2012新版关于如何延长角接触轴承寿命的常用方法及轴承质量判断

摘要： 自然界苛刻的工作条件会导致角接触轴承的失效，但是如果遵循一些简单的规则，角接触轴承正常运转的机会是能够被提高的。在角接触轴承的使用过程当中，过分的忽视会导致角接触轴承的过热现象，也可能使角接触轴承不能够再被使用，甚至完全的破坏。但是一个被损坏的角接触轴承，会留下它为什么被损坏的线索。通过一些细致的侦察工作，我们可以采取行动来避免角接触轴承的再次失效。 关键词： 角接触轴承 失效 寿命

导致角接触轴承失效的原因很多，但常见的是不正确的使用、污染、润滑剂使用不当、装卸或搬运时的损伤及安装误差等。诊断失效的原因并不困难，因为根据角接触轴承上留下的痕迹可以确定角接触轴承失效的原因。

然而，当事后的调查分析提供出宝贵的信息时，最好首先通过正确地选定角接触轴承来完全避免失效的发生。为了做到这一点，再考察一下制造厂商的尺寸定位指南和所选角接触轴承的使用特点是非常重要的。 1 角接触轴承失效的原因

在推力滚子角接触轴承的失效中约有40%是由灰尘、脏物、碎屑的污染以及腐蚀造成的。污染通常是由不正确的使用和不良的使用环境造成的，它还会引起扭矩和噪声的问题。由环境和污染所产生的角接触轴承失效是可以预防的，而且通过简单的肉眼观察是可以确定产生这类失效的原因。

通过失效后的分析可以得知对已经失效的或将要失效的角接触轴承应该在哪些方面进行查看。弄清诸如剥蚀和疲劳破坏一类失效的机理，有助于消除问题的根源。

只要使用和安装合理，角接触轴承的剥蚀是容易避免的。剥蚀的特征是在角接触轴承圈滚道上留有由冲击载荷或不正确的安装产生的压痕。剥蚀通常是在载荷超过材料屈服极限时发生的。如果安装不正确从而使某一载荷横穿角接触轴承圈也会产生剥蚀。角接触轴承圈上的压坑还会产生噪声、振动和附加扭矩。 类似的一种缺陷是当角接触轴承不旋转时由于滚珠在角接触轴承圈间振动而产生的椭圆形压痕。这种破坏称为低荷振蚀。这种破坏在运输中的设备和不工作时仍振动的设备中都会产生。此外，低荷振蚀产生的碎屑的作用就象磨粒一样，会进一步损害角接触轴承。与剥蚀不同，低荷振蚀的特征通常是由于滚动振磨损腐蚀在润滑剂中会产生淡红色。

消除振动源并保持良好的角接触轴承润滑可以防止低荷振蚀。给设备加隔离垫或对底座进行隔离可以减轻环境的振动。另外在角接触轴承上加一个较小的预载荷不仅有助于滚珠和角接触轴承圈保持紧密的接触，并且对防止在设备运输中产生的低荷振蚀也有帮助。

造成角接触轴承卡住的原因是缺少内隙、润滑不当和载荷过大。在卡住之前，过大的摩擦和热量使角接触轴承钢软化。过热的角接触轴承通常会改变颜色，一般会变成蓝黑色或淡黄色。摩擦还会使保持架受力，这会破坏支承架，并加速角接触轴承的失效。

材料过早出现疲劳破坏是由重载后过大的预载引起的。如果这些条件不可避免，就应仔细计算角接触轴承寿命，以制定一个维护计划。

另一个解决办法是更换材料。若标准的角接触轴承材料不能保证足够的角接触轴承寿命，就应当采用特殊的材料。另外，如果这个问题是由于载荷过大造成的，就应该采用抗载能力更强或其他结构的角接触轴承。 蠕动不象过早疲劳那样普遍。角接触轴承的蠕动是由于轴和内圈之间的间隙过大造成的。蠕动的害处很大，它不仅损害角接触轴承，也破坏其他零件。

蠕动的明显特征是划痕、擦痕或轴与内圈的颜色变化。为了防止蠕动，应该先用肉眼检查一下角接触轴承箱件和轴的配件。

蠕动与安装不正有关。如果角接触轴承圈不正或翘起，滚珠将沿着一个非圆周轨道运动。这个问题是由于安装不正确或公差不正确或角接触轴承安装现场的垂直度不够造成的。如果偏斜超过0.25°，角接触轴承就会过早地失效。

检查润滑剂的污染比检查装配不正或蠕动要困难得多。污染的特征是使角接触轴承过早的出现磨损。润滑剂中的固体杂质就象磨粒一样。如果滚珠和保持架之间润滑不良也会磨损并削弱保持架。在这种情况下，润滑对于完全加工形式的保持架来说是至关重要的。相比之下，带状或冠状保持架能较容易地使润滑剂到达全部表面。

锈是湿气污染的一种形式，它的出现常常表明材料选择不当。如果某一材料经检验适合工作要求，那么防止生锈的最简单的方法是给角接触轴承包装起来，直到安装使用时才打开包装。 2 避免失效的方法

解决角接触轴承失效问题的最好办法就是避免失效发生。这可以在选用过程中通过考虑关键性能特征来实现。这些特征包括噪声、起动和运转扭矩、刚性、非重复性振摆以及推力滚子和轴向间隙。

扭矩要求是由润滑剂、保持架、角接触轴承圈质量（弯曲部分的圆度和表面加工质量）以及是否使用密封或遮护装置来决定。润滑剂的粘度必须认真加以选择，因为不适宜的润滑剂会产生过大的扭矩，这在小型角接触轴承中尤其如此。另外，不同的润滑剂的噪声特性也不一样。举例来说，润滑脂产生的噪声比润滑油大一些。因此，要根据不同的用途来选用润滑剂。

在角接触轴承转动过程中，如果内圈和外圈之间存在一个随机的偏心距，就会产生与凸轮运动非常相似的非重复性振摆（NRR）。保持架的尺寸误差和角接触轴承圈与滚珠的偏心都会引起NRR。和重复性振摆不同的是，NRR是没有办法进行补偿的。

在工业中一般是根据具体的应用来选择不同类型和精度等级的角接触轴承。例如，当要求振摆最小时，角接触轴承的非重复性振摆不能超过0.3滚动米。同样，机床主轴只能容许最小的振摆，以保证切削精度。因此在机床的应用中应该使用非重复性振摆较小的角接触轴承。

在许多工业产品中，污染是不可避免的，因此常用密封或遮护装置来保护角接触轴承，使其免受灰尘或脏物的侵蚀。但是，由于角接触轴承内外圈的运动，使角接触轴承的密封不可能达到完美的程度，因此润滑油的泄漏和污染始终是一个未能解决的问题。

一旦角接触轴承受到污染，润滑剂就要变质，运行噪声也随之变大。如果角接触轴承过热，它将会卡住。当污染物处于滚珠和角接触轴承圈之间时，其作用和金属表面之间的磨粒一样，会使角接触轴承磨损。采用密封和遮护装置来挡开脏物是控制污染的一种方法。

噪声是反映角接触轴承质量的一个指标。角接触轴承的性能可以用不同的噪声等级来表示。

噪声的分析是用安德逊计进行的，该仪器在角接触轴承生产中可用来控制质量，也可对失效的角接触轴承进行分析。将一传感器连接在角接触轴承外圈上，而内圈在心轴以1800r/min的转速旋转。测量噪声的单位为anderon。即用um/rad表示的角接触轴承位移。

根据经验，观察者可以根据声音辨别出滚动小的缺陷。例如，灰尘产生的是不规则的劈啪声；滚珠划痕产生一种连续的爆破声，确定这种划痕最困难；内圈损伤通常产生连续的高频噪声，而外圈损伤则产生一种间歇的声音。

角接触轴承缺陷可以通过其频率特性进一步加以鉴定。通常角接触轴承缺陷被分为低、中、高三个波段。缺陷还可以根据角接触轴承每转动一周出现的不规则变化的次数加以鉴定。

低频噪声是长波段不规则变化的结果。角接触轴承每转一周这种不规则变化可出现1.6~10次，它们是由各种干涉（例如角接触轴承圈滚道上的凹坑）引起的。可察觉的凹坑是一种制造缺陷，它是在制造过程中由于多爪卡盘夹的太紧而形成的。

中频噪声的特征是角接触轴承每旋转一周不规则变化出现10~60次。这种缺陷是由在角接触轴承圈和滚珠的磨削加工中出现的振动引起的。角接触轴承每旋转一周高频不规则变化出现60~300次，它表明角接触轴承上存在着密集的振痕或大面积的粗糙不平。

利用角接触轴承的噪声特性对角接触轴承进行分类，用户除了可以确定大多数厂商所使用的ABEC标准外，还可确定角接触轴承的噪声等级。ABEC标准只定义了诸如孔、外径、振摆等尺寸公差。随着ABEC级别的增加（从3增到9），公差逐渐变小。但ABEC等级并不能反映其他角接触轴承特性，如角接触轴承圈质量、粗糙度、噪声等。因此，噪声等级的划分有助于工业标准的改进。

轴承是生活中必不可少的东西，生活中很多地方都要用到轴承，轴承的好坏直接影响到产品的整体性能，现在我就来告诉大家如何辨别角接触轴承质量的好坏。 如何辨别角接触轴承质量好坏

辨别角接触轴承质量的方法三要素如下：

1.看。观察角接触轴承加工面，劣质角接触轴承表面粗糙，倒角不均匀。优质角接触轴承表面加工细腻光滑，倒角均匀

2.转。一只手握住角接触轴承内圈，另一只手旋转该角接触轴承的外圈，劣质角接触轴承在转动时 能感觉到在角接触轴承沟道内有异物的存在，选择不流畅。优质角接触轴承旋转起来平稳而 流畅，没有阻挡感

3.听。角接触轴承在运转时，劣质角接触轴承存在“嚓嚓”的摩擦声，而优质角接触轴承不存在 角接触轴承配置方式的选择

通常，轴是以两个角接触轴承在径向和轴向进行支撑的，此时，将一侧的角接触轴承称为固定侧角接触轴承，它承受径向和轴向两种负荷，起固定轴与角接触轴承箱之间的相对轴向位移的作用。将另一侧称之为自由侧，仅承受径向负荷，轴向可以相对移动，以此解决因温度变化而产生的轴的伸缩部题和安装角接触轴承的间隔误差。

对于固定侧角接触轴承，需选择可用滚动面在轴向移动（如圆柱滚子角接触轴承）或以装配面移动（如向心球角接触轴承）的角接触轴承。在比较短的轴上，固定侧与自由侧无甚别的情况下，使用只单向固定轴向移动的角接触轴承（如向心推力球角接触轴承）。 高速角接触轴承的安装配合与调整

高速角接触轴承的配合和游隙由于高速角接触轴承既要按高精度角接触轴承要求，又要按高温角接触轴承要求，所以在考虑其配合和游隙时，要顾及下面两点：

(1)由常温升至高温时的尺寸变化和硬度变化；(2)高速下离心力所引起的力系变化和形状变化。 总之，在高速、高温的条件下，从配合和游隙的选择上要力求保持角接触轴承的精度和工作性能，这是有难度的。

为了保证角接触轴承安装后的滚道变形小，过盈配合的过盈量不能取得太大，而高速下的离心力和高温下的热膨胀，或是抵销配合表面的法向压力。或是使配合面松弛，因此过盈量必须在考虑上述两种因素的前提下审慎地加以计算，在常温常速下有效的过盈量对于高速角接触轴承可能是无效的。

如果计算结果这个矛盾太大(通常只有在超高速下才有这种情况)，只有采取环下润滑法与静压润滑法并用的双重润滑措施，而这种方案有可能使角接触轴承的dmn值突破300万的大关。

在考虑高速角接触轴承游隙时不但要考虑上述各项因素，而且要考虑轴的热伸长对游隙的影响，要求角接触轴承在工作状态下，即在工作温度下有最佳的游隙，而这种游隙是在内、外圈球沟中心精确对位的状态下形成的。由于高速角接触轴承力求降低相对滑动和内部摩擦，最好不要采用将内、外圈沿轴向相对错位的方法来调整球角接触轴承的游隙。

在考虑角接触轴承的配合过盈量和游隙时，要注意到材料在高温下变得松软而容易变形的特点，以及多次由常温到高温的温度改变引起一定永久变形的可能性。 2.对主机相关零件的要求

高速角接触轴承要求角接触轴承所在回转系统经过精密的动平衡，轴与座孔安装角接触轴承的部位应具有高于一般要求的尺寸精度和形位精度，特别是同轴度和挡肩对座孔或轴颈的垂直度，而在考虑这些问题的时候，同样必须注意到角接触轴承运转时的高速因素和高温因素。

轴支承系统既要求刚性高，又要求质量尽可能地轻，为克服这个矛盾，可以采取诸如降低表面粗糙度和提高表面强化等措施以提高支承刚度，利用空心轴以减少系统质量等。

3.超高速角接触轴承的开发实例兹以超高速HA型圆锥滚子角接触轴承的开发为例。 (1)问题的提出

在燃气轮机及某些机床及工程机械中，高速而且轴向负荷大，使用球角接触轴承则使用寿命过短，使用短圆柱滚子角接触轴承则轴向负荷能力不足，轴向游隙难于调整，希望利用圆锥滚子角接触轴承突破这个难题。

(2)必须解决的技术关键

提高圆锥滚子角接触轴承高速限制的技术关键在于改进内圈大挡边与滚子大端面间的润滑状态，这个部位在高速时最易发生剧烈磨损和烧伤，是限制其高速化的主要原因。 (3)解决办法

普通结构的圆锥滚子角接触轴承中，润滑油的流通路线在内圈大挡边与滚子大端面接触部位很难得到润滑油，而此部位相对滑动大，恰恰又最需要润滑油。

因此，日本等国开发了HA型圆锥滚子角接触轴承，这种角接触轴承挡边在外圈，这样流通的润滑油就能润滑外圈挡边和滚子大端面的接触部位，同时此处即使在静止时也能储存些油，避免了起动时贫油烧伤的事故，但外圈挡边上按需要开设几个排油孔，以避免油无排出通道，潴留于某部位造成油搅拌的动力损失和温升过高。由于内圈无挡边，温度有所降低，因而减少了内圈与轴之间配合面间发生蠕动的可能性。这种结构的角接触轴承对保持架采用外圈引导方式，使得保持架能较平稳地引导滚子不致歪斜地正常运转，避免发生振动和过度磨损，这也有利于高速 (4)能达到的效果

这种HA型角接触轴承的dmn值可达200万，比普通结构的提高两倍，例如用于燃气轮机减速器主轴的这种角接触轴承(型号为I-IA30205)，在轴向负荷1000N的条件下，保证有2L／min的给油量对角接触轴承实行循环供给4号透平油，其工作转速可达6万转而不致出现烧伤 角接触轴承表面磨削缺陷原因以及对策

角接触轴承在磨加工过程中，其工作表面是通过高速旋转的砂轮进行磨削的，因此在磨削时如果不按作业指导书进行操作和调整设备，就会在角接触轴承工作表面出现种种缺陷，以致影响角接触轴承的整体质量。角接触轴承在精密磨削时，由于粗糙要求很高，工作表面出现的磨削痕迹往往能用肉眼观察到其表面磨削痕迹主要有以下几种。

表现出现交叉螺旋线痕迹出现这种痕迹的原因主要是由于砂轮的母线平直性差，存在凹凸现象，在磨削时，砂轮与工件仅是部分接触，当工件或砂轮数次往返运动后，在工件表现就会再现交叉螺旋线且肉眼可以观察到。这些螺旋线的螺距与工件台速度、工件转速大小有关，同时也与砂轮轴心线和工作台导轨不平行有关。

(一)螺旋线形成的主要原因

1.砂轮修整不良，边角未倒角，未使用冷却液进行修整； 2.工作台导轨导润滑油过多，致使工作台漂浮； 3.机床精度不好；