某深溝球軸承保持架斷裂分析

王松濤，高 亮，路宗奎

（中國(guó)人民解放軍駐哈爾濱軸承集團(tuán)公司軍事代表室，黑龍江 哈爾濱 150036）

某深溝球軸承保持架斷裂分析

王松濤，高 亮，路宗奎

（中國(guó)人民解放軍駐哈爾濱軸承集團(tuán)公司軍事代表室，黑龍江 哈爾濱 150036）

某深溝球軸承在使用后出現(xiàn)保持架斷裂故障。經(jīng)對(duì)軸承的故障特征、理化分析和尺寸測(cè)量后發(fā)現(xiàn)，該軸承的鋼球直徑組差超差，引起接觸應(yīng)力增大以及附加振動(dòng)載荷，導(dǎo)致滾道疲勞剝落和保持架斷裂。

深溝球軸承；保持架；疲勞剝落；斷裂

1 前言

某深溝球軸承在長(zhǎng)期使用后檢查時(shí)，首次發(fā)現(xiàn)保持架斷裂，分解后發(fā)現(xiàn)滾道出現(xiàn)局部剝落。該軸承使用非常廣泛，但在多年的使用過(guò)程中均未出現(xiàn)過(guò)保持架斷裂、滾道剝落現(xiàn)象。對(duì)該故障進(jìn)行分析，查找出真正的失效原因，對(duì)該軸承的安全使用和后續(xù)質(zhì)量保證有非常重要的意義。

2 故障特征

故障軸承整體顏色光亮，內(nèi)、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(cè)鉚釘鉚合處均已開(kāi)裂斷開(kāi)，如圖 2 所示。

將軸承外圈剖開(kāi)后發(fā)現(xiàn)，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(nèi)圈滾道沿溝底出現(xiàn)了整個(gè)圓周的斷續(xù)剝落，接觸軌跡略偏向非打字端一側(cè)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(nèi)表面與鋼球摩擦變光亮，開(kāi)裂兜孔內(nèi)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未見(jiàn)異常。

圖1 軸承整體形貌

圖2 保持架開(kāi)裂形貌

3 尺寸檢測(cè)

圖3 外圈滾道溝底接觸軌跡

圖4 內(nèi)圈滾道溝底剝落形貌

圖5 保持架開(kāi)裂兜孔磨損形貌

圖6 保持架兜孔內(nèi)表面形貌

圖7 開(kāi)裂兜孔內(nèi)表面形貌

故障軸承仍轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，但有明顯振感。對(duì)故障軸承精度和游隙進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表 1。

檢測(cè)結(jié)果：內(nèi)圈軸向跳動(dòng)、外圈軸向跳動(dòng)均明顯超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，說(shuō)明內(nèi)部精度已變差；

對(duì)軸承中7粒鋼球的尺寸精度進(jìn)行了檢測(cè)，實(shí)測(cè)鋼球直徑組差為0.8μm，略超標(biāo)準(zhǔn)要求，其中保持架開(kāi)裂兜孔內(nèi)的鋼球尺寸偏差略大，見(jiàn)表2。

表1 軸承精度和游隙檢測(cè)結(jié)果

表2 鋼球偏差檢測(cè)結(jié)果

4 理化分析

4.1 剝落部位分析

掃描電鏡下觀察內(nèi)滾道剝落部位，未發(fā)現(xiàn)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(kuò)展，如圖 8 所示，該剝落性質(zhì)為疲勞剝落。

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

圖8 掃描電鏡下觀察剝落處形貌

圖9 能譜分析

4.2 硬度及金相組織

根據(jù)故障件分解后外觀檢查結(jié)果，選取內(nèi)圈及一粒鋼球，分別檢測(cè)了硬度及淬回火組織，檢測(cè)結(jié)果，內(nèi)套和鋼球的淬回火組織及硬度均符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，見(jiàn)表 3 。

進(jìn)一步觀察內(nèi)圈金相試樣，未見(jiàn)高溫特征及組織異常。

Analysis on cage fracture of a deep groove ball bearing

Wang Songtao, Gao Liang, Lu Zongkui
( Military Delegate Of fi ce of PLA Residing Harbin Bearing Group Corporation,Harbin 150036,China )

The cage fracture occurred after using a deep groove ball bearing. By analyzing the fault features of the bearing, physical and chemical analysis and measurement of the size, group deviation of the ball bearing diameter was out of tolerance, contact stress was increased and additional vibration loads, then the raceways fatigue spalling and cage fracture were resulted in.

deep groove ball bearings; cage; fatigue spalling; fracture

TH133.33+1

B

1672-4852（2014）01-0032-02

2013-09-04.

王松濤（1974-），男，工程師.