滑动轴承失效原因的介绍
1.材料与毛坯制造因素
(1)衬层与衬背结合不良
这是浇铸锡基或铅基轴承合金衬层的滑动轴承的主要问题。良好的结合可增强锡基和铅基轴承合金并有助于轴瓦表面的散热。为了结合良好,浇铸锡基和铅基轴承合金前必须在衬背结合面上挂锡,严格控制衬背和轴承合金的温度。
当轴瓦尺寸允许时,用锡浴法挂锡,纯锡浴的锡液温度应保持在280~300℃,焊锡浴的锡液温度应保持在270~300℃,将轴瓦浸入锡液,当轴瓦温度达到锡液温度即可取出。大型轴瓦可采用渡锡法挂锡,先用火焰将轴瓦加热,然后把纯锡或焊锡涂在要挂锡的表面上。
实践证明,在衬背浇铸衬层的表面做出楔形槽不仅无助于衬背与衬层的结合,而切在槽肩部的尖角处,应力集中将导致出现裂纹。
(2)气孔
大型用锡基或铅基轴承合金衬层的轴瓦,浇铸温度过低或衬背预热不充分时,衬背于衬层结合面上将会出现气泡。这些气泡不利于轴瓦表面的散热,也会削弱锡基或铅基轴承合金衬层。浇铸铸造铜基合金时,由于铜合金中的氢被释放出来,将会造成疏松。
(3)晶粒粗大
这是锡基和铅基轴承合金衬层轴瓦特有的问题。在浇铸的轴承合金冷却固化过程中,若冷却速度很慢,则锡锑晶粒的尺寸将超过0.1mm,肉眼即能观察到。这样的金属间的化合物易破碎,碎裂后脱离摩擦表面,成为颗粒进入润滑油循环系统,造成轴承损伤。
(4)铅分布不匀
铜和铅不共溶,故轴瓦采用属铜基轴承合金的铜铅合金时,可能出现铅分布不匀现象。铸造后使铜铅合金迅速冷却能防止铅分布不匀。用粉末冶金的方法制造铜铅合金轴瓦,能彻底解决铜铅合金中铅分布不匀问题。
2.安装与运转因素
(1)对中不良
轴的支承最少需要两个支点,若两个滑动轴承对中不良,同轴度误差大,则载荷在轴瓦宽度上的分布将不均匀,出现边缘接触现象,导致润滑油膜破裂,发生粘着磨损。
(2)轴瓦与轴承座孔配合不当
轴瓦与轴承座孔配合不当,轴瓦可能松动而导致微动磨损。配合松或微动磨损后,对传热不利,可能使轴瓦摩擦表面温度过高。
轴瓦与轴承座配合面不清洁,有颗粒和污物,也将使传导不良。
总之,检查损坏的轴瓦表面,可能提供轴瓦失效的重要信息,所以应认真更不能忘记检查轴瓦背面。
(3)颗粒侵入
颗粒侵入是滑动轴承失效的重要原因,侵入滑动轴承的颗粒有外部来的,也有来自轴承内部的,即轴承本身磨损的产物。外部的颗粒主要通过轴承间隙进入和由润滑油带入,因此,滑动轴承运转环境的清洁程度和密封结构十分重要。
润滑油可以起到清洁的作用,也能把颗粒带入轴承间隙,关键在于其过滤,所以过滤器的选择、使用与维护是极其重要的。
通常轴瓦材料具有一定的嵌藏颗粒的能力,沉积的颗粒超过轴瓦材料的嵌藏能力,则轴承摩擦表面将被研磨、擦伤和磨损,间隙增大,表面变粗糙。根据轴承运转环境,使润滑方法,过滤器精度、密封结构和轴瓦材料相匹配,是滑动轴承设计者必须关注的问题。
只有确定了嵌入轴瓦的颗粒的组成,才能知道它们的来源及确立消除它们的最佳方法和时期。用化学分离技术可以从轴瓦表面分离出嵌入的颗粒。例如:有电沉积铅涂层的轴瓦,可用醋酸和过氧化氢的混合物分离;铝锡合金轴瓦可用氢氧化钠分离;锡锑轴承合金可用醋酸、过氧化氢和氢氧化钠的混合物分离。
(4)腐蚀
润滑油在使用过程中不断氧化,氧化作用的产物是酸性物质,它们对轴承材料有腐蚀作用。
此外,尚有一些特殊的腐蚀形式应予以注意,如:氧对锡锑轴承合金的腐蚀、硫对含银和铜的轴瓦材料的腐蚀、水分对铜铅合金的腐蚀等。
(5)润滑油量不足和粘度改变
滑动轴承中若润滑油量不足将造成灾难性事故。动压轴承,特别是在许多重型设备中的动压轴承,常因启动时缺乏润滑油而导致轴承损伤,故在启动设备时,提前使润滑油循环以提供润滑是十分重要的。
静压轴承的主要优点是能在润滑油膜上启动,故设计采用静压轴承的设备时,必须保证能先启动静压轴承系统,后启动设备。
在发动机中,特别是在发动机轻载运转和冷运转时,燃料常常混入润滑油中。燃料混入后使润滑油粘度下降,降低到某临界值,轴承将出现早期疲劳损坏,降的过低,还会发生灾难性事故。
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