车桥用圆锥滚子轴承失效分析.pdf

第37卷第4期
哈尔滨轴承
Vol 37 No4
2016年12月
JOURNAL OF HARBIN BEARING
Dec.2016
车桥用圆锥滚子轴承失效分析
般明,徐龙吟2,徐磊
(哈尔滨轴承集团公司制造技术部,黑龙江哈尔滨150036;2.北京火谷网络科技股份有限公司,北京10007;23.哈
尔滨哈軸精密轴承制造有限公司,黑龙江哈尔滨150036)
摘要;针对某圆锥滚子轴承过早失效的间题,对其工作情况及损抔形式进行了详细分析,并通过了解轴承
失效机理、模拟重建轴承失效过程,找出轴承失效原因,提高轴承使用寿命,给出了轴承过早失效问的解
决方案。
关键词:圆锥滚子轴承;失效;寿命
中图分类号:TH133.33*2
文献标识码:B
文章编码:1672-4852(2016)04-000-03
Failure analysis of tapered roller bearing used for differential mechanism
Yin Ming, Xu
I Manufacturing Technology Department, Harbin Bearing Group Corporation, Harbin 150036, China 2. Beijing Fire Valley
Network Science and Technology Co, Itd, Beijing 100027, China; 3.Harbin Hazhou Precision Bearing Manufacturing Co
Ltd. Harbin 150036, China
Abstract According to the problem of premature failure of certain tapered roller bearing, the working conditions and damage
form are analyzed in detail, and by understanding the failure mechanism and simulating the failure process of bearing, the cause
of bearing failure is find out and the service life of bearing is improved, so that the solution of premature failure of bearing is
Key words: tapered roller bearing; failure; service life
通过对早期失效轴承的分析,找出其失效的原
1前言
因,提出改进措施,以提高轴承运转的寿命和可
靠性,不断提髙轴承产品质量。
滚动轴承是机械设备的关键基础件之
圆锥滚子轴承(图1)一般可承受较重的径
轴承的运行状况直接影响机械设备的运行质量,向和轴向联合载荷,也可承受纯轴向载荷,主要
因而在使用时要求相应地持慎重态度。即便使用取决于轴承接触角的大小,接触角越大,轴向承
了高性能的轴承,如果使用不当,也不能达到载能力越高。
预期的性能效果。当轴承的性能指标低于使用要
求而不能正常工作时,轴承就发生了故障甚至失
效,轴承一且发生失效等意外情况后,机器、设
备将会停转,出现功能丧失等各种异常现象,因
此需要在短期内査出发生的原因,并采取相应的
措施。当然,滚动轴承失效的情况比一般机械零
件的失效要复杂得多,其失效的特点是表现形式
多,原因复杂。
所谓轴承失效,即轴承在工作中丧失其规定
功能,从而导致故障或不能正常工作的现象。轴
图1圆锥滚子轴承
承的失效按其寿命可分为正常失效和早期失效两
种。通常分析工作主要是针对早期失效的轴承。2轴承失效分析
收稿日期:2016-10-16.
作者简介:殷明(1984-),男,工程师.
2.1故障件描述
万方数据
哈尔滨轴承
第37卷
该轴承被装配在某型车车桥的主动柱齿轮转表面和保持架上的材料被磨掉,这些磨粒数量
两侧,齿轮两侧各安装一套该轴承。通过与该公逐渐增多,最终磨损进入一个加速过程,从而导
司技术人员沟通,了解到该型号轴承在使用过程致轴承失效。粘着磨损是材料从一表面转移到另
中经常出现轴承过烧、保持架断裂、轴承内圈与一表面,并伴有摩擦发热,有时还伴有表面回火
滚子损坏严重等现象,具体损坏形式为:故障轴或重新淬火,这一过程会在接触区产生局部应力
承损坏严重,轴承内圈滚道有光亮状剥落痕迹,集中并可能导致开裂或剥落。
大挡边外翻且已磨失,小挡边外翻(图2、图
根据该轴承的失效表现,内圈滚道呈现光亮
3),内径一侧有带深度轴花键压痕(图4)。
状磨损、滚道及挡边磨损严重且已发生胶合现象
图2),可知该轴承的失效形式为粘着磨损。
2.3失效验证
对故障轴承的套圈及滚子进行了金相组织及
硬度检测,檢测结果见图5和表1
图2内圈损坏严重且大挡边外翻
图5内圈淬回火组织
表1故障轴承滚子硬度检/HRC
滚子部位
使度
截面大端
中端
41.0
2.4失效分析
故障轴承零件的金相组织及硬度检测结果表
明,内圈在使用过程中发生了高温回火,回火温
图3内圏小挡边外翻
度应在350℃以上。
轴承滚道表面产生光亮状磨损,应为润滑剂
不合适或润滑剂供给不足导致;内圈挡边和滚道
发生粘着磨损的失效原因应为滚子上的轴向载荷
过大和润滑不充分造成粘着磨损,使滚子端面发
生咬粘现象。
因该轴承损坏频繁,通过与客户技术人员
沟通,取得了该轴承的运行参数,并通过 Romax
软件模拟建模,对轴承进行寿命分析。该齿轮
轴为螺旋齿轮(见图6),齿轮两側各安装一套
30215轴承,轴承的额定轴向载荷为41.5kN。螺
旋齿轮传递的轴向力很大,通过建模分析确定为
图4内径存在有深度贯穿压痕
54.5kN。通常情况下,轴承允许的轴向载荷不超
2.2失效形式分析
过定载荷的50%,30215轴承此时承受的载荷已
磨损是指在使用过程中,两个滑动或滚动与经远远超过了其所能承受的极限,齿轮两侧轴承
滑动接触表面的微凸体相互作用造成材料的不断的计算寿命为表2和表3。
移失,主要分为磨粒磨损和粘着磨损两方面。磨
通过以上分析可以推断,轴承在使用时,因
粒磨损是润滑不充分或外界颗粒侵入的结果,表轴向载荷过大,滚动体挤压轴承内圈大挡边,致
面变暗的程度因磨粒的粒度和性质而异。由于旋使滑动摩擦严重,轴承温度迅速升高导致套圈产
万方数据