金 艷，齊 威

(大連工業(yè)大學(xué)，遼寧 大連 116034)

0 引言

滾動軸承是機械傳動過程中最常用的輔助性部件，也是機械產(chǎn)品的標準件之一，滾動軸承的應(yīng)用使機械傳動結(jié)構(gòu)的使用壽命大幅增加，更使傳動件的性能和振動噪音等都大幅降低。在機械傳動結(jié)構(gòu)運轉(zhuǎn)的過程中，滾動軸承是使用最頻繁的部件之一，也是很容易產(chǎn)生損壞的部件之一。據(jù)生產(chǎn)實際統(tǒng)計，在轉(zhuǎn)動類的機械零件使用過程中，超過30%的故障是由于滾動軸承出現(xiàn)問題而引起的，因此滾動軸承工作狀態(tài)的好壞對機械裝備的工作狀態(tài)影響很大，若滾動軸承的運轉(zhuǎn)狀態(tài)不良，很可能導(dǎo)致整體的傳動效率降低，甚至?xí)驗槭芰Σ涣级鴮?dǎo)致局部零件產(chǎn)生損壞，因此，針對滾動軸承的故障問題，采取合理的維修與診斷方法，對于優(yōu)化機械裝備工作狀態(tài)和延長機具的使用壽命具有重要的意義。

1 滾動軸承的結(jié)構(gòu)與優(yōu)勢

1.1 主要結(jié)構(gòu)

滾動軸承的主要作用是能夠?qū)⒃嫉幕瑒幽Σ赁D(zhuǎn)變?yōu)闈L動摩擦，滾動軸承主要應(yīng)用于軸與軸座之間，是一種能夠有效減少摩擦損失的機械部件。滾動軸承的結(jié)構(gòu)主要由內(nèi)圈、外圈、滾動體和保持架4個部分組成，圖1是最常用的深溝球軸承結(jié)構(gòu)，其滾動體多采用鋼制球體，利用保持架將滾動體固接，并與內(nèi)圈、外圈共同組合成軸承的整體。

在滾動軸承中，內(nèi)圈主要用來與軸進行配合，而外圈多與軸座或軸承室進行配合，滾動體的形式有多種多樣，如圓柱滾子軸承、圓錐滾子軸承等，可應(yīng)用于不同的機械傳動場合。滾動軸承的使用需要由良好的潤滑作保障，根據(jù)不同的使用場合可采用脂潤滑或潤滑油潤滑，潤滑介質(zhì)能有效降低軸承的摩擦力，減少磨損問題的發(fā)生，以保證軸承良好的使用壽命。

1.2 應(yīng)用優(yōu)勢

滾動軸承的應(yīng)用優(yōu)勢主要包括以下幾點：一是滾動軸承具有顯著的節(jié)能作用，由于滾動摩擦的阻力遠遠小于滑動摩擦的阻力，因此，其應(yīng)用相對于普通的滑動軸承而言約可節(jié)約10%～20%的能量消耗；二是滾動軸承的結(jié)構(gòu)形式具有一定的調(diào)心功能，當軸中心線與軸承座孔中心線傾斜的角度在許可范圍內(nèi)，滾動軸承仍具備正常工作的能力，對于加工精度不高的配合，也可采用自調(diào)心軸承來進行匹配；三是成本較低且維修方便，滾動軸承作為標準件在大批量生產(chǎn)的條件下，綜合制造成本很低，在機械結(jié)構(gòu)中進行應(yīng)用不會明顯提高機具的成本。同時，在進行維修時，由于配件眾多，因此可更換性良好，維修成本很低。隨著機械產(chǎn)品種類的增多，滾動軸承在精密儀器、高速重載、高溫腐蝕、自動化設(shè)備等眾多場合仍具有極高的應(yīng)用價值。

2 滾動軸承的故障產(chǎn)生機理

盡管滾動軸承在制造工藝、結(jié)構(gòu)和使用條件等方面都具有明顯的提升，但是在機械產(chǎn)品復(fù)雜的工作過程中，軸承作為易損件仍有一定的概率會出現(xiàn)故障問題，下面針對滾動軸承故障產(chǎn)生的主要機理進行分析。

2.1 磨損問題造成的故障

磨損問題是傳動零部件故障問題的主要原因之一，對于滾動軸承來說產(chǎn)生磨損異常故障的主要原因包括以下幾點：一是潤滑狀態(tài)不良，當出現(xiàn)潤滑油、潤滑脂不足，或潤滑油、潤滑脂品質(zhì)不佳時，都可能產(chǎn)生潤滑狀態(tài)不良的問題，使軸承內(nèi)外圈與滾動體間存在一定的干摩擦現(xiàn)象，造成軸承的早期磨損問題；二是在軸承的運轉(zhuǎn)環(huán)境中，如果進入過量的灰塵或雜物，也會因為軸承的運轉(zhuǎn)狀態(tài)異常而產(chǎn)生磨損問題，不僅精度和使用壽命明顯下降，還會出現(xiàn)明顯的振動和噪音。

2.2 疲勞損壞造成的故障

在滾動軸承運轉(zhuǎn)的過程中，始終受到傳動結(jié)構(gòu)的復(fù)雜作用力影響，使軸承連續(xù)且頻繁地受到交變載荷的影響，容易在軸承的深層位置出現(xiàn)裂紋。當軸承已經(jīng)出現(xiàn)細小的裂紋，在后期的頻繁使用中，裂紋會持續(xù)擴展，引起疲勞損壞出現(xiàn)表層金屬材料剝落的問題，軸承的疲勞損壞會導(dǎo)致潤滑油和潤滑脂中的金屬雜質(zhì)明顯增多，進而引起磨損的加劇，二者共同作用下軸承的使用壽命將會大幅縮減。

2.3 膠合問題造成的故障

造成滾動軸承出現(xiàn)膠合問題的原因是多方面的，日常使用中最常見的原因包括潤滑不良、工作溫度過高、工作負載過大、轉(zhuǎn)速超速等，膠合問題產(chǎn)生的機理是在軸承運轉(zhuǎn)的過程中，軸承中的熱量不能及時散發(fā)出去，導(dǎo)致熱量累積使軸承的溫度急劇升高，超過軸承的承受極限后會產(chǎn)生軸承的表面燒蝕、金屬粘連等嚴重損毀問題。

2.4 配合不當造成的故障

通常情況下滾動軸承內(nèi)圈與軸的配合采用基孔制，而外圈與軸承室的配合應(yīng)采用基軸制，對于旋轉(zhuǎn)的部件，軸承的外圈通常應(yīng)具有一定的過盈量，以保證可靠的傳動關(guān)系，并有利于軸承的使用壽命。但在實際的設(shè)計和生產(chǎn)制造過程中，常存在著配合間隙選擇和應(yīng)用不合理的問題，若過盈量不足，軸承安裝不牢靠，易出現(xiàn)曠量而引發(fā)振動，使軸承及其傳動件受振動沖擊而影響使用壽命，若過盈量過大，軸承的外圈會受到較大的擠壓力，導(dǎo)致軸承內(nèi)部的徑向間隙減少，軸承轉(zhuǎn)動困難、摩擦阻力增大，也會造成軸承故障的發(fā)生。

2.5 使用不當造成的故障

對于滾動軸承的檢查和保養(yǎng)不及時，也是造成軸承故障問題的原因之一，當軸承在使用過程中出現(xiàn)了故障問題，應(yīng)及時進行檢查和維修，若檢查與維修不及時，則會因為軸承磨損加劇、潤滑失效、散熱不良等造成軸承的嚴重損壞。此外，在檢查和拆卸軸承的過程中，還可能因為拆裝方式不正確導(dǎo)致軸承變型、開裂等，而產(chǎn)生相應(yīng)的機械故障。

3 滾動軸承的常用診斷技術(shù)

針對滾動軸承的故障診斷技術(shù)具有很多方法，總體來說包括常規(guī)方法和智能診斷兩種形式。

3.1 常規(guī)診斷技術(shù)

常規(guī)的故障診斷方法包括人工觀察、聲音觀察、溫度檢測、拆卸檢測等，這需要維修人員具有足夠的機械維修經(jīng)驗，從而準確判斷故障問題的位置，并對其進行維修。常規(guī)的故障診斷方法具有一定的盲目性，故障的最終位置可能需要多次拆卸不同位置才能確定，這造成了維修時間的延長和效率的降低。

3.2 新型診斷技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，很多先進的滾動軸承檢測設(shè)備被研發(fā)和應(yīng)用到機械檢修工作中，現(xiàn)階段廣泛普及的新技術(shù)包括了振動分析、油液分析、噪聲分析、無損探傷等，而近年來，隨著計算機技術(shù)的應(yīng)用，將傳感器技術(shù)與計算機技術(shù)結(jié)合應(yīng)用，能夠獲得高度自動化的診斷效果，新的故障診斷可結(jié)合多種傳感器技術(shù)綜合進行，通過傳感器將獲取到的數(shù)據(jù)信息發(fā)送給計算機，再由計算機利用相應(yīng)的算法和技術(shù)進行數(shù)據(jù)分析與診斷?，F(xiàn)階段常用的數(shù)據(jù)分析診斷技術(shù)包括：時域分析、頻域分析、時頻分析、非線性分析等，使?jié)L動軸承的故障判斷更加精確與便捷，同時維修的效率也得到大幅提升。

4 結(jié)語

綜上所述，滾動軸承性能的有效發(fā)揮與軸承的工作狀態(tài)密切相關(guān)，在滾動軸承的應(yīng)用、設(shè)計和裝配過程中，應(yīng)嚴格按照使用環(huán)境和受力特點進行科學(xué)選型，保證軸承使用的合理性。同時，在機械傳動機構(gòu)工作的過程中，應(yīng)密切關(guān)注軸承部件的工作狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)狀態(tài)異常要做到及時合理的維修，確保滾動軸承始終處于最佳的狀態(tài)下工作。