圓錐滾子軸承是滾動(dòng)軸承中常見(jiàn)的類(lèi)型之一，使用過(guò)程中失效形式是常見(jiàn)的故障，圓錐滾子軸承失效種類(lèi)很復雜，軸承失效的形式也很多，原因也很復雜，為了能更佳的了解其中的一種失效形式，本公司下面給大家分享的是圓錐滾子軸承的早期失效形式和相關(guān)檢測分析。

1、圓錐滾子軸承的介紹

如圖1所示，圓錐滾子軸承一般可承受較重的徑向和軸向聯(lián)合字載荷，也可承受純軸向載荷，主要取決于軸承接觸角的大小，接觸角越大，軸向承載能力越高。

圖1 圓錐滾子軸承

2、圓錐滾子軸承早期失效形式描述

此圓錐滾子軸承是裝配在某型車(chē)車(chē)橋的主動(dòng)柱齒輪兩側的，齒輪兩側各安裝一套該軸承。通過(guò)與該車(chē)技術(shù)員溝通，了解到該型號軸承在使用過(guò)程中經(jīng)常出現軸承過(guò)燒、保持架斷裂、軸承內圈與滾子損壞等現象，具體的損壞形式為：故障軸承損壞嚴重，軸承內圈滾道有光亮狀剝落痕跡，大擋邊外翻且已磨失，小擋邊外翻（如圖2、3所示），內徑一側有帶深度軸花鍵壓痕（如圖4所示）。

圖2 內圈損壞嚴重且大擋邊外翻

圖3 內圈小擋邊外翻

圖4 內徑存在有深度貫穿壓痕

3、圓錐滾子軸承失效形式分析

磨損是指在使用過(guò)程中，兩個(gè)滑動(dòng)或滾動(dòng)與滑動(dòng)接觸表面的微凸體相互作用，造成材料的不斷移失，主要分為磨粒磨損和粘著(zhù)磨損兩方面。磨粒磨損是潤滑不充分或外界顆粒侵入的結果，表面變暗的程度因磨粒和性質(zhì)而異。由于旋轉表面和保持架上的材料被磨掉，這些磨粒數量逐漸增多。最終磨損進(jìn)入一個(gè)加速過(guò)程，從而導致軸承失效。粘著(zhù)磨損是材料從一表面回火或重新淬火，這一過(guò)程會(huì )在接觸區產(chǎn)生局部應力集中并可能導致開(kāi)裂和剝落。

4、軸承失效驗證

對故障軸承的套圈及滾子進(jìn)行了金相組織及硬度檢測，檢測結構見(jiàn)圖5和表1.

圖5內 圈淬回火組織

5、 失效分析

故障軸承零件的金相組織及硬度檢測結果表明，內圈在使用過(guò)程中發(fā)生了高溫回火回火溫度應在350℃以上。

軸承滾道表面產(chǎn)生光亮狀磨損，應為潤滑劑不合適或潤滑劑供給不足導致；內圈擋邊和滾道發(fā)生粘著(zhù)磨損的失效原因應為滾子上的軸向載荷過(guò)大和潤滑不充分造成粘著(zhù)磨損，使滾子端面發(fā)生咬粘現象。

因該軸承損壞頻繁，通過(guò)與客戶(hù)技術(shù)人員溝通，取得了該軸承的運行參數，并通過(guò)Romax軟件模擬建模，對軸承進(jìn)行壽命分析。該齒輪軸為螺旋齒輪（見(jiàn)圖 6），齒輪兩側各安裝一套30215軸承，軸承的額定軸向載荷為41.5kN。螺旋齒輪傳遞的軸向力很大，通過(guò)建模分析確定為54.5kN。通常情況下，軸承允許的軸向載荷不超過(guò)定載荷的50%，30215軸承此時(shí)承受的載荷已經(jīng)遠遠超過(guò)了其所能承受的極限，齒輪兩側軸承的計算壽命為表 2 和表 3。

通過(guò)以上分析可以推斷，軸承在使用時(shí)，因軸向載荷過(guò)大，滾動(dòng)體擠壓軸承內圈大擋邊，致使滑動(dòng)摩擦嚴重，軸承溫度迅速升高導致套圈產(chǎn)生回火軟化，使零件表面發(fā)生表面剝落及膠合，滾子在此情況下運轉不良，內圈軟化后在滾子極大的軸向力作用下，大擋邊被碾壓外翻，最終導致軸承失效。

6、 解決方法

通過(guò)對該軸承使用工況進(jìn)行了解后發(fā)現，該車(chē)橋設計中齒輪軸原為斜齒輪，對軸承產(chǎn)生的軸向力較小，軸承未見(jiàn)失效發(fā)生，但斜齒輪在傳動(dòng)過(guò)程中，會(huì )產(chǎn)生較大噪音，客戶(hù)在使用中反響較強烈。為減小整體噪音，將斜齒輪更改為現有的螺旋齒輪，整體噪音明顯下降，但導致軸承所受軸向力明顯變大，超出軸承承受極限，使軸承過(guò)早失效。

利用專(zhuān)用軟件Romax建模分析，該軸承失效的原因應為軸向載荷過(guò)大所致，因此，對軸承的接觸角度進(jìn)行了調整，根據GB/T 297《滾動(dòng)軸承 圓錐滾子軸承 外形尺寸》標準，內徑為75mm的軸承最大接觸角為28°48′39″，當調整至該接觸角時(shí)，軸承計算壽命為表 4 和表 5，還是不能滿(mǎn)足用戶(hù)整車(chē)壽命要求，建議用戶(hù)考慮擴大軸承外形尺寸或從其他方面減小軸承所受軸向載荷，以滿(mǎn)足對軸承的使用要求，避免此類(lèi)失效再次發(fā)生。

溫馨提示：為了避免軸承早期失效，根據工況條件，選擇合適的軸承最重要。軸承的選擇是一項重要、細致、復雜的技術(shù)工作，它包括軸承結構選擇、性能選擇和使用壽命的計算。在軸承選型時(shí)，應該對軸承進(jìn)行全面考察，盡早發(fā)現軸承是否滿(mǎn)足使用要求，預防軸承早期失效，確保設備正常工作。