复旦大学硕士学位论文滚动轴承的失效分析姓名：陆骥申请学位级别：硕士专业：材料工程指导教师：杨振国20061211摘 要滚动轴承是机械设备中最常见的零部件，其性能与工况的好坏赢接影响到与之据联的转轴以及安装在转辘上的齿轮乃至整个机器设旃的性能。据统计，农使用轴承的旋转机械中，大约裔30的敖障都是由予轴承弓l怒的。因魏，研究滚动轴承的失效机理，提出相应的预防和维护措施，对于降低设备的维修费用，娥长设罄壤掺溺期，绳凑经济效麓，保迁设簧熬长联灾全稳定运撑，均鸯现实戆意义。本文首先详细评述了当前滚动轴承的分析方法和实用技术，介绍了滚动轴承的失效形式特征、机理及影响因素，并引入了润滑脂对予轴承失效的影响。接着，本文溢浙江嘉华发电有限费任公司l赣工程#3祝缓送藏魏毫橇赣承失效为对象，开展了一系列的试验、测定、表征、分析等研究。先采用一般的分掇方法，妇辘承金穗组织观察与硬度分辑，表露豹显微形貔鼹察及缝谱分辑，扫描电镜十能谱仪嚣微分析等，初步得出结论主黎是由于润滑脂的失效所造成；然后通过对失效前膳润滑脂成分的表征分析、基团光谱分析、润滑脂物相的x射线衍射分辨、分子羹豹凝荻巷落分拆、影貌麓察及黢分分爨簿方法手羧遴一步蠢效的验证了初步的推论。并在润滑脂的比较过程中引入了热失重分析这种新的方法，麓肇且有效。分析结果袭明，失效原因除与润滑月旨选择不当及篡性能降麟劣化密切捅关外，通过内圈滚道表面的形态进行翱描电镜(S秭)观察及能谱分孝斥(EDS)，得出轴承本身在转动过程中发生电蚀现象；通过轴承断裂的受力分析，我羁嚣糕本隽表嚣覆量及芟麴王耱度氮，静辘墩耪糕蛙熊镔绦也是骧困之一。对此，本文结合当前的计算机辅助和轴承分析，摩擦学技术的发展状况，提出了比较系统的预防措施。关键词；滚动轴承，失效，断口分析，光谱分析，热失熬分析孛蚕分炎号：11-113333AbstractRolling bearings are the most common components in mechanical equipmentThe performance and working conditions ofthe rolling bearings ale closely related tothe performance ofthe gear on the sh撩and even the whole equipmentAccording tostatistics，up to 30 percent of the failure of the rotating machines is caused by therolling bearings。Consequently，it is of vital importance to study the failuremechanism of the rolling bearings and work out effective preventive measures inorder to reduce the maintenance cost and prolong the life of the whole equipmem,which helps to improve the economic benefit as a resultAnd it is also very practicalto make sure the safe and steady operation ofthe machine in real working conditionsT撼s paper firstly introduces some important analytical methods and practicaltechniques on rolling bearings,make a brief review on the characteristics，mechaniSinS and related factors of different failure types，and particularly note thefailures caused by the greaseAfter that，the case of rolling bearing failures on the electric machine of NO3blower in the 2n4 project of Zbejiang Jiahua Power CoLtd is presented and analyzedin detailsFirst we USe general analytieal methods。such as metallographicexamination,hardness analysis，surface micromorphology examination，spectroscopyanalysis，scanning electron microscope(SEM)and Energy Dispersive x-raySpectroscopy(EDS)analysisAnd a Preliminary conclusion Was drawn that thefailure of the rolling bearing Was caused by the grease failureAfterwards theconclusion Was further verified through a series of characterization analysis，groupspectrum analysis，X radial diffraction analysis of the chemical phase of grease，analysis of Polyolefin Gel Clromatography and compositions analysis。In thecomparison ofthe grease，we introduce thermo-gravimetric analysis frOA)，which isvery simple but effectiveAnalysis results show that the cause of failure is closelyrelated to the inappropriate selection ofthe grease and its performance degradation。aswell鹞electrolytic corrosion of the bearing in operationwhich is detected throughSEM and EDS performed to the inner raceIn addition the fracture analysis alsoshows that the inferior surface quality and low processing precision contribute to thepoor performance ofthe rolling bearingsFinally,a series of systematic preventive measms ale proposed，combined withthe CAD rolling beating analysis and the development of the tribological propertiestechnologyKey Words：rolling bearing，failure，tensile fracture observation,spectral analysis，TGAn论文独创性声明本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。作者签名： 睦望 日期：p哆论文使用授权声明本人完全了解复旦大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。保密的论文在解密后遵守此规定。作者签名 !蟮 导师签名 日期：炒J 12-复熙大学硕士学位论文(专业学位)引 言在机械设备中，滚动轴承是一种撼有高度曩换性的标准化部件，属于精密机械元件，具有摩擦力矩小、熬动容易、润滑简单、便于更换等许多优点，因此在各稀现代梳械辛几乎是不可缺少的部彳牛，起着传递运动和承受载荷豹支承佟褥。其内外饺的加工精度相当于ISO标准鬻通圆柱体公差6黧5级，旋转时，内外圈之藏豹攘慰径囊雾麓霹疆控割到只有熊令微米。滚动辘承又是一耪巍专韭工厂生产的，高度标准化的机械元件，在作结构设计时，须要合理地选择标准类型，确定支承的结构型式，分析轴澈的受力，按ISO规定的方法计算轴承的寿命，或根据寿念要求获标壤孛选取福藏得尺寸系麓，同辩，还需要辘承与赣或矫壳静配合，轴承的内部游隙的调整与控制，轴承的润滑、密封，以及裟拆工艺锋作出细致的考患，以保证辘承戆够正常逡转并达剿应有的露俞和性熊“1。与滑动轴承相比，滚动轴承具有下列优点“4：(1)轴承腹用设计简单，有被世界ISO标准采用的方法：(2)产品溅经标准德，莠由专建生产厂豢遴露丈爨l：量垂垂雯产，吴有钱良魏互羧蛙和通用蚀：(3)魏和轴容易加量，与孔醚合采用萋轴割，与辙配合采用基孔铡；(4)装配精一般不需要反复加工：(5)一般情况下采用脂润滑，易于润滑、维护及保养，避免使用复杂的油路以及滢游系绕：(6)摩擦力矩低，越动摩擦力矩略高予运动摩擦力矩，功率损耗较小：(7)负荷、转速和誓作温度的适应范戮宽，滚动轴承对工况的适应性较强：(8)品释较多，大多数类蝥的轴承麓够溺对承受径囱载稳帮轴自载穗：(9)轴向尺寸较小。辘熬失效是避30年来发爱起来瓣一门技术瓣学。爨谓毒虫承失效，是指轴承不能达到预期的支撵运动部件运动的功能。失效分析即怒通过合乎逻辑的思路、科学的方法，使用必要的实骏技术和警段，包括近代发展起来的各种微观表颟分耩佼器，我舞失效豹撬瑾，势提密茨囊失效豹攘藏撬“。复盥大学硕士带位论文(专北学位)第一章 绪论11轴承失效分析的研究现状与发展趋势失效分析既包括失效分析思想方法的本身，也包括失效分析的实验技术，两者密切配合。契可斯(Czichos)系统分析方法的基本出发点是必须考虑整个系统豹往蕤纛各组元稳嚣影蘸。受嚣6苹健裙提交戆“失效耱”分辑法鼯震数壤逻辑符号，将导致失效事件的备种可能饿，沿其发生过程连接起来。通过沿发嫩失效事件的途径来套找事件发艇时必然传随发生姻现象，势从此褥到失效的原因。它是对已经发生的失效事律邂失效发嫩的过程蠹寻找原霸，是一种扶结果瓢艨因的逆向分析法“，。失效分据毫撬撬褫设冬鞠撬藏零够秘失效势辑。麓承失效分爨藏疆予祝缀零件的失效分析。从学科上来说，失效分析涉及到材辩学、断口学、力学、物理学、化学、摩擦学、磷蚀稀学、工艺学、设诗基础簿知识。除了这些学稀知识，蜜验和表聪分析技术如无损检测、机械性能试验、斑相检验、化学分析、磨损和断裂试验，以及摸拟试验等毽黪常重要。魏羞近些年来馥技水平静提麓，以及摆接电镜(SEM)、原子力鼹微镜(ATM)，隧道电子显微镜(STM)等高科技产品的广泛运用，使得现在能够观测到原子屡的水平上，对失效的表面可以进一步作细致的观测、分析”。工露表垂熬纛鼹蠢镦躐形貔麓溅，是失效分孝蓐第一个蹇接羹懿。表瑟分辑还包括表面膜、表面材料的成份，组织、结构及变形情况，表面硬度等。在袭惹下