郭占兵　楊（yáng）誌

（中國南方（fāng）航空工業集團有限公司工程技術部）

　　【摘　要】本文對某發動機軸承及相關（guān）故障件進（jìn）行了宏觀、微觀的分析，通過分析（xī）認為該發動（dòng）機軸（zhóu）承失效是由於潤滑失效（xiào）導致，鼓風機傳動軸、鼓風機進（jìn）氣段等相關故障件是由於軸承潤滑失效（xiào）後導致軸承嚴重磨損失效卡滯所致。

　　【關鍵詞】軸承；潤滑失效；鼓風機；磨損

　　1　概述（shù）

　　某發動機在使用（yòng）後檢查，發現鼓（gǔ）風機進風段組件（安（ān）裝座）後錐體殼體裂開，拆下鼓風機後，發現鼓（gǔ）風機軸斷裂，鼓風機軸承失效。至故障時發動機累計工作34小（xiǎo）時18分。該發動機鼓（gǔ）風機（jī）組件通過附件傳動機匣花鍵帶動鼓風（fēng）機（jī）轉子轉動，軸（zhóu）承座安裝在鼓風機出（chū）口段上支撐鼓風機轉子。軸承內、外套圈材料牌號（hào）為ZGCr15，滾子的（de）材料牌號為Si3N4，保持架材料為酚醛膠布管，軸承采用潤滑脂潤滑。

　　2　試驗（yàn）結果

　　2.1外觀

　　軸承磨損嚴重（chóng），軸承外套（tào）圈已被完全從跑道麵磨斷成兩個部分，一部分掉（diào）落（luò），掉落的外套圈已嚴重變形，表麵（miàn）粗糙不平，粘著現象嚴重，已觀察不到外套圈原有（yǒu）的形貌，另一部分粘結在軸承座上，已經很難分辨，見圖1、圖2。

　　軸承內套圈固定在鼓（gǔ）風機傳動軸上，約1/3跑道麵基本保持原有內套圈形貌，其（qí）跑道麵可見粘著現象，並且靠近螺母一端較靠近葉輪一端嚴重，跑（pǎo）道麵靠（kào）近螺母一（yī）端擋邊位置還可見較明顯的金屬擠出現象；內套（tào）圈其餘2/3磨損嚴重（chóng），並且粘結大量金屬以及出現嚴重的金屬碾壓、擠出現象；嚴重磨損（sǔn）部位殘存（cún）有（yǒu）7粒滾子擠壓後形成的輪廓痕（hén）跡，即7粒滾子在保持架失效散開或分（fèn）解之後堆擠在（zài）內套圈這個磨損的位（wèi）置，與內套圈基本（běn）無相對運動，見（jiàn）圖3，圖4。滾子軸承共有7粒滾子，經外觀及電鏡觀察，滾子完整，無磨損現象，表麵粘附著大量的軸承內外套圈及相關的故障件材（cái）料。

　　2.2高倍檢查

　　軸（zhóu）承外套圈幾乎所有表麵均粘附（fù）有一層鋁合金，心部組織為珠光體，局部碳化物（wù）溶解，見圖5，說明溫度超過其材料（liào）的AC3（838℃），但小於熔化溫（wēn）度（1395～1403℃），且冷卻較慢，即軸承損壞後已缺（quē）潤滑條件，同時（shí）由於高溫使得鋁合金碎塊熔化。

　　2.3成（chéng）分分析

　　經化學定量分析（xī），軸承內（nèi）外套圈成分（fèn）符合相（xiàng）關（guān）技術條件要求。

　　2.4硬度檢查

　　外套圈：端麵HRC59.8，跑道麵HRC61.6；內套圈：端麵HRC58.8；滾子：HV0.11400-1600

　　2.5保（bǎo）持架分（fèn）解溫度檢（jiǎn）查

　　經差熱分析儀測定（dìng）：質量（liàng）明顯損失起（qǐ）始點：341.27℃，終止點：387.35℃。

　　2.6GCr15材料高（gāo）溫拉伸性能

　　不考慮較長時間回火性能下降的影（yǐng）響，直接進（jìn）行高拉試（shì）驗，達到保持架（jià）明顯分解溫度時（350℃左右）其強（qiáng）度水平隻（zhī）相當於室溫的62%左右（相當於HRC46），已明顯軟化。

　　3　分析與討（tǎo）論

　　3.1材質分析

　　從對故障件的軸承進行材質分析，軸承內外套圈及滾子材質正常。
3.2軸承失效模式與過程

　　根據對軸承的分析，軸承外套圈均勻磨削成2段，內（nèi）套圈約2/3磨損嚴重，通過（guò）複原，7粒滾子Z後卡滯階段已堆積在內套（tào）圈2/3磨損嚴重部位（wèi），證明軸承Z後出現了嚴重的超溫卡滯現象，且保持架已（yǐ）分解失效；保（bǎo）持架完全（quán）分解消失後（hòu）由於受力（lì）等因素7粒滾子將堆積在（zài）一起，同時出現卡滯，說明1/3圓周軸承內（nèi）套圈的磨（mó）損在（zài）保（bǎo）持架未完（wán）全分解（jiě）消失前就已（yǐ）經產生，內套圈1/3圓周跑道麵可見粘著現象，並且靠近螺母一端較靠近葉輪一端嚴重，在靠近螺母一端的擋邊（biān）可見較明顯的金屬擠出現象，說明軸承在出現嚴重（chóng）超溫卡滯、保持架分解消失前即（jí）已出現（xiàn）了一（yī）定程（chéng）度的超溫軟化現象，且存在軸向力；軸承保持架為酚醛膠布管，根據同批次軸承保持架分解溫度試驗情況表明，保持架失效是一個隨著溫度的上升而逐漸分解失效（xiào）的過程，其明顯的質量損失溫度（dù）即分解失效溫度為341℃，而通過另外的驗證性試驗表明，GCr15在350℃時其強（qiáng）度為1460MPa，隻相當於室（shì）溫的62%左右（相當於HRC46），已明（míng）顯軟（ruǎn）化。

　　以上情況說明軸承在保持（chí）架分解消失前的磨損階段存（cún）在一個逐漸溫升的過程（chéng），溫升會導致軸承出現粘著、軟化、保持架分解等現象，從1/3內套圈磨損情況（kuàng），可以排除磨粒（lì）磨損或接觸疲勞導致Z終導致粘著卡滯而引起的溫升現象（xiàng），分析認為溫（wēn）升主（zhǔ）要是軸（zhóu）承潤（rùn）滑（huá）失（shī）效造成的。

　　3.3肇事件的判（pàn）斷

　　從以上軸承失效（xiào）的分析可知，軸承磨損過程中出現溫升，溫升Z終導（dǎo）致軸承Z終出現超溫卡滯，其（qí）損傷是一個時間累積的過程。

　　根據對相關損傷件的外觀及（jí）斷口的觀察，及鼓風機傳動軸與鼓風機葉輪、軸承（chéng）等（děng）的配（pèi）合關係、鼓風（fēng）機傳動軸（主動）與軸承（被動）的主被動關係、軸承及相關（guān）件的受力情況以及表麵損（sǔn）傷情況等，確認軸承嚴重磨損失效在先，其餘相（xiàng）關件均為軸承嚴重磨損失效卡滯後出現的二次損傷。

　　4　結論

　　4.1某發動機軸承外套圈及內套圈材質正常；

　　4.2某發動機軸承失效是由於潤（rùn）滑失效導致的；

　　4.3某發動機軸承失效過程是軸承失效使之（zhī）在工（gōng）作中磨損並（bìng）出現溫升→溫升逐步導致軸承粘著、軟化擠出→當溫度升到一定程度保持（chí）架逐（zhú）漸分解失效→7粒（lì）滾子堆積卡（kǎ）滯→2/3軸承內套圈嚴重磨損，外（wài）套圈嚴重磨損。

來源：《山東（dōng）工業技術》2014年第11期