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轴承的破坏形式

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1. 疲劳破坏(接触疲劳)

(1)表现形式

  • 表面剥落(Spalling/Pitting):
    滚动体与滚道接触面因循环应力产生微观裂纹,逐渐扩展形成片状剥落(常见于点蚀或麻点)。

  • 剥落扩展
    从局部剥落发展为大面积剥落,导致振动和噪音增大。

(2)主要原因

  • 载荷过大或 冲击载荷 导致接触应力超过材料疲劳极限。

  • 润滑不良,油膜破裂导致金属直接接触。

  • 材料缺陷(如夹杂物、气泡)加速疲劳裂纹萌生。

(3)预防措施

  • 选择合适承载能力的轴承。

  • 保证良好润滑(如使用极压润滑脂)。

  • 避免过载和冲击载荷。


2. 磨损破坏

(1)表现形式

  • 磨粒磨损
    杂质(灰尘、金属屑)进入轴承,划伤滚道或滚动体表面。

  • 粘着磨损(胶合):
    润滑失效时,金属表面直接接触并粘着撕裂(常见于高速重载工况)。

(2)主要原因

  • 润滑不足或润滑油污染。

  • 密封失效,导致外部颗粒侵入。

  • 装配不当(如轴不对中)。

(3)预防措施

  • 加强密封(如采用迷宫密封或橡胶密封圈)。

  • 定期更换清洁润滑油。

  • 确保装配精度(如控制轴和轴承座的同轴度)。


3. 腐蚀破坏

(1)表现形式

  • 锈蚀
    轴承表面出现红褐色锈斑(尤其在潮湿或酸性环境中)。

  • 微动腐蚀
    配合面因微小振动发生氧化磨损(常见于轴承与轴/座的过盈配合处)。

(2)主要原因

  • 水分或腐蚀性介质侵入(如海水、酸雾)。

  • 长期停机未防护,导致冷凝水积聚。

  • 电流腐蚀(如电焊电流通过轴承)。

(3)预防措施

  • 选用不锈钢轴承或表面镀层(如镀铬)。

  • 储存时涂防锈油,运行时保持润滑密封。

  • 避免杂散电流通过轴承。


4. 塑性变形(压痕)

(1)表现形式

  • 滚道压痕
    滚动体与滚道接触区出现永久性凹坑(静载过载或冲击导致)。

  • 布氏压痕
    装配时敲击不当造成的局部变形。

(2)主要原因

  • 静态载荷过大(如设备长期停机时承受重压)。

  • 安装时暴力敲击

  • 异物卡入(如硬颗粒嵌入滚道)。

(3)预防措施

  • 避免轴承在静止状态下承受极端载荷。

  • 使用液压工具安装,禁止直接锤击。

  • 保持工作环境清洁。


5. 断裂破坏

(1)表现形式

  • 内外圈断裂
    轴承套圈出现径向或轴向裂纹。

  • 滚动体碎裂
    钢球或滚子断裂(常见于陶瓷滚动体)。

(2)主要原因

  • 过大的冲击载荷(如突然卡死)。

  • 配合过紧导致内圈胀裂或外圈压裂。

  • 材料缺陷(如热处理不当)。

(3)预防措施

  • 避免过盈量过大(参考标准配合公差)。

  • 控制冲击载荷(如加装减震装置)。

  • 选择高韧性材料(如渗碳钢)。


6. 过热失效(烧伤)

(1)表现形式

  • 表面变色(蓝色或黑色):
    因高温导致材料回火或氧化。

  • 润滑脂碳化
    高温下润滑脂干涸结块。

(2)主要原因

  • 润滑不足或润滑脂选型错误(如高速下油脂黏度过高)。

  • 高速运转导致温升过高。

  • 冷却不良(如风机轴承散热不足)。

(3)预防措施

  • 选用高速润滑脂或油雾润滑。

  • 监控轴承温度(建议<90℃)。

  • 改善散热条件(如增加散热鳍片)。


7. 电流腐蚀(电蚀)

(1)表现形式

  • 波纹状蚀坑
    电流通过时产生电火花腐蚀滚道表面(常见于变频电机轴承)。

  • 润滑脂导电变质

(2)主要原因

  • 轴电流(如变频器产生的高频漏电流)。

(3)预防措施

  • 使用绝缘轴承(如陶瓷滚动体或绝缘涂层)。

  • 加装接地碳刷或旁路导电装置。


总结:轴承破坏的主要原因

破坏类型    
主要原因    
典型表现    
预防方法    
疲劳
循环应力、润滑不良    
剥落、麻点    
优化载荷、加强润滑    
磨损
杂质侵入、润滑不足    
划痕、胶合    
密封防尘、定期换油    
腐蚀
水分、酸碱介质    
锈斑、微动磨损    
防锈处理、避免潮湿    
塑性变形
过载、冲击    
压痕、凹坑    
规范安装、避免静载过载    
断裂
冲击、配合过紧    
裂纹、碎裂    
控制过盈量、减震    
过热
高速、润滑失效    
变色、油脂碳化    
改善散热、选用耐高温油脂    
电蚀
轴电流    
波纹状蚀坑    
绝缘处理、接地    



关键建议

  • 定期维护:检查润滑状态、振动和温度。

  • 正确安装:使用专用工具,避免敲击。

  • 工况匹配:根据载荷、转速、环境选择轴承类型(如深沟球轴承、圆柱滚子轴承等)。

通过分析破坏形式,可针对性改进设计和使用方式,大幅延长轴承寿命。


在相同尺寸的轴承中,静载承受力(基本额定静载荷)的大小主要取决于轴承的类型和设计。以下是常见轴承类型的静载能力对比及选择建议:

1. 滚子轴承 > 球轴承

  • 圆锥滚子轴承圆柱滚子轴承调心滚子轴承的静载能力通常显著高于同尺寸的球轴承(如深沟球轴承、角接触球轴承)。

    • 原因:滚子与滚道是线接触,接触面积更大,应力分布更均匀。

    • 举例:相同内径下,圆柱滚子轴承的静载能力可能是深沟球轴承的2-3倍。

2. 球轴承中的静载排序

  • 角接触球轴承 > 深沟球轴承

    • 角接触轴承因接触角设计,能承受更高的轴向和径向组合载荷。

  • 推力球轴承(仅轴向静载)的轴向静载能力可能较高,但径向静载能力几乎为零。

3. 特殊高静载设计

  • 满装滚子轴承(无保持架):因滚动体数量更多,静载能力进一步提升,但转速受限。

  • 推力圆柱滚子轴承:专为高轴向静载设计(如重型垂直轴应用)。

选择建议

  1. 纯径向静载:优先选圆柱滚子轴承(如NU、NJ型)。

  2. 组合载荷:选圆锥滚子轴承调心滚子轴承(后者还能容忍不对中)。

  3. 紧凑型需求:角接触球轴承(成对使用可提升静载能力)。

注意事项

  • 静载能力需参考轴承手册中的基本额定静载荷(C₀)值。

  • 实际应用中需考虑安全系数,避免冲击载荷或极端工况导致变形。


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来源:机电君
振动疲劳断裂裂纹电机材料控制装配
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2025-07-10
最近编辑:1天前
ErNan.Chen🍃
硕士 | CAE工程师 即物而穷其理
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Workben对称模型分析

结构分析过程,由于设计的美观以及稳定,经常遇到对称模型。 这里的对称包括: 几何对称:如轴对称(管道、压力容器)、平面对称(机翼、桥梁)、旋转对称(齿轮、风扇) 载荷对称:均布载荷、对称温度场、中心对称受力(均匀受压的圆盘)当然偶尔用对称分析还能装一下,满足小小虚荣。对称模型具有以下核心优势: 1. 计算效率大幅提升 减少计算规模:对称模型只需分析原始模型的 1/2、1/4 甚至 1/8,网格数量和求解自由度成倍降低。 缩短求解时间:计算时间可减少 50%~90%(取决于对称性利用程度),尤其对大型模型或非线性分析(如接触、塑性)效果显著。 2. 建模与网格划分简化 几何简化:仅需构建对称部分,避免复杂整体建模(如旋转对称的涡轮叶片、对称支撑结构)。 网格优化:对称面附近的网格更易控制质量,减少扭曲单元(如六面体网格划分更高效)。 3. 边界条件设置便捷 对称边界条件:Workbench 自动识别对称面,施加 无摩擦约束(对称支撑) 或 周期性条件,无需手动定义复杂约束。 对称支撑(Symmetry Support):限制法向位移,允许切向自由变形。 反对称支撑(Antisymmetric Support):限制切向位移,允许法向自由变形(如弯曲问题)。举例1/4圆环模型(圆周) 建立模型如下图所示: 1.打开workbench,拉入静力分析,导入模型,双击Setup 进入操作界面 2.利用圆弧建立圆柱坐标系,这里需要注意圆柱坐标系Z轴方向需要调整为高度方向 3.Model-insert Symmetry 4.Symmetry-insert-Cyclic Region;设置相应的对象,选择首尾面,圆柱坐标系 5.Mesh,这里演示,就直接生成,就可以看到整个圆环网格 6.没有看到?Display-Show-Visual Expansion打开,恭喜你,看到了 7.随便加载看个结果,这里就随便操作了(案例中固定底面,外表面施加压力向外) 8.什么?结果不是圆环? 9.Solution-Cyclic Solution Display-设置Number od Sections,就是需要重新计算, 再次查看结果,有了 10.打完收工 举例1/4圆环模型(对称面)建立模型如下图所示: 1.打开workbench,拉入静力分析,导入模型,双击Setup 进入操作界面 2.利用对称面建立局部笛卡尔直角坐标系 3.Model-insert Symmetry 4.Symmetry-insert-Symmetry Region;设置相应的对象,选择对称面,局部坐标系,对称面的法向 5.设置Details of Symmetry,案例中对称面方向是局部坐标系的X轴,所以ΔX设置一个极小值0.001mm 如果不设置将会发现没有对称效果 如果设置其他方向会发现是线性阵列 如果设置值较大会发现..自己试试 6.怎么没有看到设置的参数?空白的?打开workbench-Tool-Options-Appearance-拉到最后-勾选Beta Options-恭喜你可以设置了 7.Mesh,这里演示,就直接生成,就可以看到对称的结构了; 8.随便加载看个结果,这里就随便操作了(案例中固定底面,外表面施加压力向外) 9.打完收工举例1/4圆环模型(线性阵列)大家自行尝试吧,我猜基本上都大同小异,不再赘述了。如果真的有不一样,大家留言我再补发教程。公众 号:机电君来源:机电君

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