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巴氏合金工业轴承损伤调查
2023-02-27
来源:让云科技

分离的产生压力需要存在收敛的油膜厚度和润滑剂粘度。有足够的轴承区域上的压力,实现负载的完全支撑,避免轴承之间的接触旋转和固定组件。理论上,流体动力膜可以防止磨损和降解的旋转和静止部件。对于工业设备来说,转轴比支撑轴承更有价值。

因此,轴承内径衬有牺牲材料以吸收损坏和保护轴颈表面(对于径向轴承)或止推环(对于推力轴承)免受损坏。到作为牺牲材料,该衬里应比轴颈表面柔软并接受接触来自润滑剂中的硬污染物。 由于这种材料组合,在检查衬里表面时,通常是锡基,可以提供对未来操作完整性的理解流体动力膜。

一些已经解决了锡基巴氏合金和其他衬里材料的行为部分或边界润滑 ,但没有流体动力分离膜。在观察部分或边界润滑的结果,本文不考虑材料选择的影响。离线观察本文的重点是巴氏合金(白合金)表面状况的目测轴承拆卸后。由于巴氏合金比轴颈(止推环)材料更软,巴氏合金表面的损坏应该是最严重的。两个问题可以通过目视观察并结合之前的回顾来解决在线测量。

一、问题是轴承是否适合持续运转 原样,也许在简单清洁之后。

这个问题的答案取决于轴承足以使流体动力膜在预期载荷下成功运行,静态和动态,以及在所需的启动和关闭期间避免损坏。视觉的本文讨论的对损坏轴承的观察为计算损失提供了基础的负载能力。另外,特定应用中轴承的设计承载能力将必须确定。这两个考虑允许确定再利用的适用性根据剩余的(退化的)负载能力确定。

其次,目视观察和在线测量揭示了轴承与机器、润滑剂和操作条件。大多数降解的机制流体动力膜将因机器或润滑条件而异。一些额外的伤害机制可能代表需要进一步调查的机器条件,尽管它们尚未降解流体动力膜。

二、轴承退化和损坏的讨论

1、对流体动力膜的影响

退化的流体动力膜可以从几个角度来定义 ,包括:

1)、丧失正常运行所需的足够负载能力。

2)、因预期过载而失去足够的负载余量。

3)、热运行导致润滑油粘度下降导致油膜损失。

4)、由于轴承磨损,机器振动增加。

5)、由于与磨损相关的机器动力学变化,机器振动增加 轴承退化。可以建立三大类观察:巴氏合金材料损失、巴氏合金表面位移和支撑结构退化。材料损失可以根据位置和体积来定义,具有不同的名称和外观

(1)、划痕

划痕的横截面很窄,但长度很长;的深度 截面可浅可深。图 1 显示了一系列轴向划痕。一个深划痕的深度将超过局部最小薄膜厚度的 6 倍,更深以获得更长的轴承。划痕的影响可能是防止发展划痕上的流体动压,降低了轴承的承载能力,通过作为远离轴承潜在承载区域的泄漏路径。

(2)、体积损失

体积损失可称为弹坑、点蚀、坑洞或裂纹,具体取决于大小 和损坏的形式。这些形式中的每一个都代表了一个深层特征,定义为具有深度超过当地最小薄膜厚度的 6 倍。这个深度比是基于估计吃了特征内均匀压力所需的最小深度。散装损失不同从头开始,因为横截面是宽的而不是窄的。明显的材料损失,在这种情况下,到巴氏合金的全深度,一个区域连接开裂也是体积损失的一种形式,因为它会对流体动力膜压力作为同一区域材料的完全损失。这材料损失的影响是创造一个均匀流体动力压力的区域,而不是允许在薄膜厚度收敛处增加压力(负载能力)。相比之下,划痕会为加压润滑剂从高压区域到 低压

巴氏合金可能会出现表面变化,这会影响流体动力薄膜的局部运行:

(1)、氧化锡——氧化锡是一种坚硬的材料,可以在巴氏合金表面形成 氯化物,通常来自润滑剂的盐水污染。轴承中的这种构造在巴氏合金表面产生硬质区域,厚度可达 100 μm(0.004英寸)。在推力轴承上,这会破坏流体动力膜。任一径向操作或带有氧化锡积聚的推力轴承可以将硬颗粒释放到润滑剂中,从而造成磨损损坏。?

(2)、清漆——退化的润滑剂,由于使用时间过长或受热,会形成极性 与巴氏合金表面结合的分子,通常在巴氏合金的较热区域水动力薄膜。在大多数情况下,这种侵入流体动力膜的堆积是厚度无关紧要。随着重漆的形成,清漆层可能会继续增加厚度或扩大面积。然而,侵入流体动力膜和不良传热的结合通过清漆的薄膜可能会破坏重载推力轴承的运行 。

所有轴承类型都有某种形式的防旋转销,通常与轴承紧密配合 以及与周围支撑结构的松配合。对于多叶径向轴承,扭曲或不正确的销可能会将轴承放置在不正确的负载方向。对于一些轴承设计中,扭曲或不正确的销可能会导致供油孔对齐不当。

可倾瓦止推轴承和可倾瓦径向轴承在每个履带之间有机械接触 (或垫)及其支撑结构。这些枢轴为鞋(垫)的倾斜提供了自由并定义该鞋(垫)的间隙。径向可倾瓦块中枢轴触点的退化通过微动磨损或磨损可能会阻碍这种倾斜,从而导致机器动力学的变化,以及将硬污染物释放到润滑剂中。枢轴触点的退化可能还会增加轴承的工作游隙并降低其承载能力。

可倾瓦止推轴承可能有一个额外的平衡装置,涉及多个 附加接触点的集合,这些接触点共同定义了各个垫的轴向位置。均衡装置的退化可能会导致过载一些止推瓦导致整个止推轴承的负载能力降低。?可倾瓦止推轴承和可倾瓦径向轴承可以在枢轴下方或轴下方使用垫片 用于转子位置调整的轴承座。与垫片接触不良可能允许微动磨损将硬颗粒释放到润滑剂中。

径向轴承通常是分开的,以便组装。两半的接合面必须来 与紧配合一起以保持设计间隙轮廓,以防止振动因松动,并防止漏油。如果变形,固定接头的定位销正确对齐的面,将导致间隙轮廓变形。不正确的失真或对准可能导致流体动力膜中的油循环减少,热操作轴承和降低负载能力。?支撑轴承的结构变形,无论是热变形还是机械变形 变形(例如,来自冷凝器真空)会导致轴颈(止推环)未对准相对于轴承的巴氏合金表面。这种错位超载的一个区域具有重度抛光、磨损或开裂潜力的流体动力薄膜。在径向轴承中这可能表现为边缘加载。在分段推力轴承中,这可能会导致轴承严重磨损几双鞋,除非存在均衡安排。

正确的径向轴承安装会尝试将轴颈与其轴承对齐,并保持一致 轴向间隙。正确安装止推轴承会尝试将止推环与其定位对齐具有均匀圆周游隙的轴承。组装错误或冷之间的变化设置和热操作会导致未对准。这种错位超载流体动力膜的一个区域,可能会发生严重抛光、磨损或开裂。机器振动的变化也是由未对准造成的。

磨损或变形,无论是在垫下还是在平衡系统中,由于间隙的增加会降低负载能力。对于径向轴承,机器动力学将因间隙的变化或枢轴处倾斜的损失而改变。对于分段推力轴承,均衡系统可能会因负载降低而导致接触退化而变得无效轴承的容量。在旋转部件上观察到的退化也可能很明显,无论是径向轴承轴颈或止推环。

旋转部件上的划痕对流体动力薄膜的影响与 巴氏合金表面上的划痕。轴颈或止推环上的旋转深划痕导致与巴氏合金表面上相应的固定深度划痕相同的负载衰减。?轴颈锥度和椭圆度都会降低径向轴承的负载能力 引入薄膜厚度的轴向变化。轴环摆动会通过引入旋转降低推力轴承的负载能力过载。

对用过或损坏的轴承进行准确的视觉评估需要审查相关的该轴承设计的损坏点以及对相关尺寸的理解该损坏对流体动力膜的负载能力或操作的影响

不同损坏观察结果对后续处理的潜在影响的总结表 1列出了轴承流体动力膜的运行情况。并非所有观察结果讨论必然会影响流体动力膜的后续操作,但可能影响机器运行。 表 1.损伤机制对操作流体动力膜的影响总结.

结合目视检查,其他离线测量可以提供洞察力用过或损坏的轴承的适用性:

(1)、巴氏合金表面的超声波检查可以确定之间结合的完整性 巴氏合金和支撑材料,通常是钢或铜合金。承重区域缺乏完整性会导致表面位移或开裂,从而导致然后会影响流体动力膜的操作。

(2)、巴氏合金表面的染色渗透检查可以揭示孔隙率 或开裂,对于肉眼观察来说可能太细了。取决于总面积,孔隙率将是材料损失的一种形式。孔隙率严重的区域,不使用染料可见渗透剂可以看到。单个裂纹或窄裂纹网络将具有划痕的影响。更广泛的裂缝网络会产生材料损失的影响。

(3)、巴氏合金和支撑材料之间界面的染色渗透检查,以及 检查容易出现误报,可用于指示何时进行额外的超声检查可能需要使用较小直径的探头进行检查。

(4)、锡基巴氏合金的机械强度应高于由 施加的负载。巴比特中的某些污染物,例如铅,可以一致地降低这一点力量。一些锡巴氏合金配方本身具有更高的抗蠕变性或更高的抗蠕变性抗压强度高于其他。巴氏合金由于不充分而局部变形对于工业轴承设计,公式通常可以忽略不计。?测量巴氏合金的成分可能很困难,因为需要获得具有代表性的 样品,因为巴氏合金是化合物的粗混合物。巴氏合金成分将从原始材料在铸造后提供给材料的成分,并再次提供给延长服务后的材料。

2、与机器操作相关的退化

与机器操作相关的退化 前面讨论的影响流体动力膜的观察结果通常是由机器或轴承润滑剂的状况。 使用三类观察结果(损失材料、位移和支撑退化),需要额外的子类别来识别轴承退化的来源。在上一节中,“材料损失”下列出了三个子类别,即划痕、散失、磨损。在考虑退化的来源时,额外的子类别通常是有益的。

划痕可归因于:

(1)、润滑剂污染——润滑剂携带的大多数污染物比润滑剂更硬 巴氏合金表面,在许多情况下,比轴颈(止推环)更硬。划痕来自这些污染物将跟随润滑剂的流动路径。圆周划痕将预计从轴颈或推力轴承的正常运行,虽然径向在推力轴承的巴氏合金划痕上也会观察到该成分。划痕相关润滑剂从静压提升袋中流出会产生向外分布的划痕来自口袋,尽管如果机器转子是发生刮擦时转动。

(2)、o蠕虫轨道——通常是由于旋转磁力造成的。润滑剂中的磁性颗粒 可能与转子旋转感应的磁场相互作用,从而刮伤巴氏合金表面。这些划痕的特点是划痕方向突然改变,通常带有强非圆周方向。

(3)、o处理划痕——非周向划痕,例如轴颈上的轴向划痕 轴承,经常出现在处理巴氏合金部件的过程中,无论是在装配过程中还是在拆卸,或在轴承运输过程中。处理过程中的划痕可能很深因为损坏的部件可能非常大。

(4)、o裂纹——长度或数量有限的裂纹可能由巴氏合金的局部过热引起 或巴氏合金不良区域周围的初始开裂

在前缘角附近观察到的具有多个蠕虫轨迹的区域一个大的径向倾斜垫。?材料的大量损失可归因于基于巴氏合金形状的多种机制 赤字及其性质。巴氏合金的延性破坏会留下一个角形断裂面晶界,除非随后的轴承操作使断口变圆。

(5)、大缺陷——巴氏合金中的“坑洞”可能由多种原因引起。

严重的电气损坏,例如由于焊机接地不当,会导致广泛的 深度损失区域。巴氏合金损失的边缘通常是光滑的而不是棱角分明的。?巴氏合金的大部分可能会由于潜在的断裂键而分离,其中 不充分的结合是根本原因。其余完好无损的断裂面巴氏合金最初将沿着晶界。在随后的操作中,一些四舍五入的断裂面将发生

疲劳开裂区域可能最终导致大量材料损失,因为网络 裂纹扩展,巴氏合金碎片从轴承中释放出来由润滑剂。这种疲劳损坏在径向轴承中出现,其中动态负载超过静态负载。 

(6)、o凹坑——单个凹坑或弹坑可能由多种原因引起。坑的形成涉及 最初取代边缘周围的材料可能会被移除,可能会留下薄抛光环,在随后的轴承操作过程中。

电解会在巴氏合金表面和轴颈(止推环)上产生凹坑 在经过润滑间隙空间的静电放电期间,无论是靠近最小间隙点或不完整油膜区域(发散间隙空间)。通常观察到多个小坑,随后的放电将围绕初始坑进行打击,但并非重合。

巴氏合金在铸造后冷却过程中会产生孔隙,并且在铸造后更常见 静态铸造,如推力轴承和某些轴颈轴承设计所要求的那样。和良好的铸造实践,孔隙率应限制在几个小坑,没有线性。

(7)、o侵蚀——巴氏合金表面上润滑速度非常高的区域可能导致侵蚀, 例如在机加工台阶的拐角处或一段擦拭过的巴氏合金的末端。一些在区分由流速驱动的腐蚀和气蚀,其中流速导致润滑剂从蒸汽变为气体,或一部分润滑剂。个别“峡谷”往往变得更深而不是更宽。

(8)、o中铬钢——用作副(止推环)表面时,中铬 钢显示出某种程度的随机事件的趋势,即深度的、渐进的划痕巴氏合金和轴颈(止推环)。被称为“钢丝绒”,刮擦结果在形成一小团电线大小的刨花的轴颈中,损坏从圆周刮擦发展为显着的局部(区域)损伤。

磨损——轴承负载区域的大部分材料逐渐流失。 大多数轴承在运行后都会出现抛光区域,这通常只代表微不足道的磨损。在许多情况下会出现更严重的磨损。

(9)、o水上迫降——在延长的低速(转动齿轮)操作过程中发展,磨损可能 集中在轴承的“底部”附近,不一定在没有静压提升(顶升)系统,如 中所述。

(10)、锥面设计——用于推力轴承,偶尔用于径向轴承, 锥形棱面终止于棱面区域。由于操作,这块土地可能会发生磨损区域,导致陆地区域厚度的增加和间隙的增加。圆锥面止推轴承的设计通常使轴承的负载能力随着土地厚度的初始增加而增加。

(11)、o长期磨损——轴承检查仅显示最小的损坏或损坏 年龄可以移除,刮削操作将为巴氏合金恢复光滑的表面。超过时间或更严重的损坏,这种刮擦会增加轴承的间隙,导致机器动力学(振动)和可能不希望发生的变化,。

表面位移——由于热和 机械效应。

(12)、o蠕变——蠕变发生在当地工作温度和当地环境相结合的地方 流体动压超过巴氏合金的局部机械强度。的表面巴氏合金会慢慢地从高材料应力区域向低应力区域移动。由于超过预期的温度高于预期,蠕变通常与位移有关时间。

(13)、o擦拭——擦拭涉及由于接触而快速加热巴氏合金表面的一个区域 在轴颈(止推环)和巴氏表面之间。此联系人代表本地流体动力膜的破裂并导致摩擦急剧增加接触。摩擦能量可以通过一些巴氏合金的位移来消散远离接触的区域。但是擦拭可能会成为越来越严重:摩擦生热是由于流体动力膜的损失和在以下条件下运行造成的 边界润滑条件。

如果轴颈的摩擦生热导致轴颈热膨胀,从而 保持联系。发生这种情况时,擦拭可能会延伸近 360 度围绕轴承。更常见于轻载立式轴承,其设计游隙小于水平轴承直径相当的轴承。

如果擦拭阻碍了配油槽或凹槽并减少了流向 水动力薄膜。o氢气泡——新轴承中的钢壳可能含有氢,具体取决于 炼钢工艺细节。钢中的原子氢可以迁移到新的巴氏合金键线并形成分子氢,体积增加足以破坏键。这导致巴氏合金的局部径向位移,通常在以下区域在油槽或打捞筒中发现的更薄的巴氏合金

表面变化:

(1)、o表面腐蚀——经过一段时间后,老化的死油和一些酸可能会导致表面腐蚀 锡基巴氏合金的表面。由此产生的连接会在巴氏合金,因为腐蚀会选择性地侵蚀锡、铜或锑。仔细检查是需要将这种外观与圆形的点蚀区分开来。

(2)、o抛光——正如在磨损讨论中所指出的,大多数轴承都显示出抛光区域,这是由于 到正常服务。这种抛光可以揭示有关机器或轴承的其他细节。

在轴承壳中使用燕尾榫或机械锚栓会产生厚和薄 巴氏合金表面下的区域。由于越厚的热膨胀越大区域,抛光将优先发生在显示图案的较厚区域燕尾榫和锚。这种优先抛光在较热的环境中更为明显轴承的区域。? 抛光区域可能会在轴颈的一个轴向侧显示出偏差或较宽的 r 范围 轴承比另一个。这通常是由于轴颈的局部未对准而发生的相对于运行期间发生的轴承。错位的时期可能是连续或在轴承壳的瞬变期间。

(3)、各向异性——巴氏合金的热膨胀随晶粒取向而变化 界限。在较热的温度下运行期间,这可能与设计工作温度时,热膨胀会导致沿晶界。随着长期运行,这种热膨胀的各向异性可能导致巴氏合金表面出现轻微波纹。对水动力无影响 (4)、o氧化锡——氧化锡是一种坚硬的物质,可能在巴氏合金表面形成 氯化物,通常来自润滑剂的盐水污染。这个阵型在巴氏合金表面产生硬质区域,厚度可达 100 μm(0.004英寸)。在推力轴承上,这会破坏流体动力膜并释放硬质颗粒造成磨损。

(5)、o清漆——退化的润滑剂,由于使用时间过长或受热,会形成极性 与巴氏合金表面结合的分子,通常在巴氏合金的较热区域流体动力膜。在大多数情况下,这种堆积的厚度相对于流体动力膜的操作厚度。随着重漆的形成,清漆层可能会继续增加厚度或扩大面积,代表持续润滑剂的分解。

(6)、o斑点——一些较硬的巴氏合金含有超过饱和水平的锑 锡中的锑(约 7%)。这导致形成额外的锑锡立方体在铸造过程中。使用这种材料的轴承在高温下长期运行后温度,虽然符合设计工作温度,额外在巴氏合金表面可以观察到锑锡立方体。这些闪亮的方面长方体将使表面看起来更加斑点。对水动力无影响尽管较硬的长方体会改变表面的任何磨损进程,但预计会有薄膜。

(7)、o微动磨损——轴承、接合面、止推环、止推块和类似部件的配合 在可能发生相对运动的长时间运行中会受到微动影响 。微动会导致材料的去除和配合质量的降低。这可能影响流体动力膜的运行,微动磨损影响轴承间隙,并可能导致机器振动增加,微动磨损导致松弛。此外,微动往往是一个稳步加速的过程,因为初始微动产生松动,从而增加微动的严重程度。

(8)、o开裂——用于倾斜垫和鞋的机械枢轴的硬化钢可能会开裂 服务,尤其是在发生冲击载荷的地方。裂缝破坏倾斜的地方鞋或垫,机器振动的变化,十个振幅的增加,可能会被观察到在机器运行期间。

(9)、o不对中——正确的径向轴承安装试图将轴颈与其轴颈对齐 轴向游隙均匀的轴承。正确的止推轴承安装试图对齐止推环与其轴承之间具有均匀的圆周间隙。装配错误或冷设置和热操作之间的变化会导致未对准。这未对准会使流体动力膜的一个区域超载,可能会产生重抛光、磨损或开裂。机器振动的变化也是由未对准造成的

不同损坏观察结果对后续处理的潜在影响的总结表 2列出了轴承流体动力膜的运行情况。并非所有观察结果讨论必然会影响流体动力膜的后续操作,但可能影响机器运行。

表 2.润滑剂、维护、制造和维护造成轴承损坏的来源机操作。

三.结论

工业轴颈和推力的白合金(巴氏合金)表面损坏的目视观察对轴承进行了分类和讨论,目的是支持以下问题的答案保养问题:仅经过简单清洁后,轴承是否适合按原样继续运行?

建议减少一组离线视觉观察类别:

(1)、失去巴氏合金(白合金),

(2)、巴氏合金(白合金)位移,

(3)、巴氏合金(白合金)的表面变化,以及轴承和支架的结构变化。

确定用过的轴承是否适合再利用是建立在这些观察的基础上的,通过确定设计负载裕度的附加输入,轴承的在线测量温度和机器振动,以及使用超声波和染料进行的额外离线测量渗透技术。

解决维修问题:巴贝特表面的视觉观察揭示了哪些相互作用 轴承与机器、润滑剂和操作条件?同类别的离线目视观察可以提供对机器和润滑剂的洞察可能影响机器可靠性的条件

四、联系我们

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