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客運索道各種軸承的失效原因分析及維護經驗介紹
2023-11-06
作者：許文慧 天臺索道
摘 要：天臺索道運行至今10年，索道設備已進入老化階段，維修量明顯增加。設備維護的主要任務是在故障發生前將隱患排除，以免故障發生給設備帶來損害及游客的生命財產帶來威脅。作為一名技術人員不僅要考驗心里素質和反應力，還要有在日常巡檢中發現問題、鎖定故障位置、分析故障原因，排除故障的能力。不斷的總結經驗，從而做到預防故障發生，提高故障的排查能力，保障設備正常運行，及時維修維護，延長設備的使用壽命。
關鍵詞：軸承失效原因；維護保養；裝配
01 概述
索道運轉設備使用軸承的較多，大部分設備零件都包括軸承，在實際運行過程中軸承的損壞幾率非常大，因而在日常巡檢中運動部位的檢查尤為重要。軸承發生故障前都會有一些異常狀態。我們要捕捉這個狀態，在故障發生前將它排除。
在現代化的機械行業中，軸承的應用廣泛，從普通的設備到高端的機電領域，都離不開軸承的支持，所以軸承能在各種不同的環境中保證其正常的工作是相關技術人員熱切關注的問題之一。為了跟上時代的進步，工業領域也在不斷的發展、進步，軸承的應用技術也取得了相應的發展。目前，國內的機械化生產中引進一些新型的軸承設計，推動了機械工程的發展，但同時，這些新型的軸承依然存在一些問題，比如軸承的早期失效。
02 軸承失效原因分析
軸承的失效原因很多，除了正常的疲勞剝落以外，失效的密封、過緊配合導致的過小軸承間隙或潤滑不良等因素都能留下特殊的失效痕跡和失效形式，因此檢查失效的軸承在大多數時候可以發現導致軸承失效的原因，從而及時采取對策，一般來講軸承的失效有以下幾種形式：
1、軸承已經到了疲勞剝落期屬于正常失效
滾動軸承噪音一種是軸承本身產生的，即軸承固有的噪聲；另一種是軸承裝機后才產生的噪聲，與軸承本身的噪聲無關。通過聽聲音可以分析出一些問題。固有噪聲是指各種軸承滾道聲和滾動摩擦聲（圓柱滾子軸承）是滾動軸承固有的聲音。滾道聲是由滾動體與滾道接觸時的彈性特性產生的，當軸承旋轉時滾動體在滾道上滾動面發出的一種連續而圓滑的聲音，不正常的滾動摩擦聲可發出咯吱、咯吱之類不舒服的金屬摩擦異常聲音，潤滑良好時不會發出這樣的聲音。所以在一般情況下不影響運轉，只有噪聲增大后才需注意。
2、潤滑不良導致提前失效
一般來講軸承運轉不正常時有如下常見癥狀：軸承過熱、軸承噪音過大、軸承壽命過低振動大達不到機器性能要求，軸承在軸上松動軸轉動困難。形成常見癥狀典型原因：潤滑脂、潤滑油過期失效或選型錯誤，潤滑脂太滿或油位太高軸承游隙過小，軸承內孔不圓和軸承扭曲變形支撐面不平、軸承孔內徑過小接觸油封過盈量太大或彈簧太緊。
3、污雜物進入軸承或安裝不正確而造成軸承提前失效
使用不當引起的躁聲，當軸承滾道表面或滾動體表血受到碰傷壓坑銹蝕那么就會產生有一定周期的噪聲和振動.當軸承在運轉中有塵埃侵人時材會產生污物噪聲，這種噪聲是周期性的同樣也伴有振動且聲音大小不穩定。
軸承制造有關的噪聲，這里包括保持架噪聲和顫音，保持架噪聲主要發生在球軸承和圓錐滾子軸承中，當軸承旋轉時由于保持架的振動以及保持架與滾動體發生撞擊會發出聲音，這種聲音具有周期性，顫音是有一定頻率的聲音，是基于滾道面上有較大的波紋度引起的振動而產生的。
圖1：軸承的磨損
03 在軸承的早期失效中主要有以下幾點失效模式
1、由于軸承的安裝不規范，或者是工作過程中出現的突發狀況而造成的彈道的單側處工件的剝落，引起軸承的早期失效。
圖2：軸承的剝落
2、如果軸承的外殼的半徑過大，那么軸承會在負載的作用下，內圈和外圈都會發生不同程度上的表層脫落，從而造成軸承的早期失效。
3、如果軸承工件是在傾斜的狀態下工作，一旦工件的傾斜角超過一定的限制條件，就會導致軸承工件表層的脫落，加劇軸承的早期失效。
4、軸承早期失效模式還有一種很少見的套圈斷裂導致軸承的失效，這種情況的發生主要是因為突發性的超載。套圈斷裂這種現象產生的原因有很多，比如材料自身的缺陷、鍛造過程出現的誤差、加工過程中造成的工件斷裂、主機安裝不當、溫度等等。
圖3：軸承的裂紋和?裂
5、保持架的斷裂也會造成軸承的早期失效，這種現象的發生很偶然，而且屬于非正常模式。它的形成原因也很復雜，比如：支架的安裝不當、負載過大、軸承在運行過程中潤滑不良、外界因素的干擾等等。
04 軸承潤滑的必要性
為了盡可能長時間地以良好狀態維持軸承本來的性能，須保養、檢修、以求防事故于未然，確保運轉的可靠性，提高安全性、經濟性。保養好對應機械運轉條件的作業標準，定期進行。內容包括監視運轉狀態、補充或更換潤滑劑、定期拆卸的檢查。作為運轉中的檢修事項，對軸承進行良好的潤滑是延長使用壽命的有效手段。
1、減輕摩擦。潤滑脂在滾動體和內外圍之間，在保持架同滾動體外圈間形成油膜，這層液體潤滑膜能減少和防止金屬按觸，將大大減輕軸承各摩擦件之間的磨損同時也減少了它們相互摩擦生成的熱量。
2、抗擦傷。軸承在重負荷下滾動工作面之間將產生彈性形變：軸承存在偏載現象時，滾動工作面之間將產生相對滑移。液體潤滑膜能大大減輕上述現象造成的擦傷，從面延長了軸承的疲勞壽命。
3、散熱。潤滑脂可以把滾動軸承面生成的熱量通過碾壓流動和傳導的方式散發出去。
4、吸震、降低噪音，潤滑油膜可以吸收部分能量，還可使集中載荷部分地傳化為分布載荷，起到吸震和降低噪音的作用。
5、密封潤滑還起到阻止灰塵、水分等侵入軸承動滾動工作面的作用，有的油封中涂抹的潤滑脂則完全是為了起濾清作用。
防銹、防腐蝕，潤滑脂一般都有良好的防銹、防腐蝕劑，可以防止軸承腐蝕。
05 軸承的裝配工藝要求
1、必須按照設計、工藝要求及本規定和有關標準進行裝配。
2、裝配環境必須清潔，高精度產品的裝配環境溫度、濕度、防塵量、照明和防震等必須符合有關規定。
3、所有零部件(包括外購、外協件)必須具有檢驗合格證方能進行裝配。
4、零件在裝配前必須清理和清洗干凈，不得有毛刺、飛邊、氧化皮、銹蝕、切屑、砂粒、灰塵和油污等，并應符合相應清潔度要求。
5、裝配過程中零件不得磕碰、劃傷和銹蝕。
6、油漆未干的零件不得進行裝配。
7、相對運動的零件，裝配時接觸面間應加潤滑油(脂)。
8、各零、部件裝配后相對位置應準確。
圖4：錯誤的安裝方法
06 滾動軸承的裝配方法
軸承裝配應根據軸承結構、尺寸大小、工作條件和軸承部件的配合性質而定，裝配時的壓力應直接加在待配合的套圈端面上，不允許通過滾動體傳遞壓力。其裝配方式主要有兩種：
1、壓入裝配法：利用銅棒和手鍾敲打(也可根據軸、孔的尺寸做工裝工具)，應按一定的順序對稱進行敲打，一定要打在帶過盈的座圈上，并且敲打時要均勻，避開軸承內、外圈的薄弱部位，也可采用壓力機壓入，與上面方法相同，但要注意均勻壓入，不可歪斜。
2、溫差裝配法：滾動軸承允許用機油加熱，油的溫度應在100一120℃之間（塑料隔離圈不得超過100℃)，軸承應在機油冷時放入，不允許軸承與加熱容器底部和壁接觸，油溫逐漸升高，達到溫度時迅速取出，套裝在被裝軸徑上，自然冷卻，檢查是否安裝到位。
07 結束語
軸承作為機械工業中應用普遍的工件之一，無論是普通的設備，還是端的機械，都離不開軸承的支持，只有了解軸承早期失效的影響因素，采取相對應的防范措施，才能有效的預防早期失效的發生，提高軸承的使用年限，在一定程度上提高設備的工作效果。
本文選自2022年全國索道年會論文
作者 | 許文慧
版權 | 九華旅游索道技術交流
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