機(jī)床滑動軸承的常見故障及維修

董紹凱

（齊齊哈爾二機(jī)床（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

1 引言

滑動軸承是指在滑動摩擦下進(jìn)行工作的軸承。滑動軸承工作平穩(wěn)可靠并且沒有噪音，一般應(yīng)用于低速重載的工況條件下。滑動軸承用于支撐軸的部分稱為軸頸，與軸頸配合工作的零件稱為軸瓦，在軸瓦表面澆鑄了一層減摩材料稱為軸承襯，軸瓦和軸承襯的材料都稱為滑動軸承材料。常用的滑動軸承材料有巴氏合金、粉末冶金、銅基和鋁基合金以及耐磨鑄鐵等。在充分潤滑條件下，滑動軸承與軸接觸表面被潤滑油附著，形成的油膜層隔離了滑動軸承和軸，使其不直接接觸，從而減小軸承的磨損。

2 滑動軸承常見故障分析

滑動軸承由軸瓦與軸頸的滑動摩擦完成其工作，同時這也易導(dǎo)致軸承發(fā)熱、磨損甚至“咬死”等。滑動軸承發(fā)生故障的原因有很多，常見故障和產(chǎn)生原因主要有以下幾方面：

2.1 磨損失效

滑動軸承的磨損可以分為兩種情況，一種是正常使用情況下的磨損，它是由于機(jī)床在啟動、停車或是潤滑油中有微小異物和軸表面粗糙度問題等方面相互作用而引起的軸承磨損，其特點是在機(jī)床剛投入使用時磨損程度較大，然后軸承的磨損逐漸減小并趨于穩(wěn)定，當(dāng)滑動軸承使用一定時間后，磨損程度加劇，即符合浴盆曲線（圖1）；另一種情況是異常磨損導(dǎo)致軸承損壞。

圖1 浴盆曲線

根據(jù)磨損機(jī)理不同，可以將磨損分為以下幾類：即磨粒磨損、粘著磨損、腐蝕磨損、接觸疲勞磨損和流體侵蝕磨損。

當(dāng)潤滑油中混入較大的污垢后，這些污垢會隨著潤滑油進(jìn)入到軸頸與軸承的內(nèi)孔之間，在壓力作用下一些污粒會嵌入軸瓦表面，在滑動軸承運動過程中形成相對滑動的剪切力作用，從而導(dǎo)致了磨粒磨損的發(fā)生。

粘著磨損是指軸與滑動軸承相對運動時，摩擦副表面的溫度升高導(dǎo)致油膜層被破壞，互相接觸的金屬表面軟化或熔化，接觸點不斷進(jìn)行粘著脫開的循環(huán)過程，最終致使滑動軸承產(chǎn)生粘著磨損。產(chǎn)生粘著磨損的原因主要是機(jī)床過熱、軸與軸承間的間隙過小或過大、摩擦副表面缺少潤滑油或潤滑油被稀釋等。

當(dāng)潤滑油變質(zhì)失效，會因其酸值過大對滑動軸承產(chǎn)生腐蝕作用。因此腐蝕磨損的原因主要是潤滑油中含有腐蝕性物質(zhì)和潤滑油由于長期使用而變質(zhì)。

滑動軸承和軸的摩擦副在相對運動過程中，由于交變接觸應(yīng)力的作用，使表面材料疲勞斷裂而形成點蝕或剝落的現(xiàn)象，稱為接觸疲勞磨損。它是由于循環(huán)接觸應(yīng)力的作用，在摩擦副工作表面或表層內(nèi)部形成裂紋并擴(kuò)展使表層材料剝落的一種磨損。通常流體腐蝕磨損較為少見。

2.2 疲勞失效

疲勞失效的原因主要有以下三個方面：一是軸承表面受到交變應(yīng)力作用而產(chǎn)生的失效；二是軟相腐蝕和滲出形成疲勞源，從而在交變應(yīng)力的作用下產(chǎn)生了疲勞腐蝕；三是熱效應(yīng)引起的疲勞失效。當(dāng)滑動軸承發(fā)生疲勞失效，會呈現(xiàn)大小不一的塊狀剝落，有時是蟲孔狀和疏松點狀剝落。疲勞失效有兩個特點：疲勞剝落通常發(fā)生在結(jié)合線處；疲勞剝落區(qū)域形狀不規(guī)則。

2.3 腐蝕失效

滑動軸承由于工作表面與環(huán)境介質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)腐蝕而引起的失效，稱為腐蝕失效。常見的滑動軸承的腐蝕失效可以分為三類：電解質(zhì)腐蝕、有機(jī)酸腐蝕和其他腐蝕。電解質(zhì)腐蝕是由于潤滑油的原因而使金屬表面被溶解或與金屬表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后形成一層硬脆的氧化膜，在交變載荷的作用下剝落而形成腐蝕。有機(jī)酸通常由于潤滑油長期使用被氧化而形成，進(jìn)而對滑動軸承產(chǎn)生腐蝕作用。

滑動軸承腐蝕失效的特點是在表面產(chǎn)生硫化膜或氧化膜，在交變載荷的作用下，外層的薄膜脫落，使軸承表面出現(xiàn)腐蝕坑，而脫落的顆粒在軸與滑動軸承運轉(zhuǎn)過程中又形成了磨粒磨損，加速了對滑動軸承的破壞。

3 滑動軸承的維修

軸瓦式滑動軸承是高精度的軸承，它回轉(zhuǎn)精度高，剛性好，一般用于磨床主軸。軸瓦分為整體式結(jié)構(gòu)和剖分式結(jié)構(gòu)，剖分式結(jié)構(gòu)的軸瓦由均勻分布并且相互獨立的收斂油楔面組成。在主軸高速旋轉(zhuǎn)時，油楔表面仍然可以維持楔形間隙。無論主軸是否承受載荷，油楔均可形成均勻的承載油膜，并且使旋轉(zhuǎn)主軸保持在無偏心狀態(tài)。滑動軸承易損壞的部分主要是與軸直接接觸工作的軸瓦。

3.1 軸瓦的修理

滑動軸承的軸瓦是軸承在工作時最容易損壞的零件。通常來說，如果軸瓦合金表面的損傷面積大于軸瓦接觸面積的25%時，應(yīng)重新澆注軸承合金。軸瓦表面的損傷是指劃擦、磨損、點蝕剝落和熔化等。

3.2 軸瓦的刮研

刮研通常用于修復(fù)滑動軸承在運轉(zhuǎn)中的擦傷、抱軸以及顆粒磨損等常見故障。刮研前應(yīng)將軸瓦內(nèi)表面清洗干凈，在與軸瓦配合工作的軸頸上涂一層紅鉛油，以該軸頸作為軸瓦的校準(zhǔn)工具。把軸瓦套在軸上來回轉(zhuǎn)動，退出后可以看到在軸瓦內(nèi)部分布了許多大小不均勻的小黑點。這些小黑點即表示軸瓦凸出部分，應(yīng)用刮刀輕輕將其刮去。然后按上述方法重復(fù)，直到軸瓦表面所呈現(xiàn)的小黑點分布均勻為止。刮研時應(yīng)先刮下軸瓦，后刮上軸瓦。

3.3 軸頸和軸瓦之間的間隙測量方法

在滑動軸承的維修過程中，確定軸頸與軸瓦之間的配合間隙至關(guān)重要。一般按公式（k為系數(shù)，d為軸的直徑）來計算軸頸與軸瓦的配合間隙。軸頸和軸瓦之間的間隙測量也可以采用壓鉛絲法。即在測量時首先將軸承的下半軸瓦兩側(cè)平面上以及軸頸頂部放置直徑1～1.5mm的保險絲，然后將上軸瓦、軸承蓋合上，用螺栓擰緊后再將軸承蓋打開，取出被壓扁的保險絲，再用千分尺測出其厚度。

通過維修實踐的經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)用上述方法測出的數(shù)值不一定適用于所有機(jī)床的滑動軸承。有時由于測得的軸頸與軸瓦的間隙數(shù)值偏小，不能補償加工與裝配時的偏差或受熱時產(chǎn)生的膨脹，這直接導(dǎo)致了軸瓦使用壽命降低，嚴(yán)重時甚至?xí)l(fā)生燒瓦事故。因此在進(jìn)行滑動軸承的維修時，應(yīng)根據(jù)具體機(jī)床的實際情況來確定軸頸與軸瓦之間的間隙。

4 結(jié)論

在滑動軸承中，由于軸瓦與軸頸直接接觸工作，而通常情況下軸頸部分比較耐磨，因此軸瓦的失效是滑動軸承失效的主要原因。軸瓦的磨損與軸頸的材料、軸瓦自身材料、潤滑劑和潤滑狀態(tài)直接相關(guān)，在進(jìn)行滑動軸承的維修時應(yīng)該綜合考慮這些因素，采用合適的維修方法，以提高滑動軸承的使用壽命和工作性能。

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