軸承的好壞會(huì )直接影響到發(fā)動(dòng)機的正常使用，發(fā)動(dòng)機的高壓轉子前支點(diǎn)采用的是三點(diǎn)接觸球軸承，下面本公司分享是有關(guān)三點(diǎn)接觸球軸承的失效案例。

1、三點(diǎn)接觸球軸承失效形貌

某發(fā)電機高壓轉子三點(diǎn)接觸球軸承失效，保持架破裂，部分鋼磨損，套圈溝道表面有擠壓痕跡，如圖1和2所示。

圖1 軸承保持架破裂形貌

圖2 鋼球、套圈故障形貌

2、三點(diǎn)接觸球軸承故障分析

一般情況下，軸承只要選型得當，維護和潤滑良好，滾動(dòng)軸承使用壽面一般均大于其計算壽命，但是由于使用過(guò)程中受到各種因素的影響，也會(huì )出現一些想不到的早期損壞。下面我們主要分析下，此發(fā)動(dòng)機三點(diǎn)角接觸球軸承損壞的原因，可以從以下幾點(diǎn)進(jìn)行分析。

2.1軸承結構及潤滑分析

三點(diǎn)接觸球軸承裝配在某發(fā)動(dòng)機高壓壓氣機前支點(diǎn)上，內圈旋轉。該軸承的潤滑冷卻采用端面噴射加環(huán)下潤滑的負荷供油方式，前后共有3個(gè)噴嘴，前后2個(gè)斷面的噴嘴將滑油噴入軸承內圈與保持架之間，軸承的前端有收油環(huán)，將前面端噴嘴噴入的滑油傳遞至軸承內圈進(jìn)行環(huán)下潤滑（圖3）

圖3 軸承潤滑方式

2.2理化分析

對分解后的三點(diǎn)接觸球軸承內圈、外圈、鋼球及保持架（內、外圈和鋼球材料為Cr4Mo4V；保持架表面鍍銀處理，材料為40CrNiMoA)，中央傳動(dòng)齒輪機匣等損傷件和發(fā)現的碎塊、金屬絲以及外場(chǎng)、廠(chǎng)內分解時(shí)收集到的金屬碎屑、油液進(jìn)行了理化檢驗和分析。

2.2.1 碎屑檢驗

對滑油濾、金屬屑末報警器、磁塞上以及中介機匣中收集到的碎屑進(jìn)行了能譜檢查，其中主要的成分為Cr4Mo4V ， 1Cr13，40CrNiMoA 和Ag。

2.2.2油液檢查

對外場(chǎng)收集的滑油進(jìn)行理化性能檢測分析，結果見(jiàn)表1。運動(dòng)黏度和酸值兩項指標均在標準要求范圍內。

2.2.3 失效軸承檢查

(1)失效軸承內、外圈溝道表面存在明顯的凹坑，在掃描電鏡下放大觀(guān)察，應為滾動(dòng)接觸疲勞所產(chǎn)生的剝落，溝道剝落形貌，如圖4所示。

圖4 失效軸承套圈溝道剝落形貌

軸承內、外圈的基體硬度符合標準要求。外圈溝道面和引導面處發(fā)現明顯的淬火層，外圈引導面的二次淬火層厚度約3~3.5 mm ，溝道面二次淬火層約1 ~1.5 mm。檢查表明，外圈引導面和溝道均由于發(fā)生了嚴重的磨損而產(chǎn)生了高溫。

(2)保持架兜孔工作面及外徑引導面均有嚴重磨損，超過(guò)1/2厚度的保持架出現過(guò)熱現象。保持架與鋼球接觸的工作面存在過(guò)熱區，保持架的外引導面也存在過(guò)熱區，圖5中白色區域為保持架過(guò)熱區。

圖5 保持架外引導面和兜孔過(guò)熱痕跡

2.3潤滑條件復查

2.3.1噴嘴堵塞檢查

噴嘴無(wú)堵塞情況。

2.3.2噴嘴流量及噴射方向復制

復查了工廠(chǎng)裝配時(shí)的噴嘴流量試驗記錄，所有噴嘴流量和方向均合格。分解后又進(jìn)行了滑油流量及噴射方向的復測試驗，所有噴嘴的滑油流量均合格。由于前噴嘴3814和后噴嘴3817變形，試驗時(shí)滑油噴射方向略有偏轉，但基本仍向軸承供油。結合潤滑油壓力測試結果，表面失效軸承潤滑冷卻情況良好。

2.4 載荷分析

(1)外場(chǎng)載荷復查。載荷統計結果表明，所有機動(dòng)載荷均在設計要求范圍內。

(2)中央錐齒輪附加載荷復查。對中央齒箱齒輪印痕原始情況進(jìn)行復查，符合要求。

(3)軸向載荷。經(jīng)復查，故障發(fā)動(dòng)機影響高壓轉子軸向力的相關(guān)封嚴件裝配前尺寸均符合要求，不存在軸向力過(guò)大的情況。

本例軸承故障與以往故障不同的幾個(gè)主要原因是，異物嵌入到保持架與套圈之間的間隙處或保持架兜孔與鋼球之間(后者的可能性最大)，導致保持架偏擺，產(chǎn)生異常磨損，使溫度急劇升高。保持架碎裂后，其碎塊嚴重阻礙鋼球的運轉，導致鋼球與保持架以及內、外圈之間產(chǎn)生滑動(dòng)，套圈和鋼球的溫度急劇升高，熱膨脹使部分鋼球產(chǎn)生卡死現象，在內、外圈之間被拖蹭擠壓，發(fā)生材料熔融和轉移現象；在鋼球和內、外圈的接觸區域形成了過(guò)熱區，導致內.外溝道表面出現擠壓變形和高溫粘結，鋼球發(fā)生嚴重變形。軸承失效后軸向徑向游隙增大造成轉子偏轉，導致密封件產(chǎn)生嚴重的碰磨損傷。

3、軸承失效預防措施

結合以上分析，為避免出現類(lèi)似失效故障，提高三點(diǎn)接觸球軸承的可靠性，建議采取如下預防措施：

(1)確保裝配質(zhì)量。嚴格執行裝配工藝，保證裝配質(zhì)量符合要求，避免出現蓋板、密封墊及螺釘等松動(dòng)脫落等問(wèn)題。

(2)針對三點(diǎn)接觸球軸承存在外圈剝落、保持架碎裂等現象，需明確軸承成品的碳化物形態(tài)和尺寸控制要求；優(yōu)化軸承零件表面精密磨削工藝；積極開(kāi)展國產(chǎn)超純材料的應用研究。