圓錐滾子軸承是滾動軸承中常見的類型之一，使用過程中失效形式是常見的故障，圓錐滾子軸承失效種類很復(fù)雜，軸承失效的形式也很多，原因也很復(fù)雜，為了能更佳的了解其中的一種失效形式，中華軸承網(wǎng)（簡稱：華軸網(wǎng)）下面給大家分享的是圓錐滾子軸承的早期失效形式和相關(guān)檢測分析。

1、圓錐滾子軸承的介紹

如圖1所示，圓錐滾子軸承一般可承受較重的徑向和軸向聯(lián)合字載荷，也可承受純軸向載荷，主要取決于軸承接觸角的大小，接觸角越大，軸向承載能力越高。

圖1 圓錐滾子軸承

2、圓錐滾子軸承早期失效形式描述

此圓錐滾子軸承是裝配在某型車車橋的主動柱齒輪兩側(cè)的，齒輪兩側(cè)各安裝一套該軸承。通過與該車技術(shù)員溝通，了解到該型號軸承在使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)軸承過燒、保持架斷裂、軸承內(nèi)圈與滾子損壞等現(xiàn)象，具體的損壞形式為：故障軸承損壞嚴重，軸承內(nèi)圈滾道有光亮狀剝落痕跡，大擋邊外翻且已磨失，小擋邊外翻（如圖2、3所示），內(nèi)徑一側(cè)有帶深度軸花鍵壓痕（如圖4所示）。

圖2 內(nèi)圈損壞嚴重且大擋邊外翻

圖3 內(nèi)圈小擋邊外翻

圖4 內(nèi)徑存在有深度貫穿壓痕

3、圓錐滾子軸承失效形式分析

磨損是指在使用過程中，兩個滑動或滾動與滑動接觸表面的微凸體相互作用，造成材料的不斷移失，主要分為磨粒磨損和粘著磨損兩方面。磨粒磨損是潤滑不充分或外界顆粒侵入的結(jié)果，表面變暗的程度因磨粒和性質(zhì)而異。由于旋轉(zhuǎn)表面和保持架上的材料被磨掉，這些磨粒數(shù)量逐漸增多。最終磨損進入一個加速過程，從而導(dǎo)致軸承失效。粘著磨損是材料從一表面回火或重新淬火，這一過程會在接觸區(qū)產(chǎn)生局部應(yīng)力集中并可能導(dǎo)致開裂和剝落。

4、軸承失效驗證

對故障軸承的套圈及滾子進行了金相組織及硬度檢測，檢測結(jié)構(gòu)見圖5和表1.

圖5內(nèi) 圈淬回火組織

5、 失效分析

故障軸承零件的金相組織及硬度檢測結(jié)果表明，內(nèi)圈在使用過程中發(fā)生了高溫回火,回火溫度應(yīng)在350℃以上。

軸承滾道表面產(chǎn)生光亮狀磨損，應(yīng)為潤滑劑不合適或潤滑劑供給不足導(dǎo)致；內(nèi)圈擋邊和滾道發(fā)生粘著磨損的失效原因應(yīng)為滾子上的軸向載荷過大和潤滑不充分造成粘著磨損，使?jié)L子端面發(fā)生咬粘現(xiàn)象。

因該軸承損壞頻繁，通過與客戶技術(shù)人員溝通，取得了該軸承的運行參數(shù)，并通過Romax軟件模擬建模，對軸承進行壽命分析。該齒輪軸為螺旋齒輪（見圖 6），齒輪兩側(cè)各安裝一套30215軸承，軸承的額定軸向載荷為41.5kN。螺旋齒輪傳遞的軸向力很大，通過建模分析確定為54.5kN。通常情況下，軸承允許的軸向載荷不超過定載荷的50%，30215軸承此時承受的載荷已經(jīng)遠遠超過了其所能承受的極限，齒輪兩側(cè)軸承的計算壽命為表 2 和表 3。

通過以上分析可以推斷，軸承在使用時，因軸向載荷過大，滾動體擠壓軸承內(nèi)圈大擋邊，致使滑動摩擦嚴重，軸承溫度迅速升高導(dǎo)致套圈產(chǎn)生回火軟化，使零件表面發(fā)生表面剝落及膠合，滾子在此情況下運轉(zhuǎn)不良，內(nèi)圈軟化后在滾子極大的軸向力作用下，大擋邊被碾壓外翻，最終導(dǎo)致軸承失效。

6、 解決方法

通過對該軸承使用工況進行了解后發(fā)現(xiàn)，該車橋設(shè)計中齒輪軸原為斜齒輪，對軸承產(chǎn)生的軸向力較小，軸承未見失效發(fā)生，但斜齒輪在傳動過程中，會產(chǎn)生較大噪音，客戶在使用中反響較強烈。為減小整體噪音，將斜齒輪更改為現(xiàn)有的螺旋齒輪，整體噪音明顯下降，但導(dǎo)致軸承所受軸向力明顯變大，超出軸承承受極限，使軸承過早失效。

利用專用軟件Romax建模分析，該軸承失效的原因應(yīng)為軸向載荷過大所致，因此，對軸承的接觸角度進行了調(diào)整，根據(jù)GB/T 297《滾動軸承 圓錐滾子軸承 外形尺寸》標準，內(nèi)徑為75mm的軸承最大接觸角為28°48′39″，當調(diào)整至該接觸角時，軸承計算壽命為表 4 和表 5，還是不能滿足用戶整車壽命要求，建議用戶考慮擴大軸承外形尺寸或從其他方面減小軸承所受軸向載荷，以滿足對軸承的使用要求，避免此類失效再次發(fā)生。

溫馨提示：為了避免軸承早期失效，根據(jù)工況條件，選擇合適的軸承最重要。軸承的選擇是一項重要、細致、復(fù)雜的技術(shù)工作，它包括軸承結(jié)構(gòu)選擇、性能選擇和使用壽命的計算。在軸承選型時，應(yīng)該對軸承進行全面考察，盡早發(fā)現(xiàn)軸承是否滿足使用要求，預(yù)防軸承早期失效，確保設(shè)備正常工作。