文/空軍某部隊飛機修理廠　朱金華、劉建輝、楊向軍

摘　要：滾動軸承在(zài)航空工業中主要起着(zhe)支撐傳輸部件的作用，處于高載荷、高轉速的工作環(huán)境中。通過對滾動軸承的使用進行研究，分析失(shī)效的原因，指出在使用過程中保證滾動軸承受(shòu)載均勻，按工藝要求裝配軸承，采(cǎi)取可靠的潤滑密封手段，制定預防失效的措施，才能有效延長軸承使用(yòng)壽命，為确保航空(kōng)安全提(tí)供(gòng)有力技術支撐。

關鍵(jiàn)詞：航空(kōng)軸承；失效形式；原因分析；預防措施

0　引(yǐn)言 

航空滾動軸承精度要求高(gāo)，使用環境複雜，運轉條(tiáo)件(jiàn)苛刻，主要使用在(zài)發動機、電機、泵體和操縱系統中(zhōng)，其質量狀況直接影響(xiǎng)着飛機各系統的可靠性。軸(zhóu)承在使用過程中由(yóu)于本身質量和外(wài)部(bù)條件等原因，喪失原設計功能，導緻故障事(shì)故或者不能正常工作的現象稱為失效。在(zài)實際工作使用中，如安裝(zhuāng)調整标準不高，有碰撞損傷、潤(rùn)滑和維護不良，發生故障隐患排除不及(jí)時等現象，導緻軸承的過早損傷、破壞，稱為早(zǎo)期失效。通過收(shōu)集早期失效軸(zhóu)承的(de)大量數據，進行探索研究，找出失效(xiào)原因，提出預防措施，有效提高軸承的使用壽命和可靠性。

1　滾動軸承失效的形式

滾動軸(zhóu)承的(de)失(shī)效狀态，可分為止轉失效和喪精失效兩種。止轉失效是指軸承(chéng)有突發情況，因喪失工作能(néng)力而停止轉動，如裂(liè)紋、卡死等。喪精失效是指零件基本尺(chǐ)寸(cùn)、表面精度在使用(yòng)中發生變化，配合間隙超出原設計(jì)标準，雖然還能繼(jì)續轉動，但屬非正常運轉，如磨損、燒傷、腐蝕等。失效(xiào)形式主要有以下八(bā)種。

1.1 磨損失(shī)效

滾動(dòng)軸承滾動體和(hé)滾(gǔn)道有相對運動，就會産生磨損。當污(wū)物、砂塵或剝落的鐵屑進入(rù)潤滑劑，就會阻止滾道面的油膜形成，加劇磨損發生。持續的磨(mó)損導緻軸承不(bú)能正常工作，稱為(wéi)軸承的磨損(sǔn)失效(xiào)。

1.2 疲勞點蝕(shí)失效

滾(gǔn)動(dòng)軸承滾動體和内、外圈不停地轉動，接觸表(biǎo)面受脈(mò)動載荷的反複作用，在表面下一定深(shēn)度(dù)處産生疲勞裂紋，形成疲勞點(diǎn)蝕，緻使軸承不能夠正常轉動(dòng)。

1.3 腐蝕失效

軸承各金屬零件(jiàn)表面同環境介質發生化學或電(diàn)化學反應，造成的表面損傷、失效稱為腐蝕失效。表(biǎo)現形式是生鏽或化學腐蝕。

1.4 塑性變(biàn)形失效

當軸承轉速(sù)很低（n<10 r/min）或間歇擺動時，在較大的沖(chòng)擊載荷或靜載荷作用下，會使軸承滾道(dào)、滾動體接觸點的局部應力超過材料的屈服極限，産生塑性變形。持續的轉動，導緻(zhì)軸承塑性變形失效。

1.5 剝落失效

承受(shòu)較(jiào)大載荷而又相對運動的滾動體、滾道接觸(chù)表面，由于反複承受載荷(hé)，使金屬表層成(chéng)片狀剝落，導緻剝落(luò)失效。

1.6 斷裂失效

軸承零件斷裂将會造成(chéng)突發性失效(xiào)事故。由于裝配、使(shǐ)用維護和保養不當，潤滑密封(fēng)不良、進入雜物等原因，軸承組(zǔ)成零件發生斷裂、破碎，造成軸承斷裂失效。

1.7 電蝕失效

受修理手段所(suǒ)限，在航空器(qì)的設備上(shàng)需要進行焊接作業時(shí)，由于焊接電流通過設(shè)備上所安裝的軸承，引起軸承表面擊傷，造成電蝕失效(xiào)。

1.8 燒傷失效

軸承内、外(wài)圈的滾道或滾(gǔn)動體表(biǎo)面和保持架在旋轉中，由于急劇(jù)發熱直至變色、軟化、熔敷和破損(sǔn)，稱為燒傷失效。在承受載荷時，如潤滑不良、潤滑油質量差、潤滑油混有異物、裝配不正确等因素造成溫度高(gāo)于設計(jì)值，燒傷軸承，使軸承滾道、滾動體出現回火(huǒ)現象。

2　滾動軸承失效的原因

通過大數據統計有關資料表明，引起軸承早期失效(xiào)的(de)主要因素占比為：負荷(hé)過重占9%，潤(rùn)滑不充分占32%，污染物占(zhàn)16%，安裝調試占13%，維護不當占22%，其他(tā)占8%。

2.1 潤滑和密封不當造成的失效分析

潤滑和密封對滾動軸承的使用壽命、運轉振動等有重要影(yǐng)響，正确使用潤滑劑、研究改進密封性能，對軸承的可靠性和使用壽命(mìng)是至關重要的，若出現問題易造成表面膠(jiāo)合、磨損、腐蝕、氣蝕(shí)、燒傷等失效。

（1）産品超期。如使(shǐ)用過期(qī)而變質的(de)、含有雜質的潤滑劑潤滑(huá)時，增加了(le)軸承滾(gǔn)動體和内(nèi)、外圈接觸表面之間的摩擦系數，至使軸承(chéng)早期失效。

（2）型号不對。潤(rùn)滑劑型号不正确或質(zhì)量低劣(liè)，達不到潤滑的目的，加快軸(zhóu)承失效。

（3）注入量(liàng)少。潤滑劑量注入量過少，潤滑的作用不充足(zú)，産生幹摩擦(cā)，造成發熱，從而加快軸承疲勞點蝕和磨損(sǔn)，使軸承失效。

（4）流失變質。儀器?設備長時間封存、停放未用，造成潤滑(huá)劑流失或凝固變質，在重新啟用設(shè)備、儀器時沒有更新(xīn)潤滑劑，加快軸承失效。

（5）密封錯誤。滾(gǔn)動軸承密封形式不合理、施工手段不正确：淤(yū)雜物、砂塵、水、化學劑等污(wū)染物侵(qīn)入軸承内部，運轉(zhuǎn)時加劇磨損；于潤滑劑流失，失去潤滑作用。

2.2 安(ān)裝不當造成的失效(xiào)分析

如安裝方法、手段不正确(què)，就達不到安裝精度，軸承将會(huì)在不正常的狀态下運行?大大(dà)降低了軸承原有的(de)精度、壽命和性能，造成早期(qī)失效。多數軸承失(shī)效形式(shì)都(dōu)與安裝有直接關系。

（1）裝配不标準。軸承裝配時如不按工藝要(yào)求、技術标準進行操作，會使軸承零件損傷、産生變形、同軸度超差，運(yùn)行(háng)時産生振動、磨損，降低使用性能、縮短使用壽命。

（2）裝配遊隙大。軸承裝配時如遊隙過大，滾動體産生較大振動，加劇滾動(dòng)體和内、外圈滾道的沖擊，産生塑性變(biàn)形、甚至永久變形，加快軸承早期失效(xiào)。

（3）裝配遊隙小。軸承裝配時如遊隙過小，造成滾動體和(hé)内外圈滾(gǔn)道(dào)之間産生摩擦，緻(zhì)使磨損加劇、溫度升高，易出現燒傷、卡死(sǐ)現象。

（4）配(pèi)合間隙大。裝配過(guò)程中，軸承内圈與傳動軸、外圈與軸承座孔配(pèi)合間(jiān)隙過(guò)大，使裝配精度下降，容易出現旋轉爬行現象，使配合表面磨(mó)損加劇，旋轉精度下降。

（5）配合間隙小。裝配過程中，軸承内圈與傳動軸、外圈與軸承座孔(kǒng)配合間隙過小，如果(guǒ)進行強力裝配(pèi)，易造成内外圈變形(xíng)，甚至裂紋、折斷，造成(chéng)軸承失效。

2.3 維護(hù)不當(dāng)造成的失效分析

堅持日常保(bǎo)養、定期維護是延長軸承使用壽命的重要手段，否則易造成軸承的磨粒磨損、腐蝕、塑性(xìng)變(biàn)形等失效形式，縮短軸承的使用壽命(mìng)。

（1）潤滑脂使用(yòng)。使用(yòng)潤滑(huá)脂潤滑(huá)的方式，長時間不(bú)維護、不檢查，易使密(mì)封形式破壞，造(zào)成潤滑脂流失，如不能及時加(jiā)入所需潤滑脂，形成幹(gàn)摩擦；其次是容易進入灰塵、雜物、化合物，使軸承加快磨損，造成(chéng)早期失效。

（2）潤滑油使用。使用潤滑油潤滑的方式，長時間不維(wéi)護、不檢查，密封容器有缺陷，潤滑油(yóu)漏掉，刮油環、油泵等起(qǐ)不到給軸承供油的作用，形成幹摩擦，造成軸承(chéng)早期失效。

（3）外力載荷影響。軸承受載(zǎi)荷和外力的影(yǐng)響，運動過程中失去原裝備的标準，如不及時維護、糾正(zhèng)，長時(shí)間處于非正(zhèng)常狀态下(xià)運行，容易(yì)造成軸承早期失效。

3　滾動軸承失(shī)效的預防 

航空領域中，滾動軸承按使用環境(jìng)、标準和使用期限更(gèng)換易(yì)損件。但通過大數據調查分析，很多軸承失效時沒有達到預期的(de)使用壽命。因此，制定以下有(yǒu)效措施來延長軸承的使用壽命，預防早期失效(xiào)。

3.1 嚴把滾動軸承的(de)産品質(zhì)量

質量關(guān)口要前移，加大軸承生産環節的跟蹤監督和質量檢測，确保成品各項指标達到(dào)設計要求，嚴格的跟蹤監(jiān)督和質量檢測是預防軸承早期失效的重要手段。在裝配使用時按要求正确啟封軸承，把封存時的潤滑(huá)劑清洗幹淨，重新添(tiān)加新的潤滑劑；目視檢查滾動(dòng)體有無麻點和(hé)變色，内、外圈有(yǒu)無磨損(sǔn)、腐蝕(shí)點，保持架是(shì)否扭曲、斷裂。堅決杜絕不(bú)合格産品裝機使用。

3.2 提高滾動軸承的安裝質量

軸承的壽命差異除了取決于材質、制造精度之外，還取決于裝配工藝。軸承裝配(pèi)過程(chéng)中，應依據軸承結(jié)構形式、特(tè)點、尺寸精度、配合精度而采用相應的裝配方法，受力點應直接加在過盈配合的(de)套圈端面(miàn)上，同時要保證(zhèng)合理的軸(zhóu)承間隙，如果裝(zhuāng)配不當，則可能會使(shǐ)軸承各零件造(zào)成損傷，影響軸(zhóu)承的使(shǐ)用性能、壽命。

3.3 保持滾動軸承的良好潤滑

潤滑質(zhì)量的(de)好壞，直(zhí)接關乎滾動軸承是否能夠正常運行，對軸承的密封、防腐、磨損、散熱、緩和沖(chòng)擊等諸多因素起到決定性的影響和(hé)作用。滾動軸承如在工作環境(jìng)差、條件惡劣的(de)情(qíng)況下使用，受交變載荷、沖擊載荷的影響，若(ruò)選用質量不合格的潤(rùn)滑油、不(bú)達标的潤滑脂均會對軸承運轉産(chǎn)生很大負面影響。因而，正(zhèng)确選擇潤滑劑的類型和牌号、采取科學的潤滑方法、嚴格執行潤滑操作規程，保(bǎo)持良好的潤滑效(xiào)果、潤滑狀态是減(jiǎn)小滾(gǔn)動軸承磨損、腐(fǔ)蝕、膠(jiāo)合等失效(xiào)的有效(xiào)措施。

3.4 做好滾動軸(zhóu)承的維護保養

采取合理的軸承密(mì)封形式，保持良好的密封狀态，防止潤(rùn)滑劑在(zài)運轉時流失，防(fáng)止砂(shā)塵、雜物、水、化學(xué)劑等污染物侵入，以免降低潤滑效(xiào)果，加劇軸承的磨(mó)損。在日常維護中，做(zuò)好清潔工作，盡可能不讓污染物進入軸承内部。如果發現軸承潤滑劑流失或被污染，要立即清洗幹淨，重新加入幹淨潤滑劑，并改善密封(fēng)條件，确保密封可(kě)靠。

3.5 監控滾動軸承的有效運行

對工作(zuò)中的軸承進行預測和診斷，是提(tí)高軸承可靠(kào)性和使用(yòng)壽命的重要手段。軸(zhóu)承預測和診斷技術(shù)是與高精密的測試系統和檢測手段聯系在一(yī)起的，振動儀、數字溫度(dù)儀、聽診器和其他簡易儀(yí)器可幫助維修人員檢出有故障的(de)軸承，使(shǐ)用多種類型的故障監測儀進行多參數監測，對準确測出隐蔽的故障點非常有效。通過先(xiān)進(jìn)的儀器設備(bèi)、方法手(shǒu)段盡早預測和診斷軸承(chéng)的運(yùn)行狀态，采取有效措施提高軸承的可靠性、使用壽(shòu)命。

4　結語

在滾動軸承(chéng)失效的分析過程中(zhōng)，通過(guò)收集失效(xiào)大數據，反複探(tàn)索、研究以獲得正确的數據和結果，找到真正(zhèng)的原因，采取有效措施提高使用性能、延長使用壽命，确保軸承運行的可靠(kào)性，為(wéi)保證航空安全助(zhù)力。

參考(kǎo)文獻略

本文刊(kān)登于中國軸協會刊《軸承工(gōng)業》2022年第8期“技術前沿”欄目！

（圖片來源于網(wǎng)絡）