編譯 / 侯俊    洛陽LYC軸承有限公司技術中心

滾動軸承是Z需要頻繁進行潤滑的機械部件。它們的應用非常廣泛，從小型非關鍵旋鈕調節器支撐軸承到大型主要風力渦輪機主軸承。軸承在運轉過程中出現故障是常有的事，怎樣判斷并處理是關鍵。一般來說，軸承在設計壽命之前就很容易出現失效。這通常是因為在選擇潤滑油時沒有控制或考慮環境和操作因素。

無論軸承是否達到其設計壽命，都應基于Z佳參考狀態（ORS）從而使軸承努力達到理想壽命。在考慮軸承的應用領域及其相關的可靠性目標時，應采取一定的維護策略，以幫助獲得Z佳的投資回報。

例如，如果軸承故障不會引發任何立即停機的后果，并且在與軸承壽命期內使用常規前瞻性和預測性維護相比，糾正措施成本微不足道，則運行故障策略可能是ORS。

根據MachineyLubrication.comZ近的一項民意調查，40%的潤滑專業人士表示，軸承故障的Z常見原因是污染。

保持密封且無需任何再潤滑和維護的小型軸承（具有低轉速系數）并不常見。然而，在大多數情況下，根據Z佳參考狀態，推薦精心選擇的再潤滑計劃和比簡單的反應性維護更全面的維護策略。

當對軸承進行失效模式和后果影響分析（FMEA）時，就會提出一系列問題。其中包括以下內容：

·軸承適合什么應用領域

·應用領域為實現組織目標執行什么功能？（包含軸承的設備有多重要？）

·潛在的失效模式是什么？（機器可能會以什么方式出現故障？）

·失效模式的影響是什么？（運行失效的后果是什么？）

·這些影響的嚴重程度如何？（這些失效模式對操作的相對影響是什么？）

·每種失效模式的失效機制是什么？（根本原因是什么？）

·失效機制存在的可能性有多大？（失效機制的概率是多少？）

·部署了哪些失效檢測機制？（有什么方法可以預測失效？）

·檢測機制有多有效？（早期發現失效的概率有多大？）

有了這些問題的答案，就可以計算出風險/優先級，并確定Z佳維護策略的建議。

本文著重介紹了軸承由于潤滑（或缺乏潤滑）而導致的Z常見失效機制。當分析這些失效機制時，可以進行潤滑油后果影響分析（FMEA）。

通過這種方法，提出的問題與前面討論的機器FMEA中的問題類似，但在這種情況下，確定了潤滑油故障的根源以及它們如何導致無法為機器提供潤滑油。

正如Heinz Bloch所注的《機械故障分析和故障排除》，在其第二卷中，他說道：“根據我們的經驗，與潤滑有關的軸承問題Z常見的原因是缺乏潤滑或潤滑油污染。”這一信息并不新鮮，軸承制造商和Z終用戶都會經過無數次方式重申這一點故障的根本原因分析（FRCA）。但這是為什么呢？

考慮到軸承中的滾動體在軸承座圈配合面上的一層薄膜潤滑油（通常小于1微米）上運行。由于接觸面積較小，施加在表面上的壓力可超過500000磅/平方英寸（psi）。

如果在這些臨界負荷區，任何潤滑油被污染物（如污垢或水）取代，軸承終將將經歷更嚴重的磨損。如果磨損過度，將大大縮短軸承的壽命。這就是污染造成的軸承故障。

但是，即使將污染降到Z低，如果選擇的潤滑油不符合操作和環境要求，也會發生由潤滑油引起的軸承故障。

因此，無論是過度污染還是潤滑油使用不當，重要的是要了解導致潤滑失效的根本原因，以及軸承過早達到使用壽命的Z常見原因。以下是滾動軸承的八大潤滑失效機制：

1.不適宜的潤滑油

首先，必須為應用領域選擇正確的潤滑油。應根據軸承類型、轉速系數和操作條件仔細選擇基本特性，如粘度、添加劑包裝和稠度（用于潤滑脂）。

如果沒有充分考慮這些因素，并且使用了不合適的潤滑油，潤滑油可能會過度受力或不足以滿足機器的潤滑需求。在任何一種情況下，軸承都可能過早磨損和失效。首先要知道軸承潤滑劑都有哪些，其次需要了解潤滑劑性能選擇，再進行了解軸承潤滑劑的原則使用，Z后進行選擇潤滑劑。這樣軸承在潤滑時才能保證Z為合理的潤滑效果。

選擇優良的潤滑脂可以將軸承的壽命提高2-5倍；70%的滾動軸承采用脂潤滑，正確選擇潤滑脂會大大降低軸承故障。

2.潤滑油缺失

對?潤滑軸承應用領域，必須確定正確的再潤滑量和頻率，以確保軸承負載區得到正確潤滑。添加油脂間隔時間過長或潤滑脂涂抹量過少將導致邊界條件過多和軸承磨損。讓我們看看潤滑油缺乏的隱患吧。

這種類型的失效機制還容易引發其他失效機制的連鎖反應，如熱運行條件，并產生磨損顆粒，進一步使失效模式永久化。即使在油脂應用領域，定期監測油位可能意味著Z佳潤滑和無潤滑之間的區別。

3.過多潤滑油

油脂多也不是很好。當對中、高速應用領域軸承添加過多潤滑脂時，攪拌會使溫度升高，機器必須更為艱難的工作以克服流體摩擦。由于潤滑脂加注量過大，溫度升高，粘度會下降，其他不利影響也會隨之而來。

4.熱運行條件

軸承在高于預期溫度下運行可能是根本原因，也可能是癥狀。如果軸承暴露在異常高溫的外部環境中，這將是根本原因。

如果溫度升高是由內部條件引起，則這是一種可能的根本原因，如潤滑油過多、潤滑油不足或錯位。無論熱運行條件的來源如何，熱量都會導致潤滑油氧化加劇、熱降解、添加劑耗盡、粘度變化等失效模式。

如果較高溫度的來源是機械性原因，這可以被確定為FMEA過程的一部分。

5.固體污染物

固體污染物可通過多種方式進入系統，包括通過新的潤滑油、從頂部空間端口或開口吸入、通過有缺陷的密封件等。固體污染物的類型可能因來源而異，但典型的主要污染物就是二氧化硅和氧化鋁組成的空氣中灰塵/污垢。

過度污染將導致潤滑失效，因為潤滑油可能無法克服各種磨損模式，如三體磨損。此外，如果污染物是金屬催化劑，它們會以氧化的形式促進潤滑油降解，特別是與水、高溫和空氣混合時。

6.濕氣污染

與固體污染物類似，濕氣可以通過許多不同的方式進入系統，包括通過頂部空間入口點、密封件或新油脂。當頂部空間潮濕時，熱循環會導致濕氣從空氣中逸出，流淌到表面，并通過重力進入油中。潤滑油中的水分可能以溶解水、乳化水或游離水的形式存在。乳化水在石油中具有Z大的破壞潛力。

水不是很好的潤滑劑，所以當它取代軸承負荷區的油脂時，水就會分裂，導致潤滑失效和機械磨損。水也有助于氧化和水解，對潤滑油或造成永久性的化學降解和添加劑消耗。

通過改變潤滑油的粘度、去除添加劑以及形成的其他污染物、不溶物和酸，這些都可能導致潤滑失效。當然，以機器設備角度看，水是生銹的主要原因。

7.混合潤滑油

用錯誤的潤滑劑加滿（如果是潤滑油）或重新潤滑（如果是潤滑脂）軸承，會極大地改變潤滑油混合物的物理和化學性質。錯誤的粘度不僅會影響潤滑，而且添加劑之間也會產生負面反應，阻礙其功能。

8.其它污染物

根據機器類型，軸承可能會被引入其他工藝化學品、竄氣污染物、乙二醇等。根據污染物的類型，潤滑油可能發生化學或物理變化，從而導致潤滑失效。

總之，無論是否存在潤滑油或污染物引起的失效機制，其結果要么導致潤滑失效模式，要么直接導致軸承的機械失效模式。當多種失效機制結合在一起時，潤滑油失效的可能性更大。

對發生故障的軸承進行機器故障模式與后果分析（FMEA）呈現出機械磨損特征，表明故障是否與潤滑油有關，盡管災難性故障的Z后階段的損壞通常會破壞或掩蓋故障真正根源的證據。

在這些情況下，通常Z好進行潤滑油分析（潤滑脂或潤滑油），以檢測根本原因的線索，如潤滑油熱降解、污染物水平異常、粘度變化等。

在得出結論時，還應包括可用的維護記錄或狀態監測數據，例如有關再潤滑和檢查的振動分析、熱成像或維護日志。

同樣，僅僅因為潤滑失效并不一定意味著潤滑油容量不足。許多故障都與太多的東西有關，比如潤滑油的粘度或用量。此外，如果污染物取代了潤滑油或擾亂了潤滑油功能，污染物將是潤滑失效的Z終原因。

（譯自《Machinery Lubrication》）

（來源：中軸協會刊）