朱成九，朱愛華

（華東交通大學，南昌　330013）

　　摘　要：對某離心泵軸承的失效進行了分析，結果表明：在內、外溫差較（jiào）大的環境下長年使用，帶冷卻裝置的中（zhōng）空軸承座會產生較大的變形，使軸承工作時外圈受到較（jiào）大的異常載荷（hé），導致溝道（dào）局部的實際載荷遠遠大於所能（néng）承受的設計載（zǎi）荷，引起軸（zhóu）承過早失效。

　　關鍵詞：離心泵軸承；外圈；軸承座；載荷；失（shī）效分析

　　某電廠雙吸冷卻離心泵，型號為（wéi）20SH-13A，轉速800～900r/min，所用軸承為6314/C3，潤滑油為mobiles LIGHT N46，軸承座是冷卻油浴潤滑，設備使用（yòng）時間有5年以上。在更換軸承運行（háng）1個月以後，靠（kào）電機側的軸承組失效，對失效軸承進行更換後，又出現了更為嚴重的情況——軸承座破裂，現（xiàn）對其失（shī）效進行分（fèn）析。

　　1　軸承外觀檢查（chá）

　　雙吸冷卻離心泵結構如圖1所示；其軸（zhóu）承組件結構（gòu）如（rú）圖2所示。

　　對失效的軸承進行外觀檢查，發現保持架已斷裂，並有被異物擠壓的凹痕，鋼（gāng）球表麵有剝落和異物（wù）壓痕，如圖3所示。內溝道整個圓周上有嚴（yán）重的疲勞剝落，如圖4所示（shì），內圈端麵未見異常，內徑麵有輕度蠕動（dòng）腐蝕痕跡。如圖5所示，靠泵側的軸承外圈沿周向存在裂紋，並存在軸（zhóu）向斷裂。對稱方向的外表（biǎo）麵上有嚴重的蠕動腐蝕痕（hén）跡。外圈表麵清晰可見一條（tiáo）軸向直線痕跡。外圈斷口清晰，未（wèi）有研磨痕跡，但有（yǒu）碳化後的黑色油跡（圖6）。

　　2　故障原因分析

　　軸承在安裝投入運（yùn）行的初（chū）期是正（zhèng）常的，這說明安裝過程未對軸承造（zào）成嚴重損傷。在運行一個月後出現異常聲，說明故障是在（zài）運行過程中產生並（bìng）迅速加劇的。

　　按（àn）照電廠提供的（de）運行條（tiáo）件，經（jīng）過驗算可知，使用mobiles LIGH N46號潤滑油進行油浴潤滑，可以滿足軸承的運（yùn）行工況，故障軸承上的黑色碳化油跡也說明潤滑油是充足（zú）的。

　　基於軸承的結構和工作特點，外圈出現深度剝落後，溝道上的受力情況將發生很大的變化（huà），出現破裂趨勢，並隨（suí）之迅（xùn）速擴展（圖7）。斷裂處（chù）的外部痕跡也證明斷裂是從疲勞剝落深處開始的，並（bìng）逐步擴（kuò）展至斷裂。外圈的蠕動腐蝕痕（hén）跡顯（xiǎn）示了該軸承的承載區（qū）域是對稱分布的（de）；而蠕動腐蝕區中的軸向直線痕述晗恰顯（xiǎn）示了該軸承的安裝位置（軸向直線痕跡對應於軸承座的分合麵）和軸承上承載區的異（yì）常情況（圖8）。

　　異常的承載區分布，必然導致溝道上（shàng）的載荷異常，致（zhì）使軸承出現早期疲（pí）勞損傷，並擴展剝落。考慮到水泵工作軸的撓度將影響到軸係的（de）動平衡，會產生更大的離心（xīn）力，施加到軸（zhóu）承上造成軸承過載^[1]。但是，由於軸（zhóu）承是外圈固定，內圈轉動，離心力（偏心徑向載荷）產生的摩擦（cā）痕跡應是外圈滿圓周，內圈集中（zhōng）在偏心（xīn）方向，這與故障軸承的失效情（qíng）況不符。軸承座經（jīng）過多年使用後，由於內、外溫（wēn）差的影響及磨損（sǔn）等因素，軸承座孔尺寸會出（chū）現較大偏差。如存在圓度偏差的軸承座將（jiāng）使外（wài）圈擠壓變形，產生較大異常載（zǎi）荷（圖8），異常載（zǎi）荷由（yóu）外圈通過（guò）鋼球、保持架、內圈傳遞，造成內圈滿圓周摩擦痕跡，外（wài）圈溝（gōu）道上（shàng）出現（xiàn）雙（shuāng）承載區或多承載（zǎi）區（圖9），這（zhè）與故障軸承外圈出現兩處蠕（rú）動腐蝕痕跡，保持架斷裂（liè），整個內圈（quān）溝道麵上出現嚴重的（de）疲（pí）勞剝落現象相吻合。因此，導致軸承早期失效的異常載荷不是由於工作軸的撓度產生的離心力引（yǐn）起，而是其外圈受到異常擠壓變形產生圓度偏差所致。

　　再次（cì）更換軸承，並安裝一個新軸（zhóu）承座後，運行良好。因此，在工作過程中（zhōng），一定要（yào）保證軸承（chéng）與軸承座的良好接（jiē）觸，避（bì）免出現異常載荷。該軸承座串聯安裝了2套軸承，通常要求（qiú）2套軸承經過配（pèi）對後（hòu）再安裝到機器中，同時一定要避免2套軸承的（de）外（wài）徑存在較大偏差，保證其載荷均布，避免早期失效（xiào）。也可將配對軸承支承的軸係改為球麵滾（gǔn）子軸承和CARB圓柱滾子軸承支承的軸係配置（圖10），免去軸承（chéng）的配對處理，同（tóng）時使軸係對工作軸撓度和（hé）兩個軸承座之間的安裝位置的要求大大降低，提高設備（bèi）運行的可靠性。

　　3　結束語

　　根據上述分（fèn）析，造成軸（zhóu）承失效（xiào）的原因為：由（yóu）於帶冷卻的中空軸承座，在內、外溫（wēn）差較大的條件下長年使用，產生較大變形，致使軸承外圈受到異常載（zǎi）荷，使其溝（gōu）道局部的實際載（zǎi）荷遠遠（yuǎn）大於溝道所能承受的設計載荷，導致外溝道接觸點發生深度剝落，Z終造成外圈斷裂。更換了軸承座及軸承後，運轉良好。因（yīn）此，軸承座一旦產生變形，應該及時維修或（huò）更（gèng）換。

　參考文獻：

　　[1]王振華.實用（yòng）軸承（chéng）手冊（cè）[K].上海：上海科學技術文獻出版社，1990.

　　[2]郭（guō）惠俊.SKF軸承綜合型錄[M].上海：上海科學技術出版社，1994.
 

來源：《軸承（chéng）》2009年7期