作者：孫世平

　　圓錐滾子軸承通常由外圈、內圈、滾子和保持架組成，其中，內圈、滾子和保持架裝配鉚合后形成內組件，而外圈則是可分離的。軸承轉動時，滾子與內外套圈滾道都受到很大的交變接觸應力，其工作表面易產生金屬疲勞現象。實踐證明，有適當的潤滑和密封、安裝和維護條件正常時，絕大多數軸承能達到預期壽命，其失效形式為承受交變應力作用而發生的接觸疲勞失效。但在軸承安裝、使用和維護過程中如發生不正確的操作，或與軸承相關的工件表面幾何形狀超差，達到外圈變形多裝鋼球的目的，裝配角能到達193°－194°。
　　優化成果比較和滾動軸承技術發展
　　通過對軸承行業的現狀進行類比發現，軸承生產企業分為三類：
　　類：國內大多數廠家還沒有優化設計的意識，大多為仿制或測繪國外的產品設計。
　　第二類：以德國舍弗勒和日本軸承公司群體為代表，已經完成了以離散鋼球為基礎的產品優化。
　　第三類：以瑞典SKF公司為代表，開發的連續直徑鋼球為基礎的產品優化。
　　假設以同樣外負載工況條件下計算，通過優化Cr而獲得的產品在實際使用壽命中的提高。由于Cr同壽命存在三次方的關系，對于較小的Cr提高，體現在壽命上的性能卻是十分顯著。
　　以型號6308軸承為例，國內企業基本額定載荷37000N，相同工況條件下的壽命為48510h。而日本和德國的經過鋼球離散優化設計的軸承基本額定載荷達到40800N，工況條件下的壽命為64010h，比我國同類產品壽命增加了24.21%。瑞典SKF經過鋼球連續優化設計的軸承基本額定載荷達到41800N，工況條件下的壽命為68830h，又比日本和德國的同類產品壽命增加了7%。
　　優化設計在提高產品本身使用壽命的同時為客戶提供了更可靠的性能，并且顯著減低了客戶的使用成本。
　　滾動軸承優化設計總結
　　這里指出，軸承的優化設計是以一種科學合理的設計方法，它能夠在一定程度上提高軸承的性能，但是我們也應該看到，我國軸承的質量同國外大公司仍然在其他方面存在著差距，包括新產品開發、結構設計、材料、工藝、潤滑劑和密封性，而軸承的產品質量和Z終實際壽命是以上各因素的綜合體現。
　　圓錐滾子軸承通常由外圈、內圈、滾子和保持架組成，其中，內圈、滾子和保持架裝配鉚合后形成內組件，而外圈則是可分離的。軸承轉動時，滾子與內外套圈滾道都受到很大的交變接觸應力，其工作表面易產生金屬疲勞現象。實踐證明，有適當的潤滑和密封、安裝和維護條件正常時，絕大多數軸承能達到預期壽命，其失效形式為承受交變應力作用而發生的接觸疲勞失效。但在軸承安裝、使用和維護過程中如發生不正確的操作，或與軸承相關的工件表面幾何形狀超差，都可能造成軸承的早期失效。
　　與軸承配合工件的尺寸、形狀及位置精度不合格引起的損壞
　　若工件軸和外殼孔的擋肩對配合表面不垂直，或軸承定位面的粗糙度不合格以及由于軸彎曲，都將造成軸承內圈和外圈軸線的相互歪斜而引起套圈和滾子滾動表面局部接觸應力顯著增大，進而產生疲勞剝落，發生早期損壞。
　　若工件外殼孔呈橢圓形或錐形，會使套圈產生變形并危及滾道，進而引起滾道過早磨損和疲勞破壞。同樣，工件軸與軸承的配合軸頸若幾何形狀不正確也將造成軸承內圈滾道的損壞。如軸徑過大，則可能造成內圈破裂；如外殼孔徑過大，則造成外圈的松動并產生打滑，進而加劇外殼孔和外圈外徑的磨損。
　　安裝操作方式不當造成的損壞
　　由于圓錐滾子軸承的內組件和外圈是分別在軸上和外殼內安裝的，裝配時由于歪斜、沖擊或裝配用力過大等均可使套圈滾道及滾子受到損傷，這種損傷即使很小，也會加劇滾道的破壞。如滾子上有磕碰傷，軸承轉動后也將造成套圈滾道的損傷。
　　在安裝過程中如采用壓入方式進行軸承的裝配，必須使用專用的套筒工具。裝配時若直接通過鐵棒用力敲打套圈，可能使套圈產生裂紋或造成端面的損壞，甚至造成內圈擋邊的崩裂。如尚未制作專用套筒工具，為避免裂紋的產生，安裝時不應用鐵棒直接對套圈進行敲打，而必須加以銅制襯墊進行。
　　使用專用的套筒工具進行內組件的裝配時，應注意套筒的內外徑尺寸，否則可能使套筒壓在保持架端面上造成保持架的變形，變形嚴重時可能造成滾子散落。
　　在搬運和裝配時如不小心使軸承內組件掉落地面或受到碰撞，將造成保持架的變形，使滾子受卡，影響軸承的轉動靈活性，進而產生發熱和燒傷現象，Z終造成保持架扭曲變形而使軸承失效。
　　軸承安裝后外圈與內組件間游隙的調整也非常重要，如游隙過小，則導致溫升過高，加快磨損甚至咬死；游隙過大，將產生附加徑向圓跳動和軸向竄動，造成滾子與外圈滾道的相對位移并引起不均勻的局部磨損，產生音響沖擊。只有調整適當，才能保證正常運轉。
　　使用維護不當造成的損壞
　　軸承工作時，如潤滑油不足，將造成工作面金屬與金屬的直接接觸而引起擦傷，并產生發熱和燒傷，降低軸承原有的硬度進而造成粘著磨損，Z終導致軸承失效。
　　軸承安裝前如工件未清理干凈或添加的潤滑油不清潔（如混有沙子、灰塵、臟物等），或因密封不可靠以及在多塵的環境中工作時，一些硬質顆粒進入軸承滾道將引起磨粒磨損，其表面呈現細槽痕跡或細小的麻點，使軸承的游隙加大，精度降低，并縮短了使用壽命。
　　軸承在使用中如受到過大的靜載荷或沖擊載荷的作用，很可能使內外圈和滾子的接觸處產生不均勻的塑性變形——壓痕。壓痕的出現，會使軸承的振動和噪聲增大，溫度升高，磨損加劇，進而產生嚴重的剝落，使軸承失效。這種情況多發生在轉速較低或擺動的軸承。
　　軸承在潮濕的介質以及有酸蒸氣和其他引起金屬腐蝕的物質環境中工作，如軸承的密封不好，可能造成銹蝕。銹蝕的產物和潤滑油混合一起會對滾道和滾動體的工作表面造成腐蝕磨損，并引發表面剝落。
　　軸承在使用中如有電流通過軸承，電流可能擊穿軸承油膜，產生電火花，從而造成表面熔融，形成小凹坑或條形坑。
　　結語
　　為使軸承能正常工作并達到預期壽命，在選用軸承時，應針對軸承的主要失效形式進行必要的計算。對于一般運轉的軸承，應根據接觸疲勞失效，按額定動載荷進行壽命計算。對于高速軸承，除進行壽命計算外，還要進行必要的極限轉速校核。對于轉速較低的軸承，要進行靜強度計算，以防止塑性變形的發生。軸承發生早期失效后，要細心觀察損壞的情況，分析產生的原因，采取必要的改進措施。此外，軸承組合結構設計要合理，要保證充分的潤滑和可靠的密封，這對提高軸承的壽命和保證正常工作是非常重要的。

來源：《現代零部件》