轴承台架早期失效分析

lanwenbiao

轮毂圆锥滚子轴承台架试验,径向力100KN,
                                           轴向力30KN,有600mm的偏载
                                           恒定转速500r/min
                                          主要模拟重卡在正常行驶和转弯的受力情况,
                                          台架不到3%就在大油沟出剥落
                                          金相各项指标均合格.
                                          请各路高手不吝赐教!

东南西北

楼主：只检查金相组织和硬度吗？
铁道部前几年有分统计，将失效轴承按失效原因进行分类，统计数据显示，失效轴承由于轴承本身问题只占总数的3%，在着3%中，热处理质量问题占的比例，具体数据已经忘记了，也是很小。对于失效轴承，我们习惯首先检查热处理质量是否满足要求，但轴承早期失效与热处理质量的关系不是太大的。
但面对失效轴承，我们也是很无奈，磨加工的情况已经不能检测，如果疲劳缘是原材料缺陷，由于全部脱落而找不到，比如，在此点存在一条发纹（也可能是在皮下一定深度存在发纹或夹杂）在轴承疲劳后是不能再找到了。
就此轴承，只检验组织还是不够的，还需要检验滚子角度是否合适，凸度是否满足要求，表面是否存在磨加工烧伤等，但这些数据往往是没有了或检验不出来了，原因很简单，零件的表层已经破坏，这也就是废品的不可再现性。
对其整体分析也许效果更好。
我们单位的用户服务部门，过去经常把失效后的轴承在用户那里找块最严重的拿来分析，但现在，已经重新确立分析程序，要求服务人员，在分析委托单中必须把使用情况，包括使用时间都要有详细的说明，必须把整套轴承，全部带回，失效轴承上的润滑油都不允许清理，效果还是不错的，对检验分析有很大的帮助。这样，即使是根据分析结果提出改进措施，如果是客户问题，也要通过销售部门告之问题的原因所在，及如何改进。

lanwenbiao

多谢"东南西北"的评点,看了很多您的关于轴承方面的帖子,感觉您是这方面的专家.
    正如你所说,失效与热处理关系不大,我也是抱这试试的态度在论坛上发个贴,看有没有高手遇到过这种情况.
    这个试验已经困扰了我很久,一年多来做了4次寿命试验(试验条件如上所述),每次的实效模式都是一样的,就是大油沟处剥落,寿命只能达到规定的3%.可以断定是应力集中造成的,但是检验同批次的轴承,其各个配合角度、尺寸都是符合要求.起初我们怀疑是台架的问题,但拿进口的轴承做一样的试验,就顺利通过了!!!
    与进口轴承的不同之处在与设计,进口的有24粒滚子,而国产的有25粒.不知道影响台架的真正原因是什么???有点苦恼啊!

[ 本帖最后由 lanwenbiao 于 2008-7-8 08:28 编辑 ]

东南西北

谢谢您的夸奖,但个人只是个略知一二的检查员而已,以后多交流.
目前在圆锥轴承上,讲的是三凸,不知你套圈沟道和滚动体表面是否实现凸度磨削,凸度是否合理.
从失效的情况看,疲劳其始于靠近大端面的位置,应该是滚动体大头与滚道的接触应力造成的.另外,您检查一下,就磨损情况,是不是两端不同,有一定的差别.应该是近大端面磨损严重一些.

lanwenbiao

各个滚道,包括内、外、滚子的凸度都已经实现了,采用两端对数曲线,中间略凸2～4μm的形状.
看内滚道的颜色,大端赤黄、颜色从大端到小端逐渐变浅,可知大端受力大,小端受力小甚至不接触.
我们怀疑是内圈挡边和滚道的夹角和滚子不匹配,目前在线采用"滚道研色"的方法检验滚子与内圈的接触情况,没有有效的测量配合夹角的方法.
这是上次试验的结果,清洗后发现和这一次的失效模式是一样的.如果结果的重复性比较大,那材料引起失效的可能性就大大减小了.

[ 本帖最后由 lanwenbiao 于 2008-7-8 10:16 编辑 ]

lanwenbiao

这是我们检验进口轴承和国产轴承的挡边接触情况

接触部位的差别能对寿命造成多大的影响尚不得而知,下批轴承正在做改进.
请高手不吝赐教!


[ 本帖最后由 stigershu 于 2008-7-8 23:22 编辑 ]

东南西北

整套轴承的游隙,及滚动体大头曲线是否做过对比?增加大头倒角坡度效果也许更好.检验做为引导面挡边,看看其磨损程度是否与进口轴承有区别.

lanwenbiao

原帖由 东南西北 于 2008-7-8 10:30 发表
整套轴承的游隙,及滚动体大头曲线是否做过对比?增加大头倒角坡度效果也许更好.检验做为引导面挡边,看看其磨损程度是否与进口轴承有区别.

滚子大端的倒角已准备改大.由于与进口轴承的设计不一样,进口的是24粒滚子的设计,而国产的采用的是25粒滚子的设计,所以没有办法比较,但滚子大端的曲率的偏差都在2～3mm以内,基本可以排除这个原因.
"检验做为引导面挡边,看看其磨损程度是否与进口轴承有区别"是不是指在挡边和滚道上涂研色,然后旋转轴承看研色的分布情况的方法?

东南西北

我的意思不是倒角加大，而是倒角与工作凸度面交接处的斜坡加长，这样可以避免轴承在受倾斜力时滚动体边缘与滚道的接触形成点接触而增加受力强度，而缩短疲劳寿命。不知能否对你的分析有帮助。

检查大挡边的磨损程度并与进口轴承比较，可以验证滚动体端面与大挡边的接触情况，如果无多大差别，建议就不要在那方面下工夫了，对于很小坡度差别的滚动体和滚道、挡边，用研色方法检查出区别的可能性很小，主要是色料厚度是影响。至于滚动体的数量，个人认为，在此形式的疲劳上，关系不大，也没有验证过。

[ 本帖最后由 stigershu 于 2008-7-8 23:23 编辑 ]

lanwenbiao

这也是进口轴承后国产轴承的对比检测.检测方法是对滚子和内圈进行三维扫描,将滚子滚道和内圈滚道基本平行后,检测挡边的间隙.这种情况是否影响轴承的寿命?国内在内圈挡边和滚道之间的夹角的控制方法除了研色法以外,还有更有效的方法吗?

[ 本帖最后由 lanwenbiao 于 2008-7-8 13:35 编辑 ]

东南西北

你们的检测仪器好先进呀.证明公司的实力,您能在这样的公司工作是种幸福.
我不太了解国内在套圈滚道磨削时是否能实现下图的状态,因为对冷加工还是外行.
但是.在滚动体上实现的坡度磨削,在轴承安装后,其配合就可以达到这样的方式.


就档边与滚动体端面间隙的问题,是否对寿命有影响,个人实在是说不太清楚,但见过档边角度不对和边沿无钝化而切滚动体端面的情况.但显然是不符合目前您提出的失效情况.所以,没有考虑档边对滚动体的影响和对寿命的影响.
研色法是目前大家常用的,对于普通要求不高的轴承可以使用验证磨削质量,但对于高精度轴承,首件或进行抽检,我们采用的普通坐标仪.三维太贵!!

[ 本帖最后由 stigershu 于 2008-7-8 23:25 编辑 ]

lanwenbiao

谢谢您对此贴的关注,其实我们也不做轴承,检验的时候也不按轴承厂那样用常规的方法检查.
您说的滚子坡度是指滚子的凸度吗?我们可以加大滚子两端的凸度来实现坡度.
另外，用坐标仪检验比研色法有效吗?

说明一下,图片格式的附件可以直接上传,不用作成WORD文档,上传后就可以直接看到图片了.

[ 本帖最后由 stigershu 于 2008-7-8 23:22 编辑 ]

东南西北

新手,不知道在哪里能直接画图传进来. 坐标仪(轮廓仪)比研色法更精确. 凸度只是检验滚动体工作面的方法,但对于一些滚动体在使用时更应注意凸度R与倒角R之间的过度,即我在图中说的坡度位置,这是滚动体在受倾斜力作用滚动体与套圈沟道边沿接触的位置,当滚动体倾斜一定角度时,工作面依然保持是线接触而非点接触.这样的接触自然比点接触寿命要高很多了.
图中,上面的形状与下面的形状在受倾斜力的情况下,多内圈大端面位置滚道的单点压强是有很大区别的.

[ 本帖最后由 东南西北 于 2008-7-9 07:58 编辑 ]

lanwenbiao

凸度和圆角的过渡是怎么实现的?磨凸度的时候还是投料冲压的时候设计好的?
您所说的"坐标仪"是指三坐标吗?
我们当时也想到用三坐标来测量,但是三坐标的水晶测头直径大,而内圈挡边高度又低,
很那进行有效的测量.
还想请教:
今天测量了一下进口轴承的球曲率,发现比国产的(半径)要小25mm,这样有什么影响吗?

[ 本帖最后由 lanwenbiao 于 2008-7-9 09:58 编辑 ]

东南西北

如果用三坐标测量滚动体,与水晶测头直径大小关系不大,但水晶测头直径大时,不能靠近油沟位置而影响测量内圈滚道.即不能实现完全测量
我们多是用两维坐标仪器及轮廓仪器测定的.
测量的是滚动体吗?你观察一下测量结果,从靠近端面位置开始的滚动体倒角,直至测量到滚动体工作面的中心部位,除曲率半径差别外,还有什么不一样的,特别是倒角R与凸度R之间过度如何?

lanwenbiao

两维坐标仪可以测量内圈挡边和滚道的夹角吗?
有没有两维坐标的图片或技术资料之类的东西?
轮廓仪我们也有,但只用来测量凸度和粗糙度.
这是测绘进口轴承的凸度,起始点和终点分别是倒角处的尖角.
国内轴承的凸度形状也跟国外的差不多.

[ 本帖最后由 lanwenbiao 于 2008-7-10 11:25 编辑 ]

东南西北

1、两维坐标不能测量滚道和档边的夹角，及轮廓仪我们也只是测量零件的曲线变化和粗糙度。至于两边角度的测量我也是不太了解。我在外出差，回去可以给您了解一下，我们是比较小的企业，我想也没有很好的测量方式。
2、国外轴承测量的曲线，您可以用个圆规检验一下，是否可以从滚动体倒角处的两尖角、凸度线的高点三点画成一个圆，然后与实验用滚动体曲线、三点圆比较，一定是有区别的。也许就是在坡度那里，有的时候改进就是一点点。
3、对于深度的研究，可以到一些研究所、大学进行，我们单位对于一些自己没有检测手段但需要提交检验报告的零件，都是委托大学做的。

lanwenbiao

谢谢"东南西北"的建议,这几天再研究一下.

sundianjun

分析是国外挡边的加工是锥型，国内是球面型。前者远优于后者