圓柱滾子軸承多用于中型機(jī)械當(dāng)中，其使用過程中，圓柱滾子軸承套圈斷裂事故也是常見的一種問題之一。下面中崋軸承網(wǎng)簡稱（華軸網(wǎng)）分享出圓柱滾子軸承套圈斷裂的原因，主要是看圖介紹軸承套圈斷裂分析具體情況。

一、圖文介紹圓柱滾子軸承套圈斷裂的一些宏觀原因：

1、如圖1所示，圓柱滾子軸承套圈外壁均有嚴(yán)重點蝕及擠壓變形。

圖1 外壁疲勞點蝕及變形

2、如圖2、圖3所示，圓柱滾子軸承套圈斷口有橫向斷口和縱向斷口。由斷口形貌可知(見圖2、圖3中箭頭所指)，開裂均從外壁開始，擴(kuò)展至內(nèi)壁處撕裂，且開裂處均位于外壁疲勞點蝕或脫落處，在圖3所示碎片的疲勞剝落處，外壁上也發(fā)現(xiàn)大面積點蝕。由此可知，接觸應(yīng)力過大造成的疲勞點蝕及脫落，可能是軸承套圈開裂的源點。此外，擋邊處由于受到軸向的推力，加上加工的退刀槽較深，應(yīng)力集中較大，也極易在擋邊處斷裂。

圖2 橫向斷口

圖3 縱向斷口

3、如圖4所示，在1只碎片上發(fā)現(xiàn)一處宏觀裂紋，此裂紋為表層裂紋，是接觸應(yīng)力產(chǎn)生的疲勞裂紋，是疲勞脫落的前兆。試驗中，我們采用金相切割機(jī)在軸承套圈碎片上切割取樣時，由于震動及外來的沖擊載荷，使得部分碎片進(jìn)一步破裂或出現(xiàn)裂紋，破裂或出現(xiàn)裂紋的地方位于擋邊處，這說明材料硬而脆，抗沖擊性能差，擋邊處由于結(jié)構(gòu)應(yīng)力大，更容易破裂。

圖4 碎片上的縱向淺表裂紋

4、如圖5所示，在圓柱滾子軸承套圈內(nèi)表面也發(fā)現(xiàn)多處磨損溝槽及剝落塊，還有宏觀可見的裂紋。這說明軸承套圈與軸有相對的滑動摩擦。按照軸承的工作原理，軸承套圈應(yīng)與軸過盈配合，軸轉(zhuǎn)動時，軸承套圈與軸一起轉(zhuǎn)動，滾柱在軸承套圈與外圈之間滾動，以減少軸的震動。如果軸與軸承套圈之間的間隙過大，軸與軸承套圈出現(xiàn)相對滑動摩擦，會造成滾柱不能正常滾動，套圈直接承受很大的接觸應(yīng)力，軸承超載工作，導(dǎo)致疲勞點蝕和疲勞脫落。

圖5 軸承套圈內(nèi)表面的磨損溝槽、剝落及宏觀裂紋

二、損壞軸承疲勞損壞分析

1、疲勞點蝕及疲勞脫落

對于高副(即高壓強(qiáng))接觸的機(jī)械零件，理論上是點、線接觸，但實際上在載荷作用下材料發(fā)生彈性變形后，理論上的點、線接觸變成了很小的面接觸，在接觸處局部會產(chǎn)生很高的應(yīng)力，這樣的應(yīng)力稱為表面接觸應(yīng)力。實際中的高副零件所受的接觸應(yīng)力都是循環(huán)變化的，在接觸循環(huán)應(yīng)力作用下，首先在金屬表面上形成很小的微裂紋，之后裂紋沿著與表面成銳角的方向發(fā)展，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定深度后，又越出零件表面，最后有小片的金屬剝落下來，在零件的表面形成小坑，這種現(xiàn)象稱為疲勞點蝕(簡稱點蝕)。點蝕是接觸應(yīng)力作用下的失效形式，屬于疲勞破壞。軸承發(fā)生點蝕破壞后，在運(yùn)轉(zhuǎn)時通常會出現(xiàn)較強(qiáng)的振動噪聲和發(fā)熱現(xiàn)象。

圓柱滾子軸承套圈和滾動體表面的疲勞點蝕是滾動軸承的一種最基本和常見的失效形式，也是通常作為滾動軸承壽命計算的依據(jù)。當(dāng)接觸應(yīng)力很大時，金屬表面可能會形成宏觀可見的裂紋，使得大片金屬剝落，也就是疲勞脫落。根據(jù)宏觀檢查的結(jié)果來看，套圈表面點蝕及脫落現(xiàn)象嚴(yán)重(見圖1)，屬于使用壽命內(nèi)提前失效(僅7個月)。

2、疲勞點蝕及疲勞脫落對套圈開裂的影響

從宏觀分析可知，除了靠近擋圈處的斷口外，大部分的斷口自由表面的位置均伴隨著疲勞點蝕和疲勞脫落，點蝕和脫落處正好為斷口的斷裂源位置(見圖3、圖4)，說明套圈的脆性斷裂與疲勞點蝕和脫落存在內(nèi)在的聯(lián)系。點蝕處橫斷面微觀觀察發(fā)現(xiàn)的微裂紋和宏觀發(fā)現(xiàn)的表層裂紋(見圖4)在造成點蝕和剝落的同時，使套圈的有效承載面積大大減少，也可能成為斷裂源，在振動的作用下致使套圈脆性斷裂。

三、結(jié)論

圓柱滾子軸承套圈疲勞點蝕及脫落是導(dǎo)致軸承套圈斷裂的直接原因。宏觀分析得知套圈表面變形嚴(yán)重且出現(xiàn)疲勞脫落，表明套圈接觸應(yīng)力過大，這就是套圈加速疲勞的原因，那是什么導(dǎo)致了套圈的接觸應(yīng)力過大呢？宏觀檢查發(fā)現(xiàn)軸承套圈內(nèi)壁有多處不同于點蝕的尖銳磨痕及剝落(見圖5)，個別位置還發(fā)現(xiàn)宏觀裂紋。這說明軸與軸承內(nèi)圈之間的間隙過大，出現(xiàn)相對滑動摩擦，造成滾柱不能正常滾動，內(nèi)圈直接承受很大的接觸應(yīng)力，軸承超載工作，導(dǎo)致疲勞點蝕和疲勞脫落。因此軸承內(nèi)圈與軸裝配不良(應(yīng)過盈配合)、軸承間隙過大是套圈斷裂的根本原因。

此外，在用切割片對損壞軸承試樣進(jìn)行加工的過程中，碎片進(jìn)一步出現(xiàn)斷裂和裂紋，說明淬火后的軸承鋼抗沖擊及振動性能較差。據(jù)了解，機(jī)械在運(yùn)行過程中承受一定的沖擊載荷，因此也不能排除由于沖擊造成套圈斷裂的可能。