。
3)保證軸承與軸承座間良好接觸,特別是薄壁軸承,更要保證良好密合。
4)軸承座必須牢靠地固定在機(jī)體上,軸承座與機(jī)體接觸面之間要盡量緊密,高速機(jī)械要求尤為嚴(yán)格。
5)在軸承配合副的所有零件中,只允許軸頸與軸承之間有相對運(yùn)動,軸承絕不允許轉(zhuǎn)動。
6)潤滑油槽開鑿合理,確保潤滑油路暢通,使?jié)櫥湍芡〞车亓鞯捷S承中去。
7)確保密封裝置的質(zhì)量,不得漏油,也不能讓灰塵侵入。
8)裝配前,必須認(rèn)真檢查零件的技術(shù)狀況。不合格的零件,不得裝配。裝配前零件必須要去毛刺及認(rèn)真清洗。
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