作者：孫世平

　　圓錐滾子軸承通常由外圈、內(nèi)圈、滾子和保持架組成，其中，內(nèi)圈、滾子和保持架裝配鉚合后形成內(nèi)組件，而外圈則是可分離的。軸承轉(zhuǎn)動時，滾子與內(nèi)外套圈滾道都受到很大的交變接觸應(yīng)力，其工作表面易產(chǎn)生金屬疲勞現(xiàn)象。實踐證明，有適當(dāng)?shù)臐櫥兔芊狻惭b和維護(hù)條件正常時，絕大多數(shù)軸承能達(dá)到預(yù)期壽命，其失效形式為承受交變應(yīng)力作用而發(fā)生的接觸疲勞失效。但在軸承安裝、使用和維護(hù)過程中如發(fā)生不正確的操作，或與軸承相關(guān)的工件表面幾何形狀超差，達(dá)到外圈變形多裝鋼球的目的，裝配角能到達(dá)193°－194°。
　　優(yōu)化成果比較和滾動軸承技術(shù)發(fā)展
　　通過對軸承行業(yè)的現(xiàn)狀進(jìn)行類比發(fā)現(xiàn)，軸承生產(chǎn)企業(yè)分為三類：
　　類：國內(nèi)大多數(shù)廠家還沒有優(yōu)化設(shè)計的意識，大多為仿制或測繪國外的產(chǎn)品設(shè)計。
　　第二類：以德國舍弗勒和日本軸承公司群體為代表，已經(jīng)完成了以離散鋼球為基礎(chǔ)的產(chǎn)品優(yōu)化。
　　第三類：以瑞典SKF公司為代表，開發(fā)的連續(xù)直徑鋼球為基礎(chǔ)的產(chǎn)品優(yōu)化。
　　假設(shè)以同樣外負(fù)載工況條件下計算，通過優(yōu)化Cr而獲得的產(chǎn)品在實際使用壽命中的提高。由于Cr同壽命存在三次方的關(guān)系，對于較小的Cr提高，體現(xiàn)在壽命上的性能卻是十分顯著。
　　以型號6308軸承為例，國內(nèi)企業(yè)基本額定載荷37000N，相同工況條件下的壽命為48510h。而日本和德國的經(jīng)過鋼球離散優(yōu)化設(shè)計的軸承基本額定載荷達(dá)到40800N，工況條件下的壽命為64010h，比我國同類產(chǎn)品壽命增加了24.21%。瑞典SKF經(jīng)過鋼球連續(xù)優(yōu)化設(shè)計的軸承基本額定載荷達(dá)到41800N，工況條件下的壽命為68830h，又比日本和德國的同類產(chǎn)品壽命增加了7%。
　　優(yōu)化設(shè)計在提高產(chǎn)品本身使用壽命的同時為客戶提供了更可靠的性能，并且顯著減低了客戶的使用成本。
　　滾動軸承優(yōu)化設(shè)計總結(jié)
　　這里指出，軸承的優(yōu)化設(shè)計是以一種科學(xué)合理的設(shè)計方法，它能夠在一定程度上提高軸承的性能，但是我們也應(yīng)該看到，我國軸承的質(zhì)量同國外大公司仍然在其他方面存在著差距，包括新產(chǎn)品開發(fā)、結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料、工藝、潤滑劑和密封性，而軸承的產(chǎn)品質(zhì)量和Z終實際壽命是以上各因素的綜合體現(xiàn)。
　　圓錐滾子軸承通常由外圈、內(nèi)圈、滾子和保持架組成，其中，內(nèi)圈、滾子和保持架裝配鉚合后形成內(nèi)組件，而外圈則是可分離的。軸承轉(zhuǎn)動時，滾子與內(nèi)外套圈滾道都受到很大的交變接觸應(yīng)力，其工作表面易產(chǎn)生金屬疲勞現(xiàn)象。實踐證明，有適當(dāng)?shù)臐櫥兔芊狻惭b和維護(hù)條件正常時，絕大多數(shù)軸承能達(dá)到預(yù)期壽命，其失效形式為承受交變應(yīng)力作用而發(fā)生的接觸疲勞失效。但在軸承安裝、使用和維護(hù)過程中如發(fā)生不正確的操作，或與軸承相關(guān)的工件表面幾何形狀超差，都可能造成軸承的早期失效。
　　與軸承配合工件的尺寸、形狀及位置精度不合格引起的損壞
　　若工件軸和外殼孔的擋肩對配合表面不垂直，或軸承定位面的粗糙度不合格以及由于軸彎曲，都將造成軸承內(nèi)圈和外圈軸線的相互歪斜而引起套圈和滾子滾動表面局部接觸應(yīng)力顯著增大，進(jìn)而產(chǎn)生疲勞剝落，發(fā)生早期損壞。
　　若工件外殼孔呈橢圓形或錐形，會使套圈產(chǎn)生變形并危及滾道，進(jìn)而引起滾道過早磨損和疲勞破壞。同樣，工件軸與軸承的配合軸頸若幾何形狀不正確也將造成軸承內(nèi)圈滾道的損壞。如軸徑過大，則可能造成內(nèi)圈破裂；如外殼孔徑過大，則造成外圈的松動并產(chǎn)生打滑，進(jìn)而加劇外殼孔和外圈外徑的磨損。
　　安裝操作方式不當(dāng)造成的損壞
　　由于圓錐滾子軸承的內(nèi)組件和外圈是分別在軸上和外殼內(nèi)安裝的，裝配時由于歪斜、沖擊或裝配用力過大等均可使套圈滾道及滾子受到損傷，這種損傷即使很小，也會加劇滾道的破壞。如滾子上有磕碰傷，軸承轉(zhuǎn)動后也將造成套圈滾道的損傷。
　　在安裝過程中如采用壓入方式進(jìn)行軸承的裝配，必須使用專用的套筒工具。裝配時若直接通過鐵棒用力敲打套圈，可能使套圈產(chǎn)生裂紋或造成端面的損壞，甚至造成內(nèi)圈擋邊的崩裂。如尚未制作專用套筒工具，為避免裂紋的產(chǎn)生，安裝時不應(yīng)用鐵棒直接對套圈進(jìn)行敲打，而必須加以銅制襯墊進(jìn)行。
　　使用專用的套筒工具進(jìn)行內(nèi)組件的裝配時，應(yīng)注意套筒的內(nèi)外徑尺寸，否則可能使套筒壓在保持架端面上造成保持架的變形，變形嚴(yán)重時可能造成滾子散落。
　　在搬運(yùn)和裝配時如不小心使軸承內(nèi)組件掉落地面或受到碰撞，將造成保持架的變形，使?jié)L子受卡，影響軸承的轉(zhuǎn)動靈活性，進(jìn)而產(chǎn)生發(fā)熱和燒傷現(xiàn)象，Z終造成保持架扭曲變形而使軸承失效。
　　軸承安裝后外圈與內(nèi)組件間游隙的調(diào)整也非常重要，如游隙過小，則導(dǎo)致溫升過高，加快磨損甚至咬死；游隙過大，將產(chǎn)生附加徑向圓跳動和軸向竄動，造成滾子與外圈滾道的相對位移并引起不均勻的局部磨損，產(chǎn)生音響沖擊。只有調(diào)整適當(dāng)，才能保證正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
　　使用維護(hù)不當(dāng)造成的損壞
　　軸承工作時，如潤滑油不足，將造成工作面金屬與金屬的直接接觸而引起擦傷，并產(chǎn)生發(fā)熱和燒傷，降低軸承原有的硬度進(jìn)而造成粘著磨損，Z終導(dǎo)致軸承失效。
　　軸承安裝前如工件未清理干凈或添加的潤滑油不清潔（如混有沙子、灰塵、臟物等），或因密封不可靠以及在多塵的環(huán)境中工作時，一些硬質(zhì)顆粒進(jìn)入軸承滾道將引起磨粒磨損，其表面呈現(xiàn)細(xì)槽痕跡或細(xì)小的麻點，使軸承的游隙加大，精度降低，并縮短了使用壽命。
　　軸承在使用中如受到過大的靜載荷或沖擊載荷的作用，很可能使內(nèi)外圈和滾子的接觸處產(chǎn)生不均勻的塑性變形——壓痕。壓痕的出現(xiàn)，會使軸承的振動和噪聲增大，溫度升高，磨損加劇，進(jìn)而產(chǎn)生嚴(yán)重的剝落，使軸承失效。這種情況多發(fā)生在轉(zhuǎn)速較低或擺動的軸承。
　　軸承在潮濕的介質(zhì)以及有酸蒸氣和其他引起金屬腐蝕的物質(zhì)環(huán)境中工作，如軸承的密封不好，可能造成銹蝕。銹蝕的產(chǎn)物和潤滑油混合一起會對滾道和滾動體的工作表面造成腐蝕磨損，并引發(fā)表面剝落。
　　軸承在使用中如有電流通過軸承，電流可能擊穿軸承油膜，產(chǎn)生電火花，從而造成表面熔融，形成小凹坑或條形坑。
　　結(jié)語
　　為使軸承能正常工作并達(dá)到預(yù)期壽命，在選用軸承時，應(yīng)針對軸承的主要失效形式進(jìn)行必要的計算。對于一般運(yùn)轉(zhuǎn)的軸承，應(yīng)根據(jù)接觸疲勞失效，按額定動載荷進(jìn)行壽命計算。對于高速軸承，除進(jìn)行壽命計算外，還要進(jìn)行必要的極限轉(zhuǎn)速校核。對于轉(zhuǎn)速較低的軸承，要進(jìn)行靜強(qiáng)度計算，以防止塑性變形的發(fā)生。軸承發(fā)生早期失效后，要細(xì)心觀察損壞的情況，分析產(chǎn)生的原因，采取必要的改進(jìn)措施。此外，軸承組合結(jié)構(gòu)設(shè)計要合理，要保證充分的潤滑和可靠的密封，這對提高軸承的壽命和保證正常工作是非常重要的。

來源：《現(xiàn)代零部件》