润滑不良是轴承失效的一个重要原因,在轴承失效中占有超过三分之一的比例。在轴承的使用过程中润滑不良是很多工程师面需要面对的问题。本文介绍与轴承润滑不良有关的轴承问题诊断与分析知识。
轴承润滑不良的大致机理
润滑在轴承中主要起到减小摩擦的作用。一般的润滑剂是通过在轴承相对运动的两个表面之间形成润滑油膜的方式将摩擦副分隔开,从而减小摩擦。对于滚动轴承而言就是讲滚动体和滚道进行分隔。如果润滑油膜将滚动体和道完全隔开,此时就是液动润滑状态,是非常良好的润滑状态。所谓润滑不良,本质上就是润滑油膜没有将滚动体与滚道之间进行分隔开,轴承滚动的时候是金属和金属直接接触,因此加速了轴承的失效。具体的润滑机理可以参考笔者的一系列轴承应用技术书籍,都有详细阐述,昌晖仪表仅做大致描述。
轴承润滑不良的“症状”
由上述内容可知,轴承润滑不良的本质是油膜没有完全分隔滚动体与滚道,换言之就是滚动体和滚道之间出现直接接触,轴承滚动的时候轴承内部存在金属和金属之间的直接摩擦。
在润滑良好的状态下,轴承内部没有金属直接摩擦,总体摩擦小,因此由摩擦产生的热量小。在轴承润滑状态不良的情况下,轴承润滑膜被破坏,轴承金属直接接触,摩擦增大,轴承运转产生的热量变大。因此会产生轴承温度高的现象。就是常说的轴承发热。
轴承其他故障也会对导致轴承温度上升而发热的情况出现,这些状态与单纯的润滑不良的温度变化之间又怎样的差别呢?
这里单纯的润滑不良指的是润滑本身的不良,其本质是润滑介质的基本性能不良,主要是润滑黏度的问题。单纯润滑不良开始出现的时候,轴承没有其他问题,因此仅仅是滚动体和滚道表面摩擦异常,短时间内轴承表面没有造成严重的破坏,仅仅是滚动摩擦加剧,温度上升。此时可以观察到轴承温度的上升。但是,由于轴承各个零部件都处于完好状态,轴承各个零部件的振动在其特征频率上都没有出现异常。现场的观察就是,轴承温度上升,但是振动等其他状态信息均为正常。
轴承润滑不良的失效分析
润滑不良造成轴承滚动体和滚道之间的金属直接接触,因此轴承滚动体和滚道表面之间会出现表面起源型疲劳或者是表面退化的状态。如下图所示:
图中滚道表面粗糙度发生变化,轴承开始出现表面退化。如果是单纯的润滑不良(此处不包括污染问题等),那么金属表面有可能发展为表面其原型疲劳的状态,初始时候呈现表面非均匀的镜面状,进而出现表面剥落。
轴承润滑不良的处理
造成轴承润滑不良的因素有很多,比如污染等因素。本文所谈及的润滑不良指的是单纯的润滑不良,关于污染等因素的影响在后续文章中介绍。
前面已经谈过,单纯的轴承润滑不良主要是轴承黏度等不能达到形成润滑膜的要求。此时出现润滑不良要根据情况调整影响润滑黏度的因素。
在设备刚刚完成制造阶段,此时润滑不良可能与润滑选择有关。当出现润滑不良的时候检查润滑的选择,润滑的填装等过程。保证设备里轴承润滑选择正确,油量正确。
在设备运行过程中的润滑不良问题中,设备原本状态良好,突然出现了润滑不良的指征。那么就需要检查在这个过程中影响润滑的因素。比如,温度是否有波动;是否有补充润滑的操作;是否有污染进入;是否存在油脂混用等等因素。
在润滑不当指征出现初期,及时纠正润滑问题,可以避免轴承提早失效,此时轴承可能并未受损,纠正了润滑,所有故障指征也就迎刃而解。