某型號深溝球軸承在長(cháng)期使用后檢查時(shí)，發(fā)現保持架斷裂，分解后發(fā)現滾道出現局部剝落。該軸承使用非常廣泛，但在多年的使用過(guò)程中，均為出現過(guò)保持架斷裂、滾道剝落現象，這個(gè)保持架斷裂的原因是什么呢？下面本公司給大家分享相關(guān)實(shí)例和具體的原因。

深溝球軸承保持架斷裂故障特征：

故障軸承整體顏色光亮，內、外套圈表面未見(jiàn)損傷如圖1所示；某鋼球所在保持架兜孔靠近一側鉚釘鉚合處均已開(kāi)裂斷開(kāi)，如圖2所示。

圖1 軸承整體形貌

圖2 軸承保持架開(kāi)裂形貌

將軸承外圈剖開(kāi)后發(fā)現，外圈滾道底部均有較明顯的變色接觸軌跡，軌跡已變粗糙，如圖3所示；內圈滾道沿溝底出現了整個(gè)圓周的繼續剝落，接觸軌跡略偏向非打字端一側溝道，呈輕度爬坡特征，如圖4所示，開(kāi)裂兜孔近斷裂處已明顯磨損變薄并產(chǎn)生飛邊，如圖5所示，去掉鉚釘分離兩片保持架，可見(jiàn)有的保持架兜孔內表面與鋼球摩擦變光亮開(kāi)裂兜孔內表面更明顯如圖6、圖7所示;其中鋼球表面完整均有不同程度的高溫變色但仍有金屬光澤開(kāi)裂兜孔所在鋼球外觀(guān)未見(jiàn)異常。

故障軸承仍轉動(dòng)靈活但有明顯振感。對故障軸承精度和游隙進(jìn)行了檢測結果見(jiàn)表1。

檢測結果：內圈軸向跳動(dòng)、外圈軸向跳動(dòng)均明顯超出標準規定，說(shuō)明內部精度已變差;

對軸承中7粒鋼球的尺寸精度進(jìn)行了檢測，實(shí)測鋼球直徑組差為0.8u m，略超標準要求，其中保持架開(kāi)裂兜孔內的鋼球尺寸偏差略大，見(jiàn)表2。

剝落部位分析

掃描電鏡下觀(guān)察內滾道剝落部位，未發(fā)現夾雜等材料缺陷，剝落源處有金屬凸棱，凸棱呈弧形分布并向剝落心部逐漸擴展如圖8所示，該剝落性質(zhì)為疲勞剝落。

對剝落部位進(jìn)行能譜分析未發(fā)現除基體以外的其它元素，見(jiàn)圖9。

硬度及金相組織

根據故障件分解后外觀(guān)檢查結果，選取內圈及一粒鋼球分別檢測了硬度及淬回火組織檢測結果內套和鋼球的淬回火組織及硬度均符合標準的規定，見(jiàn)表3。

進(jìn)一步觀(guān)察內圈金相試樣未見(jiàn)高溫特征及組織異常。

故障分析

通過(guò)掃描電鏡分析確認，軸承滾道剝落為疲勞剝落。根據保持架兜孔開(kāi)裂形貌及內圈滾道剝落形貌，可判斷內圈滾道的剝落應先于保持架兜孔開(kāi)裂。因為軸承正常工作時(shí)，保持架受力很小，只有鋼球引導保持架的拖動(dòng)力，此力不會(huì )造成保持架的開(kāi)裂；即使保持架先開(kāi)裂其對鋼球的約束作用并未明顯改變，也不可能造成內圈滾道的剝落。

反之，軸承內圈滾道產(chǎn)生剝落后軸承的運轉將出現異常，產(chǎn)生振動(dòng)，使鋼球在周向轉動(dòng)時(shí)出現運轉不平穩，產(chǎn)生徑向跳動(dòng)和周向的擺動(dòng)、同時(shí)產(chǎn)生運轉阻滯，使鋼球與保持架兜孔之間產(chǎn)生接觸表面的磨損同時(shí)鋼球對保持架兜孔還產(chǎn)生周向的拉伸作用，最終使保持架在轉角等薄弱處產(chǎn)生疲勞斷裂。從內圈理化檢測結果看，可排除存在材料或冷、熱加工缺陷的影響；軸承外圈滾道整個(gè)圓周方向都有接觸壓痕說(shuō)明軸承工作時(shí)徑向載荷偏大。復查軸承安裝配合狀態(tài)，均符合技術(shù)要求，可排除徑向工作游隙偏小的影響。從7粒鋼球尺寸檢測結果看，直徑組差為0.8 u m，超過(guò)標準要求。

采用軸承設計分析軟件對軸承工作過(guò)程中的接觸應力進(jìn)行了計算分析。計算結果表明，在軸承正常工況條件下，鋼球與內圈滾道的接觸應力最大，最大接觸應力為1758MPa，小于軸承鋼的最大許用接觸應力2000MPa；在鋼球直徑組差超差的情況下，存在尺寸偏大的鋼球與內圈滾道的最大接觸應力超過(guò)軸承鋼最大許用接觸應力2000MPa的可能。

綜合上述分析，初步得出造成內圈滾道剝落的原因是鋼球直徑組差超差影響了一組鋼球承載分布狀態(tài)，尺寸偏大的鋼球與內圈的接觸應力超過(guò)了材料的最大接觸應力，并且出現了附加的振動(dòng)載荷，長(cháng)時(shí)間工作后，就會(huì )造成內圈滾道的疲勞剝落。軸承內圈滾道產(chǎn)生剝落后，軸承的運轉出現異常，造成保持架一兜孔開(kāi)裂。因此在軸承裝配過(guò)程中應嚴格控制軸承的鋼球直徑組差，防止由于直徑組差超差給軸承在使用過(guò)程中帶來(lái)接觸應力變化、額外的振動(dòng)載荷導致的產(chǎn)品故障。