文(wén)/空(kōng)軍某部隊飛機(jī)修理(lǐ)廠　朱(zhū)金華(huá)、劉建(jiàn)輝、楊向軍

摘　要：滾(gǔn)動(dòng)軸承(chéng)在航空工業中主要起着(zhe)支撐(chēng)傳輸部(bù)件的作(zuò)用，處(chù)于高(gāo)載荷、高轉速的(de)工作(zuò)環境中。通過對(duì)滾動軸(zhóu)承的使(shǐ)用進行(háng)研(yán)究，分(fèn)析失效的原因(yīn)，指出在(zài)使用過(guò)程中保證滾動(dòng)軸承(chéng)受載均勻(yún)，按工(gōng)藝要求裝(zhuāng)配軸承，采取可(kě)靠(kào)的(de)潤(rùn)滑密封(fēng)手段，制定預防失效(xiào)的措施，才(cái)能有(yǒu)效延長軸承使用壽命，為(wéi)确保航(háng)空安全提供(gòng)有力(lì)技(jì)術(shù)支撐。

關鍵(jiàn)詞：航空軸(zhóu)承(chéng)；失效形式；原因分析；預(yù)防措(cuò)施

0　引言 

航(háng)空滾動軸(zhóu)承精(jīng)度要求高(gāo)，使用(yòng)環境複雜(zá)，運轉(zhuǎn)條件(jiàn)苛刻，主要(yào)使用在發(fā)動機(jī)、電機、泵體和操(cāo)縱系統中，其質(zhì)量狀(zhuàng)況直(zhí)接影(yǐng)響着飛機(jī)各系(xì)統的可(kě)靠性。軸(zhóu)承在使用(yòng)過(guò)程中由(yóu)于本(běn)身質(zhì)量和(hé)外部條件(jiàn)等原(yuán)因，喪失原(yuán)設(shè)計(jì)功(gōng)能(néng)，導緻(zhì)故障(zhàng)事故或者(zhě)不能正常工作(zuò)的現(xiàn)象稱為失(shī)效。在實際工作使(shǐ)用(yòng)中，如安裝(zhuāng)調整(zhěng)标準不高(gāo)，有碰撞(zhuàng)損傷、潤(rùn)滑和維(wéi)護不良(liáng)，發生(shēng)故障隐患(huàn)排除不(bú)及時等現象，導緻軸承(chéng)的過早損傷、破(pò)壞，稱為(wéi)早(zǎo)期失(shī)效。通(tōng)過收集早期失效軸(zhóu)承的(de)大量數(shù)據，進行(háng)探索(suǒ)研究，找出(chū)失效(xiào)原(yuán)因，提出(chū)預防措施(shī)，有效(xiào)提(tí)高(gāo)軸承(chéng)的使(shǐ)用壽命和可靠(kào)性。

1　滾動軸承失效的形式

滾動(dòng)軸承的失效狀(zhuàng)态，可分(fèn)為(wéi)止轉(zhuǎn)失效(xiào)和喪(sàng)精失(shī)效兩種。止轉失效是指軸(zhóu)承有(yǒu)突發(fā)情況，因喪(sàng)失(shī)工作能(néng)力而(ér)停止(zhǐ)轉(zhuǎn)動(dòng)，如裂(liè)紋、卡死等(děng)。喪精失效是(shì)指零件(jiàn)基本(běn)尺寸、表面精度在使用中(zhōng)發生變(biàn)化，配合(hé)間隙(xì)超出原設(shè)計标準，雖然還(hái)能繼續(xù)轉(zhuǎn)動，但(dàn)屬非正(zhèng)常運轉(zhuǎn)，如磨(mó)損、燒傷(shāng)、腐蝕等(děng)。失效(xiào)形式主要有以下八(bā)種。

1.1 磨(mó)損失效

滾(gǔn)動軸承滾動體(tǐ)和滾道有相(xiàng)對運動，就會産生(shēng)磨損。當污(wū)物、砂(shā)塵或剝落的鐵(tiě)屑進(jìn)入潤(rùn)滑劑(jì)，就會阻止(zhǐ)滾(gǔn)道(dào)面的(de)油膜(mó)形成，加劇磨(mó)損發生。持續的磨(mó)損導緻軸承不能正(zhèng)常工作，稱為軸(zhóu)承的磨損失效(xiào)。

1.2 疲勞(láo)點(diǎn)蝕失效(xiào)

滾動(dòng)軸承滾動體和(hé)内(nèi)、外圈不(bú)停地轉動(dòng)，接(jiē)觸(chù)表面受脈動載(zǎi)荷的(de)反複作用(yòng)，在表(biǎo)面下(xià)一定(dìng)深度處産生疲(pí)勞裂紋，形(xíng)成疲勞點(diǎn)蝕，緻使軸(zhóu)承不(bú)能夠(gòu)正常(cháng)轉動(dòng)。

1.3 腐蝕失效

軸承各金(jīn)屬零(líng)件表(biǎo)面同環(huán)境(jìng)介質發生化學(xué)或電化(huà)學反應(yīng)，造成(chéng)的表面損(sǔn)傷(shāng)、失(shī)效稱(chēng)為腐(fǔ)蝕失效。表現形(xíng)式是生鏽(xiù)或化(huà)學腐蝕。

1.4 塑性變(biàn)形失(shī)效(xiào)

當(dāng)軸承轉速(sù)很低（n<10 r/min）或間(jiān)歇擺(bǎi)動(dòng)時，在較大的沖(chòng)擊(jī)載荷或靜載荷作用(yòng)下，會使軸(zhóu)承滾(gǔn)道、滾動(dòng)體接觸(chù)點的(de)局部應(yīng)力超過(guò)材料(liào)的屈(qū)服極限(xiàn)，産(chǎn)生塑(sù)性變形。持續的(de)轉(zhuǎn)動，導緻軸承(chéng)塑性變(biàn)形失效(xiào)。

1.5 剝落失效(xiào)

承受較大載(zǎi)荷(hé)而又相對運動(dòng)的滾動(dòng)體(tǐ)、滾道接觸(chù)表面，由于(yú)反複(fú)承受載(zǎi)荷，使金(jīn)屬表層(céng)成片狀剝落(luò)，導緻剝落(luò)失效。

1.6 斷(duàn)裂失效(xiào)

軸承零件斷裂将會造成突發性失效事故。由(yóu)于裝配、使(shǐ)用維(wéi)護和(hé)保養不當(dāng)，潤滑(huá)密封不良、進入雜物等原(yuán)因，軸承組成零(líng)件發生斷裂、破(pò)碎，造成軸(zhóu)承斷(duàn)裂失(shī)效(xiào)。

1.7 電蝕(shí)失效

受(shòu)修理手段所限，在航空器(qì)的設備上(shàng)需要(yào)進(jìn)行焊接作業(yè)時，由于焊接電流通(tōng)過設備上所安裝的軸承，引起(qǐ)軸承表面(miàn)擊傷，造成(chéng)電蝕(shí)失效。

1.8 燒傷失效

軸承(chéng)内、外(wài)圈的滾道(dào)或滾動體(tǐ)表面和保持架(jià)在旋(xuán)轉中，由于(yú)急劇發熱直至(zhì)變色、軟(ruǎn)化(huà)、熔敷(fū)和破損(sǔn)，稱為燒傷失效。在承受(shòu)載(zǎi)荷時，如(rú)潤滑(huá)不良、潤滑(huá)油質量差(chà)、潤滑(huá)油混有異(yì)物、裝配不(bú)正确等因(yīn)素造(zào)成溫度高(gāo)于設(shè)計值，燒(shāo)傷軸承(chéng)，使軸承滾道、滾動體出現回火現象。

2　滾動軸承(chéng)失效的原因

通過大數據(jù)統計(jì)有關資(zī)料(liào)表明，引起軸承早期(qī)失效的主要因(yīn)素占比為：負荷(hé)過重占9%，潤滑不(bú)充分(fèn)占32%，污染物占16%，安裝調試占13%，維護(hù)不當占22%，其(qí)他(tā)占8%。

2.1 潤(rùn)滑和密(mì)封不(bú)當造成的(de)失效分析

潤滑(huá)和密(mì)封對(duì)滾動(dòng)軸承(chéng)的使(shǐ)用壽命、運轉(zhuǎn)振動等(děng)有重要影(yǐng)響，正确使(shǐ)用潤滑劑(jì)、研究改(gǎi)進密封性能(néng)，對(duì)軸承的(de)可靠性和使用(yòng)壽命是至關(guān)重要的，若出現問題易(yì)造成表面膠合(hé)、磨損(sǔn)、腐蝕(shí)、氣蝕、燒傷等失(shī)效。

（1）産品(pǐn)超期。如(rú)使用過期(qī)而變(biàn)質的、含有(yǒu)雜質(zhì)的潤(rùn)滑劑潤滑(huá)時，增(zēng)加了軸承(chéng)滾動體和内(nèi)、外(wài)圈接觸表(biǎo)面之間的摩(mó)擦系數，至使軸(zhóu)承早期失(shī)效(xiào)。

（2）型号不對(duì)。潤滑劑型号(hào)不(bú)正确(què)或質量低(dī)劣，達不到(dào)潤滑(huá)的目(mù)的，加快軸(zhóu)承失效。

（3）注入量(liàng)少。潤滑劑量注(zhù)入量過少，潤滑(huá)的作(zuò)用不充足，産生幹摩擦，造(zào)成發熱，從(cóng)而加(jiā)快軸(zhóu)承疲(pí)勞點(diǎn)蝕和磨損，使軸(zhóu)承失效(xiào)。

（4）流失變質。儀(yí)器?設備長(zhǎng)時間封(fēng)存、停放未用(yòng)，造成(chéng)潤滑(huá)劑流失(shī)或(huò)凝固(gù)變質，在(zài)重新啟(qǐ)用設備、儀器時沒有更(gèng)新(xīn)潤滑(huá)劑，加快軸(zhóu)承失效。

（5）密(mì)封錯(cuò)誤。滾(gǔn)動軸承密封形式不(bú)合理、施工手段不正确：淤(yū)雜物(wù)、砂塵、水、化(huà)學劑等污(wū)染物(wù)侵入軸承内部(bù)，運轉時(shí)加劇磨損；于(yú)潤滑劑流(liú)失，失去潤滑作(zuò)用。

2.2 安(ān)裝不當造(zào)成的失效分析(xī)

如安(ān)裝(zhuāng)方法、手(shǒu)段(duàn)不正确，就達(dá)不到(dào)安裝精度(dù)，軸承(chéng)将會(huì)在不正常的狀态下(xià)運行?大大(dà)降低了軸承原(yuán)有的(de)精度、壽(shòu)命和性(xìng)能，造成(chéng)早期失(shī)效。多數軸承失效形(xíng)式都與安(ān)裝有直接(jiē)關系。

（1）裝配(pèi)不标準。軸承裝配時如不按工(gōng)藝(yì)要(yào)求、技(jì)術标(biāo)準進行操(cāo)作，會使軸(zhóu)承零(líng)件損傷、産生變形、同軸(zhóu)度超差(chà)，運行時産(chǎn)生振(zhèn)動、磨(mó)損，降(jiàng)低使(shǐ)用性能、縮短使(shǐ)用壽命。

（2）裝配遊(yóu)隙大。軸(zhóu)承(chéng)裝配時如遊(yóu)隙過大(dà)，滾動體産(chǎn)生較(jiào)大振動，加(jiā)劇滾(gǔn)動體(tǐ)和内、外(wài)圈(quān)滾道(dào)的沖擊，産(chǎn)生塑性(xìng)變形、甚(shèn)至永(yǒng)久變形，加(jiā)快軸(zhóu)承早期失效。

（3）裝(zhuāng)配遊(yóu)隙小(xiǎo)。軸承裝配(pèi)時如遊隙過小，造成(chéng)滾動(dòng)體和内外圈(quān)滾(gǔn)道之間産(chǎn)生摩擦，緻(zhì)使磨損加(jiā)劇、溫(wēn)度升(shēng)高，易出(chū)現燒傷(shāng)、卡死現象。

（4）配合(hé)間隙大。裝(zhuāng)配過(guò)程中，軸承内圈(quān)與傳動軸(zhóu)、外圈(quān)與軸承座孔配合間隙過大，使裝配(pèi)精度下降(jiàng)，容易出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)爬行(háng)現(xiàn)象，使配合表(biǎo)面磨(mó)損加(jiā)劇，旋(xuán)轉精度下(xià)降。

（5）配合間(jiān)隙小(xiǎo)。裝配過(guò)程中，軸承内圈(quān)與(yǔ)傳動(dòng)軸、外(wài)圈與軸承(chéng)座孔配合(hé)間隙(xì)過小(xiǎo)，如果(guǒ)進行(háng)強力裝配(pèi)，易造成内外圈(quān)變形(xíng)，甚至裂(liè)紋、折斷(duàn)，造成(chéng)軸承(chéng)失效(xiào)。

2.3 維護不(bú)當造成的失效(xiào)分(fèn)析

堅(jiān)持日常保(bǎo)養、定(dìng)期維護是延長(zhǎng)軸承(chéng)使用(yòng)壽命(mìng)的重要(yào)手段，否(fǒu)則易造成(chéng)軸承(chéng)的磨(mó)粒磨損、腐(fǔ)蝕、塑(sù)性(xìng)變形等失效形(xíng)式，縮短(duǎn)軸承的使(shǐ)用壽(shòu)命。

（1）潤滑脂使用。使用潤(rùn)滑(huá)脂潤滑的方式，長時(shí)間不維(wéi)護、不檢查，易(yì)使密(mì)封形(xíng)式破壞，造(zào)成(chéng)潤(rùn)滑脂(zhī)流失，如不(bú)能及時加(jiā)入所(suǒ)需潤(rùn)滑脂，形成(chéng)幹摩擦；其次是(shì)容易(yì)進入灰塵(chén)、雜物(wù)、化合(hé)物，使(shǐ)軸承(chéng)加(jiā)快磨損，造成早(zǎo)期(qī)失效(xiào)。

（2）潤滑油使用。使(shǐ)用潤滑油(yóu)潤滑(huá)的方式，長時間不維(wéi)護(hù)、不(bú)檢查(chá)，密封(fēng)容器有缺陷(xiàn)，潤滑油(yóu)漏掉(diào)，刮油(yóu)環、油泵等(děng)起不到給軸承(chéng)供油(yóu)的作用，形成幹摩(mó)擦(cā)，造成(chéng)軸承(chéng)早期失效(xiào)。

（3）外力載荷影(yǐng)響。軸承(chéng)受載荷和(hé)外力(lì)的(de)影(yǐng)響，運(yùn)動過(guò)程中失去原裝備的标準(zhǔn)，如不及時維護、糾正(zhèng)，長(zhǎng)時(shí)間處于非正常狀态(tài)下運行，容(róng)易造(zào)成(chéng)軸承早期失(shī)效。

3　滾動軸承失效的(de)預防(fáng) 

航空(kōng)領域(yù)中，滾動軸(zhóu)承按(àn)使用環境(jìng)、标準和(hé)使(shǐ)用期(qī)限更(gèng)換易損件(jiàn)。但通過(guò)大(dà)數據調查分析，很多(duō)軸承(chéng)失效時沒(méi)有(yǒu)達到預(yù)期的(de)使用壽命。因此(cǐ)，制定(dìng)以下有效(xiào)措施來延(yán)長軸(zhóu)承的使用壽命(mìng)，預防早期(qī)失效(xiào)。

3.1 嚴把(bǎ)滾動軸承的産品質(zhì)量

質量關口(kǒu)要前移(yí)，加大(dà)軸承(chéng)生産(chǎn)環節(jiē)的跟蹤監(jiān)督和質(zhì)量(liàng)檢測，确保(bǎo)成品(pǐn)各項指标達(dá)到(dào)設計要求(qiú)，嚴格的跟蹤監督和(hé)質量(liàng)檢測是預防(fáng)軸(zhóu)承早期失效的(de)重要手段。在裝(zhuāng)配使(shǐ)用(yòng)時(shí)按要求正确啟封軸(zhóu)承，把封存(cún)時的(de)潤滑劑(jì)清洗幹(gàn)淨，重新添加新(xīn)的潤(rùn)滑劑；目視(shì)檢查滾動體有無麻(má)點和變色(sè)，内、外(wài)圈有(yǒu)無磨(mó)損、腐蝕點，保持(chí)架是(shì)否扭曲、斷裂。堅(jiān)決杜絕不(bú)合格産品裝機使用(yòng)。

3.2 提高(gāo)滾動(dòng)軸承的(de)安裝質量

軸(zhóu)承的壽命(mìng)差(chà)異除了取決(jué)于材質、制(zhì)造精度之外(wài)，還(hái)取決于裝配工(gōng)藝。軸(zhóu)承裝配過(guò)程中，應依(yī)據(jù)軸承結(jié)構形式、特點(diǎn)、尺(chǐ)寸精度(dù)、配(pèi)合精(jīng)度而采(cǎi)用相應(yīng)的裝(zhuāng)配方法，受(shòu)力點(diǎn)應直(zhí)接加(jiā)在過盈配合的套圈端面(miàn)上，同時要保(bǎo)證合理(lǐ)的軸承(chéng)間隙，如(rú)果裝(zhuāng)配不當，則(zé)可能會使軸承(chéng)各零件造成損(sǔn)傷，影響(xiǎng)軸承的(de)使用(yòng)性(xìng)能(néng)、壽命(mìng)。

3.3 保持(chí)滾動(dòng)軸承的良(liáng)好潤滑

潤(rùn)滑質量(liàng)的好壞(huài)，直接(jiē)關乎(hū)滾動(dòng)軸承是否能夠(gòu)正常(cháng)運行，對軸(zhóu)承的密(mì)封、防腐、磨損、散熱、緩和(hé)沖擊等諸(zhū)多因素起到決定性的影響(xiǎng)和作用(yòng)。滾動軸(zhóu)承如在工作環境差、條(tiáo)件惡劣(liè)的(de)情況(kuàng)下使用(yòng)，受交變載荷、沖擊載荷(hé)的影響，若選用(yòng)質量不合(hé)格的(de)潤滑油(yóu)、不(bú)達标(biāo)的潤滑脂均會(huì)對軸承運轉産生很(hěn)大負(fù)面影(yǐng)響。因而，正确選(xuǎn)擇潤滑(huá)劑(jì)的類(lèi)型和(hé)牌号、采取(qǔ)科學的潤滑方(fāng)法、嚴格(gé)執行潤(rùn)滑操(cāo)作規(guī)程，保持良好的潤滑(huá)效果、潤滑狀态(tài)是(shì)減(jiǎn)小滾(gǔn)動軸(zhóu)承磨損(sǔn)、腐蝕、膠(jiāo)合等(děng)失效(xiào)的有效措(cuò)施。

3.4 做好滾動軸承的維護(hù)保養(yǎng)

采取(qǔ)合理(lǐ)的軸承密封(fēng)形(xíng)式，保(bǎo)持(chí)良好的(de)密封狀(zhuàng)态，防止(zhǐ)潤滑(huá)劑在運轉(zhuǎn)時流失，防(fáng)止砂(shā)塵、雜物、水(shuǐ)、化學劑等污染(rǎn)物侵入，以免降(jiàng)低潤滑效(xiào)果(guǒ)，加劇軸(zhóu)承的(de)磨損。在日(rì)常維護(hù)中(zhōng)，做好清潔工作，盡可(kě)能不讓污染物(wù)進入軸承内部(bù)。如果發現軸承潤滑劑流失或(huò)被污染，要(yào)立即清洗幹淨，重新加入幹淨潤滑(huá)劑，并(bìng)改善密封(fēng)條件，确保密封(fēng)可靠。

3.5 監控滾動(dòng)軸承的(de)有(yǒu)效運(yùn)行

對(duì)工作中的(de)軸(zhóu)承進行預測(cè)和診斷，是(shì)提高(gāo)軸承可靠(kào)性和(hé)使用壽命的重要手段。軸承預(yù)測和診斷技術(shù)是與高精密(mì)的(de)測試(shì)系統和檢(jiǎn)測手段(duàn)聯系在(zài)一起(qǐ)的(de)，振動儀(yí)、數字溫度(dù)儀、聽(tīng)診器和其(qí)他簡(jiǎn)易儀器可(kě)幫助維修(xiū)人(rén)員檢出有故(gù)障的軸承，使用(yòng)多(duō)種(zhǒng)類型(xíng)的故障監測儀進行(háng)多參(cān)數監測，對準确測出隐蔽(bì)的故障點非(fēi)常有效。通過(guò)先進的儀器設備、方法手(shǒu)段盡早預測和診斷(duàn)軸承的運行狀(zhuàng)态，采(cǎi)取有效措(cuò)施提高軸承的(de)可靠性、使(shǐ)用壽命。

4　結語

在滾動(dòng)軸承(chéng)失(shī)效的分(fèn)析過(guò)程中，通過(guò)收集(jí)失效大數(shù)據，反複探索、研究以獲(huò)得正确(què)的數據(jù)和(hé)結果(guǒ)，找到(dào)真正(zhèng)的原(yuán)因，采取有(yǒu)效措施提高(gāo)使用性(xìng)能、延長(zhǎng)使用壽(shòu)命，确(què)保(bǎo)軸承運行(háng)的可靠性，為保證(zhèng)航空安全助力。

參考文獻(xiàn)略

本文(wén)刊登于(yú)中國(guó)軸協會刊(kān)《軸承工業》2022年第(dì)8期“技術前(qián)沿”欄(lán)目！

（圖(tú)片來源于(yú)網絡）