回轉(zhuǎn)支承軸承失效標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定樣式分析課件

1、滾動(dòng)軸承應(yīng)用工程師技術(shù)培訓(xùn)滾動(dòng)軸承典型失效案例分析12）1#回轉(zhuǎn)支承失效案例安裝部位回轉(zhuǎn)支承鋼包臺(tái)車(chē)連 鑄 機(jī)(2)連鑄鋼包1臺(tái)車(chē)大型回轉(zhuǎn)支承失效案例22）1#回轉(zhuǎn)支承失效案例煉鋼連鑄鋼包臺(tái)車(chē)回轉(zhuǎn)支承使用直徑5420mm的特大三排圓柱滾子軸承，經(jīng)使用14年（外商規(guī)定使用壽命為10年）后進(jìn)行安全解體失效分析。載荷(805噸)：空鋼包重：140噸（兩個(gè)）、鋼水重：300噸軸承上部的回轉(zhuǎn)臂、減速機(jī)、千斤頂、馬達(dá)等總重：365噸載荷時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)：軸承所支撐的鋼包臺(tái)車(chē)在360運(yùn)行過(guò)程中有受鋼包、澆鋼等工序，在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中軸承處于傾復(fù)力矩的作用下的間隙轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。 鋼包回轉(zhuǎn)支承軸承的承載特點(diǎn)；1) 內(nèi)、外

2、套圈的主推力滾道（3、8）主要承受徑向載荷；2) 內(nèi)、外套圈的主推力滾道（3、8）及反推力滾道（1、4）主要承受顛覆力矩；3) 內(nèi)、外套圈的徑向滾道 (2、6)主要承受軸向載荷及軸向定位作用；4) 內(nèi)、外套圈的擋邊（5、7）主要導(dǎo)向滾動(dòng)體“3”的運(yùn)行； (2)連鑄鋼包1臺(tái)車(chē)大型回轉(zhuǎn)支承失效案例工況32）1#回轉(zhuǎn)支承失效案例軸承基本結(jié)構(gòu)上半內(nèi)圈擋邊5內(nèi)圈徑向滾道2下半內(nèi)圈擋邊6內(nèi)圈主推力滾道3123上半內(nèi)圈下半內(nèi)圈外圈外圈主推力滾道8外圈徑向滾道6外圈反推力滾道4內(nèi)圈反推力滾道11、2推力滾子，3徑向滾子內(nèi)圈(2)連鑄鋼包1臺(tái)車(chē)大型回轉(zhuǎn)支承失效案例工況42）1#回轉(zhuǎn)支承失效案例AAAAACBDB

3、BBCCCDDDBCD11112122223333344444軸承的載荷分布周期如下 ；1)內(nèi)圈A側(cè)無(wú)包、C側(cè)滿(mǎn)包，用時(shí)1分鐘，此時(shí)開(kāi)始澆注2) 內(nèi)圈A側(cè)無(wú)包、C側(cè)澆注至包內(nèi)鋼水余100噸(已澆200噸)，用時(shí)28分鐘3) 內(nèi)圈A側(cè)上滿(mǎn)包、B側(cè)鋼水從100噸澆注完畢，用時(shí)10分鐘（開(kāi)始旋轉(zhuǎn)180）4) 內(nèi)圈 C側(cè)空包、A側(cè)滿(mǎn)包，用時(shí)1分鐘根據(jù)過(guò)鋼量計(jì)算出每天鋼包的轉(zhuǎn)數(shù)約為10.5轉(zhuǎn)。圖中A、B、C、D是軸承外圈的標(biāo)位號(hào)，軸承外圈處于轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)。圖中1、2、3、4是軸承內(nèi)圈的標(biāo)位號(hào)，軸承內(nèi)圈處于轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)。鋼 包 回 轉(zhuǎn) 支 承 的 載 荷 分 析工況條件（2）連鑄鋼包1臺(tái)車(chē)大型回轉(zhuǎn)支承失效案例52

4、）1#回轉(zhuǎn)支承失效案例失效現(xiàn)象回轉(zhuǎn)支承軸承的解體局部外貌圖1解體時(shí)從潤(rùn)滑油脂中發(fā)現(xiàn)的部分磨損磨粒圖2；外圈主推力3滾道疲勞剝離圖3、4、5；內(nèi)圈主推力8滾道疲勞剝離圖6、7、8；滾動(dòng)體工作表面的形貌圖9；反推力滾道工作表面的形貌圖10；圖1 軸承解體局部外貌圖2 解體時(shí)發(fā)現(xiàn)的磨損磨粒（2）連鑄鋼包1臺(tái)車(chē)大型回轉(zhuǎn)支承失效案例6外圈主推力3滾道懸臂樑A、C加載區(qū)180對(duì)稱(chēng)圓周長(zhǎng)0.5m的疲勞剝離區(qū)域外圈主推力3滾道懸臂樑加載區(qū)A、C的油溝處的材料大片剝離（6.2mm4.2mm）外圈主推力滾道3懸臂樑加載區(qū)A、C有一長(zhǎng)約1m有一定深度的磨痕，距滾道邊緣約3.2cm沿滾道方向分布。2）1#回轉(zhuǎn)支承失效

5、案例圖3 外圈主推力滾道的疲勞剝離圖4 外圈主推力滾道的疲勞剝離放大圖5 外圈主推力滾道的磨痕外圈主推力滾道損傷（2）連鑄鋼包1臺(tái)車(chē)大型回轉(zhuǎn)支承失效案例72）1#回轉(zhuǎn)支承失效案例內(nèi) 圈主推力滾道損傷內(nèi)圈主推力滾道8的熱處理軟帶處有較嚴(yán)重的疲勞剝落，剝落區(qū)沿圓周方向長(zhǎng)約1m，剝落起源于滾道外側(cè)邊緣處圖6 外圈主推力滾道的疲勞剝離內(nèi)圈主推力滾道8軟帶處滾道上除疲勞剝離點(diǎn)以外，還有有許多條狀無(wú)明顯深度的黑褐色斑跡，斑跡位置與滾子對(duì)應(yīng)。圖7 外圈主推力滾道的條狀斑痕無(wú)其他經(jīng)著色探傷。內(nèi)圈主推力滾道8的熱處理軟帶的嚴(yán)重的疲勞剝落的邊緣微小裂紋。圖8 外圈主推力滾道的疲勞剝離處的探傷（2）連鑄鋼包1臺(tái)車(chē)大

6、型回轉(zhuǎn)支承失效案例82）1#回轉(zhuǎn)支承失效案例滾動(dòng)體表面形貌主推力滾道滾子2工作表面無(wú)明顯的疲勞剝離，僅有黑褐色斑跡和輕微的剝離 反推力滾道表面形貌圖8 滾動(dòng)體工作表面形貌內(nèi)外圈反推力滾道1、4工作表面無(wú)明顯的疲勞剝離，僅有壓痕和輕微的剝離，無(wú)裂紋 圖9 反推力滾道工作表面形貌拉傷輕微剝離無(wú)裂紋油溝邊緣的剝離輕載荷區(qū)滾道表面完好(2)連鑄鋼包1臺(tái)車(chē)大型回轉(zhuǎn)支承失效案例92）1#回轉(zhuǎn)支承失效案例 根據(jù)對(duì)NO1#鋼包回轉(zhuǎn)支承的解體分析，認(rèn)為大型回轉(zhuǎn)支承在重載荷低速狀態(tài)下的主要失效形式是磨損，因此考慮對(duì)大型回轉(zhuǎn)支承在運(yùn)行狀態(tài)下實(shí)施磨損油樣檢測(cè)和磨損量的檢測(cè)。磨 損 油 樣 的 檢 測(cè)使用儀器：SPEC

7、TROIL M型光譜儀、RPD旋轉(zhuǎn)式鐵譜儀、SX60鐵譜顯微鏡、EDAX能譜儀(2)連鑄鋼包1臺(tái)車(chē)大型回轉(zhuǎn)支承失效案例油樣分析 連續(xù)多年的鐵譜油樣分析與1#回轉(zhuǎn)支承的失效分析結(jié)合，判斷大型回轉(zhuǎn)支承的失效狀態(tài)、程度與油樣分析的關(guān)系。102）1#回轉(zhuǎn)支承失效案例取樣日期NO1#大包回轉(zhuǎn)軸承NO2#大包回轉(zhuǎn)軸承樣點(diǎn)1樣點(diǎn)2樣點(diǎn)3樣點(diǎn)4平均值樣點(diǎn)1樣點(diǎn)2樣點(diǎn)3樣點(diǎn)4平均值2003.03.25872261281195850848198247269551157120014342003.07.031112435271055935947201339626483365295330932003.11.244343

8、883703023742004.07.06116610019779771030380332973925293634902005.02.014976707641147770338647352036460236902005.12.015595024765345181032289413160674872932006.12.274224643213914002482823688130572540121744表 1#、2#大包回轉(zhuǎn)軸承潤(rùn)滑脂中的鐵元素濃度（PPM）2003.11.24是在1#大包回轉(zhuǎn)軸承更換新軸承且在運(yùn)行一周后取樣 表1 表明：NO2#回轉(zhuǎn)支承的鐵元素明顯增大，軸承的磨損明顯（3.0倍）

9、，而且大大超過(guò)NO1#回轉(zhuǎn)支承在 更換前的鐵元素含量（2.7倍），NO1#及NO2#回轉(zhuǎn)支承的鐵元素趨勢(shì)見(jiàn)圖17、18。NO2#油樣中的典型的塊狀和條狀磨粒形態(tài)見(jiàn)圖19。根據(jù)油樣的分析，提出更換回轉(zhuǎn)支承的信號(hào)（NO2#回轉(zhuǎn)支承已使用17年）。(2)連鑄鋼包1臺(tái)車(chē)大型回轉(zhuǎn)支承失效案例油樣分析2003.07.03是1#大包回轉(zhuǎn)軸承更換解體分析前的最后一次取樣11Fe濃度（PPM）200040006000800003 07 11 03 07 11 03 07 11 03 07 11Mar Jul Nov Mar Jul Nov Mar Jul Nov Mar Jul Nov1#軸承更換前更換穩(wěn)定期磨

10、合期NO1#軸承更換后磨損趨向穩(wěn)定2）1#回轉(zhuǎn)支承失效案例(2)連鑄鋼包1臺(tái)車(chē)大型回轉(zhuǎn)支承失效案例圖17 NO1#回轉(zhuǎn)支承油樣鐵元素分析趨勢(shì)圖122）1#回轉(zhuǎn)支承失效案例Fe濃度（PPM）03 07 11 03 07 11 03 07 11 03 07 11Mar Jul Nov Mar Jul Nov Mar Jul Nov Mar Jul Nov1000900060001700021000130002#軸承磨損穩(wěn)定期磨損加劇NO2#軸承磨損加劇需要更換圖18 NO2#回轉(zhuǎn)支承油樣鐵元素分析趨勢(shì)圖(2)連鑄鋼包1臺(tái)車(chē)大型回轉(zhuǎn)支承失效案例132）1#回轉(zhuǎn)支承失效案例元素種類(lèi)含量/wt檢測(cè)方法硅

11、Si0.27ZJH5442006錳Mn0.83鉻Cr0.72鉬Mo0.13NO2#回轉(zhuǎn)支承金屬磨粒的化學(xué)成分的分析磨粒中有鉬元素含量（0.13）以及錳元素含量高達(dá)0.83，說(shuō)明軸承的磨損主要是軸承的內(nèi)外套圈，而滾動(dòng)體磨損不明顯?；剞D(zhuǎn)支承零部件的成分NO2#軸承更換前磨損分析及判斷元素種類(lèi)滾動(dòng)體套圈GCr15/wt42CrMo/wt%硅Si0.15 0.350.20 0.40錳Mn1.30 1.650.90 1.20鉻Cr0.20 0.400.90 1.20鉬Mo0.15 0.25(2)連鑄鋼包1臺(tái)車(chē)大型回轉(zhuǎn)支承失效案例142）1#回轉(zhuǎn)支承失效案例NO2#軸承更換前磨損分析及判斷塊狀磨粒條狀磨粒

12、磨大小粒(2)連鑄鋼包1臺(tái)車(chē)大型回轉(zhuǎn)支承失效案例 圖19 NO2#2006.12.27油樣磨粒152）1#回轉(zhuǎn)支承失效案例分 析 與 綜 合 評(píng) 論 大型回轉(zhuǎn)支承軸承是大型設(shè)備的主要部件，其在正常使用情況下，使用壽命是很長(zhǎng)的，正如案例中對(duì)使用14年的NO1#鋼包回轉(zhuǎn)支承（包括對(duì)已使用17年尚未更換而準(zhǔn)備更換NO2#的跟蹤檢測(cè)）的實(shí)物解體分析一樣，其正常的主要的損壞失效是； 主推力滾道的主載荷區(qū)域材料的正常疲勞剝離（圖20、21），滾道面異物壓傷是滾道剝落后軸承持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)碾壓剝落的金屬屑形成的 ； 滾道面上的黑褐色斑跡，是軸承在靜態(tài)滾道與滾子間的潤(rùn)滑脂粘著形成的附著物，長(zhǎng)時(shí)間會(huì)形成一定程度的腐蝕；

13、 內(nèi)外滾道面著色滲透探傷和內(nèi)部材質(zhì)超聲波探傷檢查，除滾道疲勞剝落和劃傷外，未發(fā)現(xiàn)表面裂紋及內(nèi)部缺陷；(2)連鑄鋼包1臺(tái)車(chē)大型回轉(zhuǎn)支承失效案例162）1#回轉(zhuǎn)支承失效案例 根據(jù)軸承的負(fù)荷和工作周期圖及過(guò)鋼量，按現(xiàn)行壽命計(jì)算方法，利用承載曲線(xiàn)圖，計(jì)算出軸承的使用壽命為13.9年，約等于14年。軸承屬正常疲勞失效。軸承已達(dá)到預(yù)期壽命，不具備修復(fù)條件。 根據(jù)油樣分析NO2#回轉(zhuǎn)支承的磨損程度明顯加劇，同時(shí)NO2#回轉(zhuǎn)支承使用時(shí)間已達(dá)17之久，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其設(shè)計(jì)壽命，應(yīng)縮短油樣分析和磨損量檢測(cè)周期，作更換準(zhǔn)備。 對(duì)于大型回轉(zhuǎn)支承的狀態(tài)檢測(cè)的有效方法是；油樣分析和磨損量的檢測(cè)，由于大型回轉(zhuǎn)支承的使用壽命很長(zhǎng)所

14、以在狀態(tài)檢測(cè)時(shí)要注意數(shù)據(jù)的積累，在分析比較時(shí)應(yīng)以相對(duì)數(shù)據(jù)的比較作為主要的分析依據(jù)。結(jié) 論 提 示 (2)連鑄鋼包1臺(tái)車(chē)大型回轉(zhuǎn)支承失效案例172）1#回轉(zhuǎn)支承失效案例圖20 NO1#回轉(zhuǎn)支承主推力滾道疲勞剝離位置分布圖(2)連鑄鋼包1臺(tái)車(chē)大型回轉(zhuǎn)支承失效案例損傷區(qū)域182）1#回轉(zhuǎn)支承失效案例磨 損 量 的 檢 測(cè) 磨損量的檢測(cè)是大型回轉(zhuǎn)支承軸承又一種實(shí)用的故障診斷方法，其是通過(guò)檢測(cè)一個(gè)固定的檢測(cè)點(diǎn)檢測(cè)回轉(zhuǎn)支承軸承的轉(zhuǎn)動(dòng)部件（如：套圈）和固定不轉(zhuǎn)動(dòng)部件（如：底座）的距離“X”的變化來(lái)判斷回轉(zhuǎn)支承軸承的磨損程度（見(jiàn)圖21a）。 為了更方便、更正確地檢測(cè)回轉(zhuǎn)支承軸承的磨損量，建議使用下列檢測(cè)方法(

15、不受固定檢測(cè)點(diǎn)的影響)：（1）以回轉(zhuǎn)支承軸承工作狀態(tài)時(shí)的最大傾覆力矩處定為“A”（轉(zhuǎn)動(dòng)部件）和“1” （不轉(zhuǎn)動(dòng)部件） ，然后在圓周每90設(shè)定為B、 C、D和2、3、4。（2）檢測(cè)A1和C3距離X1、X2，計(jì)算：（X2X1)/2=1（圖21b）（3）轉(zhuǎn)動(dòng)回轉(zhuǎn)支承軸承（180）檢測(cè)A3和C1距離X3、X4，計(jì)算：（X4 X3)/2=2（圖21c）（4）回轉(zhuǎn)支承軸承的間隙量為；（5）將前后兩次的值的差值即為回轉(zhuǎn)支承軸承在這段使用時(shí)間內(nèi)的磨損量。（ 1+2 )/2=(2)連鑄鋼包1臺(tái)車(chē)大型回轉(zhuǎn)支承失效案例192）1#回轉(zhuǎn)支承失效案例磨 損 量 的 檢 測(cè) 的 注 意 點(diǎn)檢測(cè)點(diǎn)應(yīng)在回轉(zhuǎn)支承軸承的最大傾覆

16、力矩處；檢測(cè)點(diǎn)應(yīng)盡量靠近固定不轉(zhuǎn)動(dòng)部位，檢測(cè)點(diǎn)在整個(gè)回轉(zhuǎn)支承軸承的使用周期在不要變動(dòng)；磨損量的檢測(cè)需要數(shù)據(jù)的積累，因此必須累計(jì)檢測(cè)，建議；回轉(zhuǎn)支承軸承安裝后必須檢測(cè)“X”的距離，然后每一年檢測(cè)一次、三年后每半年檢測(cè)一次，以后可以根據(jù)回轉(zhuǎn)支承軸承的運(yùn)行狀態(tài)確定檢測(cè)周期。回轉(zhuǎn)支承軸承的運(yùn)行狀態(tài)可以通過(guò)油樣檢測(cè)和磨損量的檢測(cè)綜合判斷。(2)連鑄鋼包1臺(tái)車(chē)大型回轉(zhuǎn)支承失效案例202）1#回轉(zhuǎn)支承失效案例傾覆力矩最大點(diǎn)傾覆力矩最大點(diǎn)的180對(duì)稱(chēng)點(diǎn)134C（A）D（B）A（C）(2)連鑄鋼包1臺(tái)車(chē)大型回轉(zhuǎn)支承失效案例A、B、C、D回轉(zhuǎn)部位記號(hào)；1、2、3、4固定不轉(zhuǎn)動(dòng)部位記號(hào)；（D）B212）1#回轉(zhuǎn)支承

17、失效案例XX1X2X4X4（X2X1)/2=1（X4X3)/2=2（ 1+2 )/2=磨 損 的 檢測(cè)方法圖21 磨損量的檢測(cè)方法AA1C1C33(2)連鑄鋼包1臺(tái)車(chē)大型回轉(zhuǎn)支承失效案例222-1)2#回轉(zhuǎn)支承失效案例內(nèi)圈主推力滾道面“S”為中心的長(zhǎng)度為1700mm的疲勞剝離區(qū)域最大的疲勞片：長(zhǎng)度為110mm、寬度為；60mm、深度：2mm左右。 （比1#軸承嚴(yán)重）S(21)連鑄鋼包2臺(tái)車(chē)大型回轉(zhuǎn)支承失效案例232-1)2#回轉(zhuǎn)支承失效案例內(nèi)圈主推力滾道面S“S”為中心的長(zhǎng)度為1700mm的疲勞剝離區(qū)域(21)連鑄鋼包2臺(tái)車(chē)大型回轉(zhuǎn)支承失效案例242-1)2#回轉(zhuǎn)支承失效案例S受鋼側(cè)S側(cè)空包返回澆鋼側(cè)滿(mǎn)鋼移動(dòng)內(nèi)圈主推力滾道面(21)連鑄鋼包2臺(tái)車(chē)大型回轉(zhuǎn)支承失效案例252-1)2#回轉(zhuǎn)支承失效案