滚动轴承的正确使用和常见故障

汽车上有几十种轴承是滚动轴承，大大小小几乎包括了所有常见的轴承类型，滚动轴承的故撞和损伤也较为常见。由于滚动轴承一般都是装在机构内部，所以不便直观检查，只能根据故障现象先作概略判断，然后再拆卸检查。

滚动轴承的正确使用是减少轴承故障、延长轴承寿命的可靠保证，其内容包括正确的安装和合理的润滑。

下面分别介绍滚动轴承的使用要求和常见故障、损伤。

一、滚动轴承的正确使用

1.轴承的拆装

轴承安装前应清洗干净。安装时，应使用专用工具将辅承平直均匀地压入，不要用手锤敲击，特别禁止直接在轴承上敲击。当轴承座圈与座孔配合松动时，应当修复座孔或更换轴承，不要采用在轴承配合表面上打麻点或垫铜皮的方法勉强使用。轴承拆卸时应使用合适的拉器将轴承拉出，不要用凿子、手锤等敲击轴承。

2.轴承的润滑

滚动轴承常用的润滑剂有润滑油和润滑脂两种。当轴的圆周速度小于4-5m/s时，或汽车上不能使用润滑油润滑的部位，都采用润滑脂润滑。润滑脂润滑的优点是密封结构简单，润滑脂不易流失，受温度影响不大，加一次润滑脂可以使用较长的时间。

使用润滑脂要注意两个问题，一是要按汽车说明书的要求，选用合适牌号的润滑脂。例如，汽车水泵轴承就不宜选用纳基润滑脂，因其耐水性较差。二是加入轴承中的润滑脂要适量，一般只充填轴承空腔的1/2-l/3为宜，过多不但无用，还会增加轴承的运转阻力，使之升温发热。特别要注意的是汽车轮毂轴承，要提倡“空毂润滑”，即只在轴承上涂一层适量的润滑脂即可，否则，不但浪费和散热不良，还会使润滑脂受热外溢，可能影响制动性能。

润滑油润滑的优点是摩擦阻力小，并能散热，主要用于高速和工作环境温度较高的轴承。润滑油的牌号要按汽车说明书的要求选用，并接汽车保养周期及时更换，放出旧油后要对机构进行清洗后再加新油，加油应加到规定的标线，或与加油口平齐(视汽车具体结构、要求而定)，不可多加。

二、滚动轴承常见故障

滚动轴承的故障现象一般表现为两种，一是轴承安装部位温度过高，二是轴承运转中有噪音。

1.轴承温度过高

在机构运转时，安装轴承的部位允许有一定的温度，当用手抚摸机构外壳时，应以不感觉烫手为正常，反之则表明轴承温度过高。

轴承温度过高的原因有：润滑油质量不符合要求或变质，润滑油粘度过高；机构装配过紧(间隙不足)；轴承装配过紧；轴承座圈在轴上或壳内转动；负荷过大；轴承保持架或滚动体碎裂等。

2.轴承噪音

滚动轴承在工作中允许有轻微的运转响声，如果响声过大或有不正常的噪音或撞击声，则表明轴承有故障。

滚动轴承产生噪音的原因比较复杂，其一是轴承内、外圈配合表面磨损。由于这种磨损，破坏了轴承与壳体、轴承与轴的配合关系，导致轴线偏离了正确的位置，在轴在高速运动时产生异响。当轴承疲劳时，其表面金属剥落，也会使轴承径向间隙增大产生异响。此外，轴承润滑不足，形成干摩擦，以及轴承破碎等都会产生异常的声响。轴承磨损松旷后，保持架松动损坏，也会产生异响。

三、滚动轴承的损伤

滚动轴承拆卸检查时，可根据轴承的损伤情况判断轴承的故障及损坏原因。

1.滚道表面金属剥落

轴承滚动体和内、外圈滚道面上均承受周期性脉动载荷的作用，从而产生周期变化的接触应力。当应力循环次数达到一定数值后，在滚动体或内、外圈滚道工作面上就产生疲劳剥落。如果轴承的负荷过大，会使这种疲劳加剧。另外，轴承安装不正、轴弯曲，也会产生滚道剥落现象。

轴承滚道的疲劳剥落会降低轴的运转精度，使机构发生振动和噪声。

2.轴承烧伤

烧伤的轴承其滚道、滚动体上有回火色。烧伤的原因一般是润滑不足、润滑油质量不符合要求或变质，以及轴承装配过紧等。

3.塑性变形

轴承的滚道与滚子接触面上出现不均匀的凹坑，说明轴承产生塑性变形。其原因是轴承在很大的静载荷或冲击载荷作用下，工作表面的局部应力超过材料的屈服极限，这种情况一般发生在低速旋转的轴承上。

4.轴承座圈裂纹

轴承座圈产生裂纹的原因可能是轴承配合过紧，轴承外国或内圈松动，轴承的包容件变形，安装轴承的表面加工不良等。

5.保持架碎裂

其原因是润滑不足，滚动体破碎，座圈歪斜等。

6.保持架的金属粘附在滚动体上

可能的原因是滚动体被卡在保持架内或润滑不足。

7.座圈滚道严重磨损

可能是座圈内落入异物，润滑油不足或润滑油牌号不合适。

轴承的密封类型

为了使轴承保持良好的润滑条件和正常的工作环境，充分发挥轴承的工作性能，延长使用寿命，对滚动轴承必须具有适宜的密封，以防止润滑剂的泄漏和灰尘、水气或其他污物的侵入。
　　
轴承的密封可分为自带密封和外加密封两类。所谓轴承自带密封就是把轴承本身制造成具有密封性能装置的。如轴承带防尘盖、密封圈等。这种密封占用空间很小，安装拆卸方便，造价也比较低。

所谓轴承外加密封性能装置，就是在安装端盖等内部制造成具有各种性能的密封装置。

对轴承外加密封的选择应考虑下列几种主要因素：
1.轴承润滑剂和种类（润滑脂和润滑油）；
2.轴承的工作环境，占用空间的大小；
3.轴的支承结构优点，允许角度偏差；
4.密封表面的圆周速度；
5.轴承的工作温度；
6.制造成本。

外加密封又分为非接触式与接触式两种。分述如下：

1）非接触式密封

非接触式密封就是密封件与其相对运动的零件不接触，且有适当间隙的密封。这种形式的密封，在工作中几乎不产生摩擦热，没有磨损，特别适用于高速和高温场合。非接触式密封常用的有间隙式，迷宫式和垫圈式等各种不同结构形式，分别应用于不同场合。
非接触式密封的间隙以尽可能小为佳。

2）接触式密封

接触式密封就是密封与其相对运动的零件相接触且没有间隙的密封。这种密封由于密封件与配合件直接接触，在工作中摩擦较大，发热量亦大，易造成润滑不良，接触面易摩损，从而导致密封效果与性能下降。因此，它只适用于中、低速的工作条件。接触式密封常用的有毛毡密封、皮碗密封等结构形式，应用于不同场合。
　　
根据轴承工作状况和工作环境对密封程度的要求，在工程设计上常常是综合运用各种密封形式，以达到更好的密封效果。

轴承的噪音
声音有振动引起的，是振动的音响特征。噪音的表征有声强级，声压级，声功率级。声强级的表达式为：

L1=10log(I/I)。

L1为声强级（dB）

I声强（W/m2）

I0基准声强，10-12W/m2，是1000HZ的阈声强。

而振动加速度级的表达式为：

L=20log(a/a)。

L，振动加速度级（dB）

a，某一频率范围内的振动加速度均方根值，（m/S2）

a0 =9.81×10-13m/S2

测试轴承振动加速度的仪器很普遍,而检测轴承噪声的设备则非常复杂,一般企业目前尚无此类设备。

轴承运转中检查与故障处理

运转中的检查项目有轴承的滚动声、振动、温度、润滑的状态等，具体情况如下：

一、轴承的滚动声

采用测声器对运转中的轴承的滚动声的大小及音质进行检查，轴承即使有轻微的剥离等损伤，也会发出异常音和不规则音，用测声器能够分辨。

二、轴承的振动

轴承振动对轴承的损伤很敏感，例如剥落、压痕、锈蚀、裂纹、磨损等都会在轴承振动测量中反映出来，所以，通过采用特殊的轴承振动测量器（频率分析器等）可测量出振动的大小，通过频率分不可推断出异常的具体情况。测得的数值因轴承的使用条件或传感器安装位置等而不同，因此需要事先对每台机器的测量值进行分析比较后确定判断标准。

三、轴承的温度

轴承的温度，一般有轴承室外面的温度就可推测出来，如果利用油孔能直接测量轴承外圈温度，则更位合适。通常，轴承的温度随着运转开始慢慢上升，1-2小时后达到稳定状态。轴承的正常温度因机器的热容量，散热量，转速及负载而不同。如果润滑、安装部合适，则轴承温都会急骤上升，会出现异常高温，这时必须停止运转，采取必要的防范措施。根据大量测试数据，表4-1列出了各种机械中轴承工作时外圈温度的平均值，以供参考。由于温度受润滑、转速、负荷、环境的影响，表中值只表示大致的温度范围。使用热感器可以随时监测轴承的工作温度，并实现温度超过规定值时自动报警户或停止防止燃轴事故发生。

四、润滑

（一）轴承润滑的作用

润滑对滚动轴承的疲劳寿命和摩擦、磨损、温升、振动等有重要影响，没有正常的润滑，轴承就不能工作。分析轴承损坏的原因表明，40%左右的轴承损坏都与润滑不良有关。因此，轴承的良好润滑是减小轴承摩擦和磨损的有效措施。除此之外，轴承的润滑还有散热，防锈、密封、缓和冲击等多种作用，轴承润滑的作用可以简要地说明如下：

a. 在相互接触的二滚动表面或滑动表面之间形成一层油膜把二表面隔开，减少接触表面的摩擦和磨损。
b. 采用油润滑时，特别是采用循环油润滑、油雾润滑和喷油润滑时，润滑油能带走轴承内部的大部分摩擦热，起到有效的散热作用。
c. 采用脂润滑时，可以防止外部的灰尘等异物进入轴承，起到封闭作用。
d. 润滑剂都有防止金属锈蚀的作用。
e. 延长轴承的疲劳寿命。

（二）脂润滑和油润滑的比较

轴承的润滑方法大致分为脂润滑和油润滑两种。为了充分发挥轴承的功能，重要的是根据使用调减和使用目的，采用润滑方法。表4-2示出脂润滑和油润滑的优缺点。

（三）脂润滑

润滑脂是由基础油，增稠剂及添加剂组成的润滑剂。当选择时，应选择非常适合于轴承使用条件的润油脂，由于商标不同，在性能上也将会有很大的差别，所以在选择的时候，必须注意。轴承常用的润滑脂有钙基润滑脂、钠基润滑脂、钙钠基润滑脂、锂基润滑脂、铝基润滑脂和二硫化钼润滑脂等。轴承中充填润滑脂的数量，以充满轴承内部空间的1/2-1/3为适宜。高速时应减少至1/3。过多的润滑脂使温度升高。

（四）润滑脂的选择

按照工作温度选择润滑脂时，主要指标应是滴点，氧化安定性和低温性能，滴点一般可用来评价高温性能，轴承实际工作温度应低于滴点10-20℃。合成润滑脂的使用温度应低于滴点20-30℃。根据轴承负荷选择润滑脂时，对重负荷应选针入度小的润滑脂。在高压下工作时除针入度小外，还要有较高的油膜强度和极压性能。根据环境条件选择润滑脂时，钙基润滑脂不易溶于水，适于干燥和水分较少的环境。

（五）油润滑

在高速、高温的条件下，脂润滑已不适应时可采用油润滑。通过润滑油的循环，可以带走大量热量。

粘度是润滑油的重要特性，粘度的大小直接影响润滑油的流动性及摩擦面间形成的油膜厚度，轴承工作温度下润滑油的粘度一般是12-15cst。转速愈高应选较低的粘度，负荷愈重应选较高的粘度。常用的润滑油有机械油、高速机械油、汽轮机油、压缩机油、变压器油、气缸油等。

油润滑方法包括：

a. 油浴润滑
油浴润滑是最普通的润滑方法，适于低、中速轴承的润滑，轴承一部分浸在由槽中，润滑油由旋转的轴承零件带起，然后又流回油槽油面应稍低于最低滚动体的中心。

b. 滴油润滑
滴油润滑适于需要定量供应润滑油得轴承部件，滴油量一般每3-8秒一滴为宜，过多的油量将引起轴承温度增高。

c. 循环油润滑
用油泵将过滤的油输送到轴承部件中，通过轴承后的润滑油再过滤冷却后使用。由于循环油可带走一定的热量，使轴承降温，故此法适用于转速较高的轴承部件。

d. 喷雾润滑
用干燥的压缩空气经喷雾器与润滑油混合形成油雾，喷射轴承中，气流可有效地使轴承降温并能防止杂质侵入。此法适于高速、高温轴承部件的润滑。

e. 喷射润滑
用油泵将高压油经喷嘴射到轴承中，射入轴承中的油经轴承另一端流入油槽。在轴承高速旋转时，滚动体和保持架也以相当高的旋转速度使周围空气形成气流，用一般润滑方法很难将润滑油送到轴承中，这时必须用高压喷射的方法将润滑油喷至轴承中，喷嘴的位置应放在内圈和保持架中心之间。

（六）固体润滑

在一些特殊使用条件下，将少量固体润滑剂加入润滑脂中，如加入3~5%的1号二硫化钼可减少磨损，提高抗压耐热能力，对于高温、高雅、高真空、耐腐蚀、抗辐射，以及极低温等特殊条件，把固体润滑剂加入工程塑料或粉末冶金材料中，可制成具有自润滑性能的轴承零件，如用粘结剂将固体润滑剂粘结在滚道、保持架和滚动体上，形成润滑薄膜，对减少摩擦和磨损有一定效果。

（七）润滑剂的补充与更换

a. 润滑脂的补充间隔时间
由于机械作用，老化及污染的增加，轴承配置中所填的润滑基将逐渐失去其润滑性能。因此，对润滑秩需不断补充和更新。润滑剂补充的间隔时间会因轴承的形成、尺寸和转速等而不同，根据运转时间需要补充润滑脂的大致间隔时间。另外，当轴承温度超过70℃的情况下，轴承温度每上升15℃，就要使用润滑脂的补充间隔时间减少一半。双面封闭轴承在制造时已经装入脂，“HRB”在这些产品中使用的是标准润滑脂，共运行温度范围和其他性能适宜于所规定的场合，且填脂量也与轴承大小相应，脂的使用寿命一般可超过轴承寿命，除特殊场合，不需补充润滑脂。

b. 润滑油的更换周期
润滑油的更换周期因使用条件和油量等不同，一般情况下，在运转温度为50℃以下，灰尘少的良好环境下使用时，一年更换一次，当油温达到100℃时，要3个月或更短时间更换一次。

轴承的精度与等级

滚动轴承的精度分（主要）尺寸精度与旋转精度。精度等级已标准化，分为P０级、P６级、P５级、P４级、P２级五个等级。

精度从０级起依次提高，对于一般用途0级已足够，但在用于表1所示条件或场合时，需要5级或更高的精度。

以上的精度等级虽然是以ISO标准为基准制定的，但其称呼在各国标准中有所不同。

表２列出了各种轴承型式所适用的精度等级以及各国标准之间的比较。

尺寸精度（与轴及外壳安装有关的项目）

１、内径、外径、宽度及装配宽度的允许偏差
２、滚子组内复圆直径及外复圆直径的允许偏差
３、倒角尺寸的允许界限值
４、宽度的允许变动量

旋转精度（与旋转体跳动有关的项目）

１、内圈及外圈的允许径向跳动和轴向跳动
２、内圈的允许横向跳动
３、外径面倾斜度的允许变动量
４、推力轴承滚道厚度的允许变动量
５、圆锥孔的允许偏差和允许变动量

轴承的极限转速和摩擦系数

轴承的转速主要受到轴承内部的摩擦发热引起的温升的限制，当转速超过某一界限后，轴承会因烧伤等而不能继续旋转。

轴承的极限转速是指不产生导致烧伤的摩擦发热并可连续旋转的界限值。

因此，轴承的极限转速取决于轴承的类型、尺寸和精度以及润滑方式、润滑剂的质和量、保持架的材料和型式、负荷条件等各种因素。

各类轴承采用脂润滑及油润滑（油浴润滑）时的极限转速分别载于各轴承尺寸表，其数值表示标准设计的轴承在一般负荷条件（C/P>=13,Fa/Fr<=0.25左右）下旋转时转速的界限值。

另外，润滑剂根据其种类和牌号的不同，也可能虽优于其他性能但不适用于高速旋转。

极限转速的修正

负荷条件C/P<13（即当量动负荷P超过基本额定动负荷C的8%左右），或承受的合成负荷中的轴向负荷超过径向负荷的25%时，要用下式对极限转速进行修正。

　　　　　　　　　　　　na=f1*f2*n

这里na：修正后的极限转速，rpm
　　f1：与负荷条件有关的修正系数（图8.1)
　　f2：与合成负荷有关的修正系数（图8.2)
　　n ：一般负荷条件下的极限转速，rpm（参照轴承尺寸表）
　　C ：基本额定动负荷，N{kgf}
　　P ：当量动负荷，N{kgf}
　　Fr：径向负荷，N{kgf}
　　Fa：轴向负荷，N{kgf}

带密封圈球轴承的极限转速

带接触式密封圈（ＲＳ型）球轴承的极限转速受到密封圈接触面线速度的限制，允许线速度取决于密封圈的橡胶材质。

高速旋转注意事项

轴承在高速旋转、尤其是转速接近或超过尺寸表记载的极限转速时，主要应该注意如下事项：
（１）使用精密轴承
（２）分析轴承内部游隙（考虑温升产生的轴承内部游隙减少量）
（３）分析保持架的材料的型式（对于高速旋转，适合采用铜合金或酚醛树脂切制保持架。另外也有适用于高速旋转的合成树脂成型保持架）
（４）分析润滑方式（采用适用于高速旋转的循环润滑、喷射润滑、油雾润滑和油气润滑等润滑方式）

轴承的摩擦系数（参考）

为便于与滑动轴承比较，滚动轴承的摩擦力矩可按轴承内径由下式计算：

　　　　　　　M=uPd/2

这里M：摩擦力矩，mN.m{kgf.mm}
　　u：摩擦系数，表1
　　P：轴承负荷，N{kgf}
　　d：轴承公称内径，mm

摩擦系数u受轴承型式、轴承负荷、转速、润滑方式等的影响较大，一般条件下稳定旋转时的摩擦系数。

对于滑动轴承，一般u=0.01-0.02，有时也达0.1-0.2。